materi kuliah fondasi ii

8/2/2019 Materi Kuliah Fondasi II

1/58

Rekayasa Fondasi II

Sumiyanto, Adhe & ArwanDibiayai PHK A1 Teknik Sipil 2007

1

BAB IPENGERTIAN FONDASI TIANG

1.1. Komptensi1.1.1. Kompetensi Umum

Mahasiswa dapat merancang fondasi tiang

1.1.2. Kompetensi Khusus1) Mahasiswa mampu memahami penggunaan fondasi tiang

2) Mahasiswa mampu memahami jenis-jenis fondasi tiang

1.2. PendahuluanFungsi fondasi bangunan dalam suatu kontruksi sipil adalah

untuk mendistribusikan beban yang bekerja pada bangunan tersebut,

baik, hidup maupun beban sementara. Beban-beban tersebut diteruska n

dan didistribusikan fondasi ke tanah dasar. Jika tegangan tanah akibatbeban bekerja melebihi kapasitas ijin maka akan terjadi keruntuhan.

Nilai keamanan (safety factor) perlu diberikan sehingga bangunan aman

dari bahaya keruntuhan akibat kapasitas dukung terlampui. Namun

demikian pemberian nilai keamanan yang teralu besar merupakan

pemborosan dan ini harus dibayar. Desain yang baik akan menghasilkan

nilai keamanan yang cukup untuk menjamin dari bahaya keruntuhan

tanah namun masih tetap ekonomis.Penggunaan fondasi dangkal hanya memungkinkan untuk

bangunan-bangunan dengan beban yang tidak terlalu besar. Disamping

beban bangunan yang tidak terlalu besar, penggunaan fondasi dangkal

hanya dimungkinkan jika tanah keras tidak terlalu dalam. Untuk

kondisi tanah yang lapisan tanah kerasnya cukup dalam penggunaan


2/58

Rekayasa Fondasi II


2

fondasi tiang akan lebih menguntungkan. Jika digunakan fondasi

dangkal maka akan diperlukan dimensi yang sangat besar sehingga

tidak ekonomis. Secara umum fondasi tiang akan digunakan jika kondisi

tanah keras cukup dalam dan atau beban bangunan yang harus

didukung cukup besar.

Penggunaan fondasi dangkal (telapak) untuk mendukung

bangunan di atas air seperti dermaga maupun jembatan akan mengalami

kesulitan pada saat konstruksi, sehingga penggunaan fondasi tiang

pancang akan lebih menguntungkan, karena dapat dicetak ditempat lain.

Pada konstrusi ini, bagian atas fondasi akan menonjol sampai di atas

permukaan tanah dan air, sehingga pile cap akan nampak dari

permukaan tanah. Pertimbangan beban lateral harus diperhitungkan

dalam kondisi ini, karena tiang akan mendukung momen lentur yang

cukup besar.

Pada bangunan-bangunan tertentu beban desak mungkin tidak

teralu besar, namun akibat beban angin ataupun gempa dapat

menyebabkan gaya tarik pada fondasi yang besar. Penggunaan fondasi

dangkal kurang efektif dalam mendukung beban tarik, sehingga dapat

dipilih fondasi tiang. Gesekan antara tiang dan tanah merupakan

kapasitas dukung terhadap gaya tarik/angkat pada fondasi.

Berdasarkan uraian tersebut, fondasi tiang pada umumnya

dipakai pada bangunan dengan kondisi bangunan ataupun kondisi tanah

sebagai berikut:

1) tanah keras cukup dalam,

2) beban bangunan cukup berat,

3) bangunan berada di atas air,

4) bagunan dengan gaya angkat pada fondasinya, dan

5) bangunan dengan beban lateral yang besar.


