BAB I

BAB III

DASAR TEORI3.2.2 Pondasi Tiang Pancang

Tiang pancang adalah bagian dari struktur yang terbuat dari baja, beton, dan kayu. Tiang-tiang ini digunakan untuk membuat pondasi tiang. Pemakaian tiang pancang merupakan alternatif dari pondasi suatu bangunan apabila tanah dasar berada di bawah bangunan tersebut mempunyai daya dukung yang sangat kecil atau letak lapisan keras berada sangat dalam di bawah permukaan.

Pondasi tiang pancang berfungsi untuk mentransfer beban beban dari konstruksi diatasnya (upper structure) ke lapisan tanah yang lebih dalam. Penggunaan tiang pancang meliputi:

1. Apabila Lapisan tanah bagian atas adalah sangat mudah termampatkan (highly compressible) dan terlalu lunak untuk memikul beban dari struktur bagian atas, sehingga tiang diperlukan untuk menyalurkan beban itu ke tanah keras atau batuan. Hal ini diperlihatkan pada Gambar III.1(a). Apabila batuan atau tanah keras tidak berada pada kedalaman yang memadai, tiang dimanfaatkan untuk menyalurkan beban secara berangsur ke tanah. Tahanan yang diberikan tanah secara pokok akan berasal dari tahanan gesek yang dikerahkan oleh kulit tiang yang merupakan muka-antara tanah-tiang (soil-pile-interface). Seperti ditunjukkan pada Gambar III.1 (b).

2. Ketika menerima gaya-gaya horizontal (lihat Gambar III.1(c)). Pondasi tiang dapat melawan tekuk sementara menerima gaya-gaya vertikal yang datang dari struktur di atasnya. Situasi dalam jenis ini umumnya ditemukan dalam perencanaan dan pembangunan struktur-struktur penahan tanah dan pondasi dari gedung-gedung tinggi yang mungkin menderita beban angin kencang dan gaya-gaya gempa.

3. Di dalam banyak kasus, tanah-tanah ekspansif dan mudah runtuh bisa jadi ditemukan pada tempat-tempat dimana struktur akan didirikan. Tanah seperti ini mungkin saja mencapai kedalaman yang jauh di bawah permukaan tanah. Tanah ekspansive akan mengembang dan menyusust tergantung pada naik atau turunnya kadar air. Tekanan pengembangan dari tanah semacam ini biasanya adalah tinggi. Jika pondasi dangkal digunakan dalam kondisi tanah seperti ini, struktur bisa mengalami kerusakan serius. Tetapi kalau digunakan pondasi tiang,maka tiang dapat diperpanjang sedemikian hingga melampaui zona yang aktif mengembang maupun menyusut.

4. Pondasi untuk struktur-struktur seperti menara transmisi, konstruksi lepas pantai, dan basement yang berada di bawah muka air tanah akan mengalami gaya-gaya angkat. Tiang dapat digunakan sebagai pondasi untuk jenis struktur seperti ini untuk menahan gaya angkat (Gambar III.1 (e)).

Abutment dan pier jembatan sering dibangun di atas pondasi tiang untuk menghindari kemungkinan kehilangan daya dukung dari sebuah pondasi dangkal yang bisa jadi disebabkan oleh erosi pada permukaan tanah (Gambar III.1(f)).

Gambar III.1 Pemakaian Pondasi Tiang

Pada umumnya, tiang pancang dipancangkan tegak lurus ke dalam tanah. Akan tetapi, apabila tiang pancang dirancang untuk menahan gaya gaya horizontal maka tiang pancang dapat dipancangkan miring (better pile). Kegagalan fungsi pondasi dapat disebabkan karena penurunan yang berlebihan (base shear failure) dan sebagai akibatnya dapat timbul kerusakan struktural pada kerangka bangunan.