3/58

Rekayasa Fondasi II


3

Jika diamati dari pola keruntuhan geser pada tanah dengan

lapisan tanah keras cukup dalam, akan nampak bahwa distribusi

tegangan pada fondasi dangkal tidak akan mencapai tanah keras

(Gambar 1.1), sehingga kapasitas dukungnya ditentukan oleh

karakteristik tanah bagian atas. Untuk kondisi tanah bagian atas adalah

lunak maka kapasitas dukung fondasinya tentunya akan rendah pula.

Pada Gambar 1.1, nampak bahwa garis keruntuhan pada fondasi tiang

berada pada tanah keras sehingga kapasitas dukungnya akan tinggi.

Kapasitas dukung fondasi tiang masih ditambah kontribusi dari gesekan

antara dinding tiang dan tanah di sekitarnya. Karena luasan ujung tiang

relative kecil dibandingkan dengan luasan telapak, maka dalam

prakteknya akan membutuhkan beberapa tiang yang tergabung dalam

satu pile cap(poer).

Gambar 1.1 Pola keruntuhan geser pada fondasi dangkal dan

fondasi tiang.

Fondasi Telapak

FondasiTian

Tanah Lunak

Tanah Keras

GarisKeruntuhan


4/58

Rekayasa Fondasi II


4

1.3. Jenis-jenis Fondasi TiangPengelompokan fondasi tiang dapat dibedakan berdasarkan

beberapa kriteria, yaitu berdasarkan cara pencetakannya dan bahan

penyusunnya. Namun secara umum dan paling dikenal adalab jneis

fondasi tiang pancang dan tiang bor. Sedangkan bahan yang paling

banyak digunakan adalah beton bertulang.

1.3.1. Jenis-jenis Fondasi Tiang Berdasarkan Cara PencetakanyaBerdasarkan cara pencetakannya, fondasi tiang dapat

dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu cetak di tempat (cast in situ)dan

pra cetak (pre cast). Fondasi tiang cetak ditempat merupakan fondasi

tiang yang dibuat langsung ditempat, dan tentunya fondasi ini terbuat

dari bahan beton. Sedangkan untuk tiang baja dan kayu tentunya

semuanya masuk dalam jenis tiang pra cetak.

a. Fondasi Tiang Cetak di TempatJenis fondasi ini di buat dengan menuang langsung adukan

beton kedalam lubang bor yang telah disiapkan sebelumnya.

Dalam praktek di lapangan, terkadang fondasi ini diperkuat

dengan tulangan sehingga menjadi konstuksi beton bertulang.

Jenis fondasi tiang cetak di tempat dapat di kelompokkan

menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu sebagai berikut ini.

1) Fondasi Tiang dengan Selubung Pipa.Pada fondasi jenis ini, pipa baja di pancang ke dalam tanah

sampai kedalaman yang diinginkan. Beton segar di tuang

kedalam pipa dan dipadatkan. Fondasi ini biasa digunakan

pada tanah yang mudah runtuh atau tanah dengan muka

air tinggi. Pada fondasi jenis ini tentunya pipa baja akan

tertinggal dalam tanah, selubung beton. Salah satu contoh

fondasi jenis ini adalah Fondasi Raimond.


5/58

Rekayasa Fondasi II


5

2) Fondasi Tiang Tanpa Selubung Pipa.Cara pelaksanaan fondasi ini dilakukan dengan cara

memancang pipa baja ke dalam tanah sampai kedalaman

yang diinmginkan. Selanjutnya adukan beton segar dituang

ke dalam pipa dan dipadatkan. Selama pencoran pipa baja

ditarik keluar. Pada fondasi ini tentunya pipa baja yang

digunakan adalah pipa baja ujung terbuka. Keuntungan

fondasi ini adalah pipa baja bisa dipakai berulang-ulang,

sehingga lebih ekonomis. Keuntungan lain adalah

timbulnya gesekan antara tanah dan tiang yang besar.

Salah satu contuh fondasi jenis ini adalah Fondasi Tiang

Frangki.

3) Tiang bor.Fondasi tiang bor (bore pile), merupakan salah satu jenis

fondasi cetak ditempat. Disebut tiang bore karena pada saat

pelaksanaannya didahului dengan membuat lubang bor.

Setelah lubang bor di buat, maka selanjutnya dilakukan

penuangan adukan beton ke dalam lubang bor dan sambil

dipadatkan. Pelaksanaan pada fondasi ini cukup sederhana,

namun akan sulit dilakukan pada tanah pasir murni yang

mudah runtuh, maupun tanah dengan muka air tinggi.

b. Fondasi Tiang Pra Cetak.Jenis fondasi ini tidak memerlukan pencetakan di lokasi proyek,

namun sudah di buat ditempat lain atau di pabrik. Untuk tiang

dari bahan baja atau kayu, jelas semuanya masuk dalam jenis

fondasi tiang pra cetak. Sedangkan untuk tiang dari beton


6/58

Rekayasa Fondasi II


6

bertulang memungkinkan cetak di tempat maupun cetak

ditempat lain (pra cetak)

Pada jenis fondasi pra cetak ini, tiang didatangkan ke lokasi

proyek sudah dalam bentuk batang-batang dengan panjang dan

diameter tertentu. Cara pemasangan dari fondasi ini yang

paling banyak digunakan adalah dengan dipancang sehingga

sering disebut fondasi tiang pancang. Namun demikian cara lain

masih mungkin dilakukan dengan cara dengan metode

penggetaran. Permasalahan-permasalahan yang harus

diperhatikan pada penggunaan fondasi tiang pancang ini adalah

sebagai berikut ini

a) Panjang tiang terbatas sehingga perlu penyambungan di

lapangan.

b) Pada waktu pemancangan akan menimbulkan getaran

dan kebisingan, sehingga tidak tepat untuk daerah yang

padat.

c) Kemungkinan terjadinya kerusakan akibat beban impact

saat pemancangan.

d) Kerusakan tiang ketika berada didalam tanah sulit

diketahui.

Namun demikian, disamping kekurangannya fondasi tiang

pancang mempunyai beberapa kelebihan, yaitu sebagai berikut

ini.

a) Pada saat pelaksaan pemancangan tidak terpengaruh

oleh kondisi air tanah.

b) Akibat getaran yang timbul akan memadatkan tanah

disekitarnya, jika tanahnya berupa pasir longgar.

c) Waktu pelasanaan di lapangan lebih singkat dari pada

cetak di tempat.


7/58

Rekayasa Fondasi II


7

d) Kualitas bahan mudah dikontrol sebelum dipancang.

1.3.2. Jenis-jenis Fondasi Tiang Berdasarkan Bahan Penyusunnya.Bahan penyusun fondasi tiang sering digunakan adalah dari bahan

kayu, baja dan beton. Setiap bahan yang dipakai tentununya akan

mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.

a. Fondasi Tiang KayuKekuatan dari fondasi tiang kayu, tentunya sangat dipengaruhi

oleh kekuatan kayunya. Pada umumnya fondasi tiang dari

kayu digunakan pada jaman dahulu, hal ini terkait dengan

harga kayu pada saat itu. Penggunaan fondasi tiang kayu ini

perlu memperhatikan beberapa hal, yaitu sebagai berikut ini.

1) Kualitas kayu harus tahan terhadap pengaruh air dan

kelembaban.

2) Kondisi air tanah harus tinggi, sehingga diharapkan tiang

selalu terendam air.

3) Kesulitan mendapatkan kayu dengan diameter dan panjang

yang seragam.

4) Kesulitan dalam penyambungan.

5) Kemungkinan kerusakan kayu pada saat di pancang,

terutama pada bagian kepala tiang (ujung atas).

b. Fondasi Tiang BajaBaja merupakan bahan konstruksi dengan kekuatan yang

cukup tinggi, sehingga dalam desain yang perlu lebih

diperhatikan adalah keruntuhan tanahnya. Namun demikian

pada penggunaan fondasi tiang baja ini perlu memperhatikan

beberapa hal, yaitu sebagai berikut ini.