Daya dukung tiang pancang berupa tahanan gesek dan tahanan ujung. Pada kondisi tanah tertentu dimana lapis atas merupakan tanah lunak dan tiang dipancang hingga mencapai lapisan tanah keras/lapisan pendukungnya, tiang ini disebut sebagai tiang tahanan ujung (end bearing piles) karena sebagian besar daya dukung diperoleh dari tahanan ujung tiangnya. Selain dari tiang tahanan ujung, terdapat juga tiang gesekan yaitu tiang yang tidak mencapai lapisan keras maka daya dukung tiang didominasi oleh tahanan selimut.3.2.3.1 Penggolongan Berdasarkan Jenis Bahan

a. Tiang Pancang Kayu

Pemakaian tiang pancang kayu ini adalah cara tertua dalam penggunaan tiang pancang sebagai pondasi. Tiang kayu akan tahan lama dan tidak mudah busuk apabila tiang kayu tersebut dalam keadaan selalu terendam penuh di bawah muka air tanah.

Kayu untuk tiang pancang penahan beban diambil dari jenis kayu yang memiliki kekuatan dan keawetan yang tinggi. Tiang pancang kayu dibuat dari batang pohon yang cabang-cabangnya telah dipotong kemudian kulitnya dibuang lalu ujungnya dibuat runcing untuk memudahkan pemancangan. Ujung tiang pancang yang runcing dapat dilengkapi dengan sepatu pemancang logam bila tiang-tiang harus menembus tanah-tanah keras.

Tiang pancang dari kayu akan lebih cepat rusak atau busuk apabila dalam keadaan kering dan basah yang selalu berganti-ganti. Sedangkan pengawetan serta pemakaian obat-obatan pengawet untuk kayu hanya akan menunda atau memperlambat kerusakan daripada kayu, akan tetapi tidak akan dapat melindungi untuk seterusnya. Oleh karena itu, maka pemakaian pondasi untuk bangunan-bangunan permanen yang didukung oleh tiang pancang kayu, maka puncak dari tiang pancang tersebut harus selalu lebih rendah daripada ketinggian muka air tanah terendah. Pada pemakaian tiang pancang kayu biasanya tidak diizinkan untuk menahan muatan lebih tinggi dari 25 sampai 30 ton untuk setiap tiang.

Tiang pancang kayu ini sangat cocok untuk daerah rawa dan daerah-daerah dimana sangat banyak terdapat hutan kayu seperti di daerah Kalimantan sehingga mudah memperoleh balok/tiang kayu yang panjang dan lurus dengan diameter yang cukup besar untuk digunakan sebagai tiang pancang.b.Tiang Pancang Beton

Tiang pancang beton merupakan perbaikan dari tiang pancang kayu yang terbuat dari bahan beton. Beton merupakan campuran agregat halus (pasir) dan agregat kasar (batu pecah) dengan semen Portland yang dicampur dengan air dalam perbandingan tertentu. Beton yang baik mempunyai kuat tarik, kuat tekan, kuat lekat yang tinggi, kedap air, tahan cuaca, tahan zat-zat kimia, susutan pengerasannya kecil, dan elastisitas tinggi.

Berdasarkan proses pembentukannya, tiang pancang beton dibagi menjadi :

1. Tiang Pancang Beton Pra-cetak (Precast Reinforced Concrete Pile)

Tiang pancang beton pra-cetak adalah tiang pancang dari beton bertulang yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat (keras) lalu diangkat dan dipancangkan seperti pada tiang pancang kayu. Karena tegangan tarik beton adalah kecil dan praktis dianggap sama dengan nol, sedangkan berat sendiri beton besar, maka tiang pancang beton ini haruslah diberi penulangan-penulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan. Biasanya tiang pancang beton ini dicetak dan dicor di tempat pekerjaan jadi tidak membawa kesulitan untuk transport.

Gambar III.2 Precast Reinforced Concrete Pile2. Tiang Pancang Beton Pra-tegang (Precast Prestressed Concrete Piles)

Tiang pancang ini dibentuk dengan menekan baja berkekuatan tinggi, yang mempunyai fult sebesar 1705 sampai 1860 MPa dengan mempertegangkan kabel-kabel ke suatu nilai pada orde 0,5 sampai 0,7 fult. Bila beton mengeras, maka kabel-kabel pra-tegang itu dipotong dengan gaya tegangan di dalam kabel yang menghasilkan tegangan tekan dalam tiang pancang beton sewaktu baja tersebut mencoba kembali ke panjang tak teregang (unstrectched length). Beberapa rayapan (creep) dan kehilangan lain termasuk kehilangan yang disebabkan oleh pemendekan aksial dari tiang pancang karena beban tekan dalam tiang pancang disebabkan oleh gaya yang terjadi pada kabel prategang. Kehilangan-kehilangan ini, tanpa memperhitungkan yang diperbaiki, diambil sebesar 240 MPa, ini tidak termasuk kehilangan pemendekan aksial yangdisebabkan oleh beban-beban perancangan yang digunakan.

3.Tiang Pancang yang Dicor Langsung di Tempat (Cast-In Place Piles)

Tiang pancang yang dicor langsung di tempat, dibentuk dengan membuat sebuah lubang dalam tanah dan mengisinya dengan beton. Lubang tersebut dapat dibor tapi lebih sering dibentuk dengan memancangkan sebuah sel (shell) atau corong ke dalam tanah.

Tipe-tipe tiang pancang yang dipancang di tempat adalah :

a. Franki PileTiang franki pertama kali diperkenalkan oleh seorang sarjana Belgia pada awal abad ke-20, kemudian hak paten tiang pancang ini dikembangkan oleh Franki Group di seluruh dunia. Penggunaan franki pile pertama kali di Indonesia oleh PT. Franki Pile Indonesia tahun 1973 pada bangunan hotel Benakutai Balikpapan, Kalimantan Timur.

Adapun prinsip pelaksanaannya adalah sebagai berikut :

1. Pipa baja yang pada ujung bawahnya disumbat pada beton yang dicor di dalam ujung pipa dan telah mengeras atau kering.

2. Dengan penumbuk yang jatuh bebas (drop hammer) sumbat beton tersebut ditumbuk.

3. Akibat dari penumbukan itu maka sumbat beton berikut pipanya akan masuk ke dalam tanah.

4. Setelah pipa mencapai kedalaman tanah yang direncanakan kemudian pipa diisi dengan beton sambil terus ditumbuk dan pipanya ditarik keluar ke atas.

5. Tiang franki selesai.

b.Solid Point Pipe Piles (closed end pile) Tipe ini hampir sama dengan tiang franki, sedangkan bedanya adalah :1. Sumbatnya bukan beton tapi dari besi tuang (cast iron)2. Setelah dicor pipa tetap di dalam tanah tidak ditarik keluar

Adapun prinsip pelaksanaannya adalah sebagai berikut :

1. Ujung tiang dari besi tiang tuang (cast iron) dimasukkan ke dalam tanah, kemudian pipa diletakkan di atasnya. Pada ujung atas pipa dipasang topi kemudian pipa dipancangkan.

2. Pipa-pipa dipancang ke dalam tanah.

3. Setelah pipa mencapai kedalaman yang direncanakan dan bagian atas pipa jika masih terlalu panjang harus dipotong. Kemudian pipa tersebut diisi dengan beton. Bila kurang panjang dapat dilakukan penyambungan. Alat penyambung dimasukkan ke dalam pipa yang akan disambung kemudian pipa penyambung di atasnya dan pemancangan dapat dilanjutkan, penyambungan juga dapat dilakukan dengan sambungan las.c.Open-end Pipe Piles

Tiang ini adalah suatu tiang pancang dari pipa baja dengan ujung bawah terbuka.