1) Pada saat desain perlu memperhitungkan factor korosi.


8/58

Rekayasa Fondasi II


8

2) Tampang baja biasanya dengan luasan kecil sehingga

kapasitas dukung ujung bawahnya juga akan kecil.

3) Dinding baja relative halus sehingga kapasitas geseknya

relative rendah.

c. Fondasi Tiang BetonFondasi tiang beton merupakan jenis fondasi yang paling

banyak digunakan, hal ini karena beberapa kelebihan dari

jenis fondasi ini.

1) Dimensi dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

2) Mutu beton dapat didesain sesuai kebutuhan.

3) Bahan susunnya mudah didapatkan.

4) Kuat desak beton tinggi.

Namun demikian beton merupakan bahan kostruksi yang

sifatnya getas, dan kuat tariknya rendah, sehingga perlu

diperkuat dengan tulangan.


9/58

Rekayasa Fondasi II


9

BAB IIANALISIS KAPASITAS DUKUNGFONDASI TIANG TUNGGAL

2.1. Komptensi2. 1.1. Kompetensi Umum

Mahasiswa dapat merancang fondasi tiang

2.1.2. Kompetensi KhususMahasiswa mampu menganalisis kapasitas dukung fondasi tiang

2.2. Kapasitas Dukung Ultimat Fondasi TiangSecara umum kapasitas dukung ultimat fondasi tiang (Qu)

ditentukan dari kapasitas ujung bawab tiang (Qb) dan kapasitas gesekan

dinding tiang (Qs). Sekema kapasitas dukung tiang ditampilkan dalam

Gambar 2.1. Kapasitas ujung bawah (end bearing capacity) tiangdihitung berdasarkan pola keruntuhan geser pada tanah di bawahnya.

Sedangkan kapasitas gesek tiang (skin friction capacity) tiang (Qs)

dihitung berdasarkan tahanan gesek antara tiang dan tanah di

sampingnya.

Qu = Qb + Qs Wp ............ ( 2.1)

dengan :

Qu = kapasitas ultimat tiang (kN),

Qb = kapasitas ujung bawah tiang (kN),

Qs = kapasitas gesek dinding tiang (kN), dan

Wp = berat tiang (kN).


10/58

Rekayasa Fondasi II


10

Qu

Qs

Qb

Gambar 2.1. Skema analisis kapasitas dukun tiang.

Pada kondisi tiang pancang berada pada tanah lunak dan ujung

tiang mencapai tanah keras atau batuan dasar (Gambar 2.2), analisis

sering dilakukan dengan mengabaikan tahanan geseknya, sehingga

kapasitas dukung tiang didapatkan dari tahanan ujung bawah tiang saja

(Qb). Hal ini dilakukan dengan pertimbangan bahwa kapasitas ujung

bawah tiang (Qb) jauh lebih besar dari pada kapasitas geseknya (Qs).

Pada kondisi ini Persamaan 2.1 dapat ditulis sebagai Persamaan 2.2.

Qu = Qb Wp .............. ( 2.2)


11/58

Rekayasa Fondasi II


11

Kondisi tanah lunak yang sangat dalam mungkin sekali dijumpai

dalam desain fondasi suatu bangunan. Penggunaan fondasi tiang yang

mencapai tanah keras akan memerlukan tiang yang sangat panjang, dan

ini tidak ekonomis. Pada kondisi ini sering digunakan fondasi yang tidak

mencapai tanah keras atau sering disebut floating piles (Gambar 2.2).

Pada kondisi ini kapasitas ujung bawah tiang akan sangat kecil

dibandingkan dengan gesekannya, sehingga hitungan kapasitas

dukungnya ditentukan berdasarkan tahanan gesek tiang dan tanah

(Persamaan 2.3).