Adapun prinsip pelaksanaannya adalah sebagai berikut :

1. Pipa baja dengan ujung bawah terbuka dipancang masuk ke dalam tanah.

2. Bila pipa kurang panjang maka pipa dapat disambung.3. Bila pipa telah mencapai kedalaman yang direncanakan maka pemancang-

an dihentikan. Kemudian tanah yang berada di dalam pipa dikeluarkan. Hal ini dapat dilaksanakan dengan penyemprotan air (water jet), tekanan udara (compressed), coring out, dan sebagainya.

4. Pipa telah bersih dari tanah yang berada di dalam pipa.

5. Pipa diisi dengan beton.d.Base-drived Cased PilesTipe tiang ini adalah termasuk tipe yang dicor langsung dengan pipa baja yang tetap tinggal di dalam tanah tidak ditarik ke atas. Panjang tiang dapat ditambah dengan cara dilas. Pada ujung pipa diberi sepatu dan sumbat beton yang dicor terlebih dahulu seperti halnya pada tiang franki.

Adapun prinsip pelaksanaannya adalah sebagai berikut :

1. Pipa baja yang telah diberi sumbat dipasang pada leader alat pancang.

2. Hammer alat pancang dijatuhkan bebas (drop hammer) ke dalam pipa

hingga menumbuk sumbat beton dan pipa masuk ke dalam tanah.

3. Jika memerlukan penambahan panjang tiang, hal ini dapat dilakukan

dengan cara penyambungan dengan las.

4. Kemudian pemancangan dapat dilanjutkan lagi sampai mencapai

Kedalaman yang telah direncanakan.

5. Setelah mencapai kedalaman yang dimaksudkan pemancangan dihentikan

dan beton dicor ke dalam casing. Tipe tiang ini dapat diperhitungkan sebagai end bearing pile maupun sebagai friction pile.

Tiang pancang kayu ini sangat cocok untuk daerah rawa dan daerah-daerah dimana sangat banyak terdapat hutan kayu seperti di daerah Kalimantan sehingga mudah memperoleh balok/tiang kayu yang panjang dan lurus dengan diameter yang cukup besar untuk digunakan sebagai tiang pancangc.Tiang Pancang BajaTiang Baja umumnya digunakan baik sebagai tiang pipa maupun sebagai tiang baja berpenampang H. Tiang pipa dapat disorongkan ke dalam tanah dengan ujung terbuka atau tertutup. Balok berpenampang flens-lebar (wide-flange) dan I dapat juga digunakan sebagai tiang. Namun tiang berpenampang H biasanya lebih disukai karena badan (web) flensnya memilki ketebalan yang sama. Pada balok berpenampang flens lebar dan I, ketebalan badannya lebih tipis dari flensnya. Tabel 3.1 memberikan ukuran tiang baja berpenampang H standar yang digunakan di Amerika Serikat.

Problem utama yang dihadapi untuk jenis tiang ini adalah masalah korosi. Masalah ini dijumpai di daerah-daerah yang bersifat asam (daerah rawa-rawa/tanah organik), basa (daerah tepi pantai atau terjadi intrusi air asin pada air tanah setempat) atau di daerah dimana tanahnya mengandung bahan-bahan arang, asam dan lain-lain yang bersifat sangat korosif.

Berbagai cara untuk mengatasi masalah korosi, adalah:

1. Tiang dipertebal sekitar 1,5 mm dari tebal tiang rencana.

2. Tiang dicat anti korosi atau dibungkus beton.

3. Tanah korosif diganti dengan tanah nir-korosif. Metode ini menguntungkan bilamana lapisan tanah korosif tipis.

4. Dengan metode cathodic protection.d.Tiang Pancang Komposit

Tiang pancang komposit adalah tiang pancang yang terbuat dari campuran dua bahan yang berbeda yang bekerja bersama-sama dalam menahan gaya-gaya aksial, lateral, maupun gaya-gaya luar. Tiang pancang ini dapat bervariasi dari campuran bahan baton dan kayu atau beton dan baja.

Jenis-jenis tiang pancang komposit adalah :

1.Water Proofed Steel Pipe dan Wood Pile

Tiang pancang ini terdiri dari kombinasi bahan kayu untuk bagian di bawah muka air tanah karena kayu lebih awet bila selalu terendam air atau sama sekali tak terendam air sedangkan untuk bagian atas adalah beton. Kelemahan tiang ini adalah pada tempat sambungan apabila tiang pancang ini menerima gaya horizontal yang permanen

2.Franki Composit Pile

Prinsip tiang ini hampir sama dengan tiang franki biasa hanya bedanya pada bagian atas dipergunakan tiang beton precast biasa atau tiang profil H dari baja

Tabel. 3.1 Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Tiang Berdasarkan Material Pembentuk TiangJenis Tiang

PancangKeuntungan

Kerugian

Tiang

Pancang

Kayu1. Relatif ringan sehingga mudah dalam

pengangkutannya.

2. Mudah dalam pemotongannya

apabila tiang kayu ini sudah

tidak dapat masuk lagi ke dalam

tanah.3. Kekuatan tarik besar sehingga pada waktu pengangkatan untuk pemancangan tidak mengalami

kesulitan.

4. Tiang pancang kayu lebih sesuai untuk friction pile dari pada end bearing pile

sebab tegangannya relative kecil.5. Tiang pancang kayu relatif lebih fleksible dan lenting terhadap arah horizontal, maka apabila tiang pancang kayu menerima beban horizontal yang tidak tetap, tiang pancang kayu ini akan melentur dan

.1. Tiang pancang kayu tidak tahan

terhadap jamur pembusukan.

2.Tiang pancang kayu memiliki umur

yang relatif kecil bila dibandingkan

tiang pancang baja atau beton

terutama daerah yang tinggi air

tanahnya sering naik turun.3. Karena tiang pancang kayu harus

selalu terletak dibawah permukaan

air tanah yang terendah agar dapat

tahan lama maka jika air tanah

letaknya sangat dalam dibutuhkan

biaya tambahan untuk penggalian.

4. Pada waktu pemancangan tiang di

tanah yang berbatu (gravel) ujung

tiang pancang kayu ini mudah pecah

dan hancur.5. Sukar untuk disambung sehingga lebih cocok untuk kedalaman tanah

Jenis Tiang

PancangKeuntungan

Kerugian

segera kembali ke posisi setelah beban

horizontal tersebut hilang (elastis). Hal

ini sering terjadi pada dermaga

(pelabuhan) dimana terdapat tekanan

ke samping dari kapal.

pendukung yang tidak jauh dari

permukaan tanah

Tiang

Pancang

Beton Pra cetak (termasuk prategang)1. Mempunyai tegangan tekan yang

besar, tergantung dari mutu dan

dimensi dari beton tersebut.

2. Umur dapat tahan lama baik dari

pengaruh air maupun bahan-bahan

korosif.

1. Karena berat sendirinya yang besar,

maka biaya pengangkutan akan sulit

dan mahal.

2. Bila dilakukan pemotongan,

pelaksanaan akan lebih sulit dan

memerlukan waktu yang lebih lama.

Tiang

Pancang

Baja

1. Mudah dalam penyambungan tiang.

2. Kapasitas daya dukung tinggi.

3. Pergeseran kecil.

4. Sanggup menembus rintangan ringan.1. Mudah berkarat.

2. Bagian ujung tiang dapat rusak atau

dibengkokkan oleh rintangan besar.

Tiang

Pancang Komposit1. Panjang tiang yang cukup besar dapat

disediakan dengan biaya yang relatif

rendah.

1. Sukar untuk mendapatkan

sambungan yang baik diantara dua

bahan.

Sumber : Ir. Sadjono HS, 1988)3.3 Abutment3.3.1 Pengertian Abutment

Abument merupakan tumpuan dari gelagar jembatan pada bagian ujung beton atau muatan yang diberikan pada abutment dari bagian atas. Beban jembatan dilimpahkan ke pondasi di bawahnya yang kemudian diteruskan ke tanah.