Qu = Qs Wp .............. ( 2.3)

Jika kondisi tanah dari permukaan sampai ujung bawah tiang

perubahannya tidak ekstrim, maka hitungan kapasitas dukung tanah

sebaiknya didasarkan pada kedua tanahanan, baik tahanan ujung bawah

tiang maupun tahanan gesek tiang. Secara umum kondisi tanah seperti

ini adalah yang sering dijumpai.

Gambar 2.2 Fondasi tianng dengan kondisi end bearingdan

floating piles.

End Bearingpiles Floating piles

Tanah Lunak

Tanah Keras


12/58

Rekayasa Fondasi II


12

2.2.1. Kapasitas Ujung Bawah TiangKapasitas dukung ujung bawah tiang didapatkan dari tahanan

geser tanah di bawahnya. Mekanisme keruntuhan tanah di bawah ujung

bawah tiang hampir sama dengan pada fondasi dangkat. Kalau pada

fondasi dangkal garis keruntuhan geser tanah akan berakhir pada

permukaan tanah. Sedangkan pada fondasi tiang, permukaan tanah

berada cukup jauh dari ujung bawah tiang sehingga garis keruntuhan

tanah tidak akan sampai permukaan, namun akan memotong tiang

kembali (Gambar 2.3).

Gambar 2.3 Garis keruntuhan tanah di bawah ujung bawah tiang.

Persamaan kapasitas ujung bawah tiang secara umum dapatditulis seperti pada fondasi dangkal (Persamaan 2.3.). Perbedaan

kedalaman tentunya menyebabkan kapasitas ujung bawah tiang akan

lebih besar dari pada fondasi dangkal.

Qb= Ab.(c.Nc + q.Nq + 0,5.d..N. ( 2.3)

Dengan :

Garis keruntuhantanah


13/58

Rekayasa Fondasi II


13

Ab = luas ujung tiang,

c = kohesi tanah pada ujung tiang,

q = tekanan overburden pada ujung tiang,

d = diameter tiang,

= berat satuan tanah.

Nc, Nq, dan N = Faktor daya dukung.

Perbedaan besarnya kapasitas ini dapat dijelaskan dengan logika sebagai

berikut:

a) Garis keruntuhan pada fondasi tiang lebih panjang dari pada

fondasi dangkal, hal ini akan menyebabkan tahanan lekatian

pada fondasi tiang lebih besar.

b) Tekanan overburden pada fondasi tiang jauh lebih besar dari

pada fondasi dangkal, hal ini karena perbedaan kedalaman.

Dalam hitungan kapasitas ujung bawah tiang, kedua hal tersebut

diakomodasi dengan memberikan nilai faktot-faktor kapasitas dukung

Nc dan Nq, yang lebih besar dari pada fondasi dangkal. Namun demikian

pada fondasi tiang, lebar dasar fondasi jauh lebih kecil dari pada fondasi

dangkal, dan sering diabaikan sehingga Persamaan 2.3 dapat ditulis

sebagai Persamaan 2.4.

Qb= Ab.(c.Nc + q.Nq . ( 2.4)

Besarnya Nc dan Nq, untuk Persamaan 2.4 untuk fondasi tiang dapat

menggunakan Grafik pada Gambar 2.4.Secara umum besarnya tekanan overburden sebanding dengan

kedalamannya. Namun pada fondasi tiang diameter dan luasan tampang

yang relative kecil menyebabkan tekanan overburden untuk kedalaman

lebih dari kedalaman tertentu (kedalaman kritis) relatif konstan (Poulus

dan Davis, 1980). Nilai zc akan erkisar antara 10d sampai 20d (Poulos


14/58

Rekayasa Fondasi II


14

dan Davis, 1980), dan untuk desain dapat digunakan grafik pada

Gambar 2.6. Sedangkan menurut Grigorian (1997) dapat diambil 12.d,

dengan d adalah diameter tiang. Sedangkan nilai Nc pada tanah lempung

murni (Skemton, 1966) dapat diambil sebesar 9.

1

10

100

1000

0 10 20 30 40 50

Sudut gesek internal

Faktordaya

dukung

Nc

Nq

Gambar 2.4 Nilai factor kapsitas dukung Nc dan Nq (Grigorian, 1997).

zc

L

q = .zc


15/58

Rekayasa Fondasi II


15

Gambar 2.5 Skema tekanan overburden pada fondasi tiang.

0

5

10

15

20

28 33 38 43

zc

/d

Gambar 2.6 Grafik nilai zc/d fondasi tiang (Paulos dan Davis, 1980).

2.2.2. Kapasitas Gesek TiangKelebihan lain dari fondasi tiang adalah adanya tahanan gesek

antara tanah dan dinding tiang. Besarnya tegangan gesek ultimat

sepanjang dinding tiang merupakan kapasitas gesek tiang (Gambar 2.7).

Permasalahan yang timbul dalam analisis adalah besarnya tegangan

ultimat yang tidak seragam sepanjang tiang. Namun demikian beberapa

pendekatan telah dikembangkan untuk menghitung kapasitas gesek

tiang tersebut, dan yang paling sederharana adalah dengan

menggunakan nilai tegangan geser ultimat rata-rata.


16/58

Rekayasa Fondasi II


16

Gambar 2.7 Tegangan gesek sepanjang dinding tiang.

Besarnya tahanan gesek tentunya ditentukan dari beberapa

faktor, yang antara lain seperti tersebut dibawah ini.a) kekasaran dinding tiang yang ini tergantung dari bahan yang

digunakan.

b) kekasaran dan kepadatan tanah, yang dalam hal ini diwakili

oleh parameter sudut gesek internal tanah (),

c) lekatan tanah atau sering disebut kohesi (c), dan

d) besarnya tekanan tanah lateral pada dinding fondasi.

Tahanan gesek tiang dan tanah dianalisis dengan menggunakan

Persamaan Mohr-Coloumb (Persmaan 2.5).

ddc tan. (2.5)

dengan :

= tegangan geser ultimat (kN/m2),

cd = adesi antara tiang dan tanah (kN/m2)

Tegangan gesekpada tiang


17/58

Rekayasa Fondasi II


17

= tegangan normal pada dinding tiang (kN/m2), dan

d = sudut gesek antara tanah dan tiang (o).

Adesi merupakan besarnya lekatan antara tiang dan tanah. Nilai

adesi ini tentunya sangat dipengaruhi oleh besarnya kohesi tanahnya

(Tomlinson, 1963). Besarnya nilai cd untuk bahan tiang baja, beton dan

kayu ditampilkan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Nilai adesi untuk beberapa jenis bahan tiang

Jenis bahan tiang Kohesi tanahundrainedcu (k/ft2)

Adesi tanah dantiangcd (k/ft2)Baja 0 0,75

0,75 1,501,50 3,60

0 0,700,70 1,001,00 1,20

Beton dan kayu 0 0,750,75 1,501,50 3,60

0 0,700,70 1,001,00 1,30

Catatan :1 k/ft2

= 47,8 kN/m2

Tegangan normal yang bekerja pada tiang besarnya dihitung

berdasarkan tekanan lateral tanah diam (Ko), yang besarnya adalah

seperti pada Persamaan 2.6.

zKo

.. . (2.6)

dengan :

= tegangan normal pada dinding tiang (kN/m2),

Ko = koofisien tekanan tanah diam,

= berat satuan tanah (kN/m3), dan

z = kedalaman tanah yang ditinjau.


18/58

Rekayasa Fondasi II


18

Besarnya koofisien tekanan leteral tanah diam (Ko), dapat dihitung

dengan Persamaan 2.7.

OCRKo .sin1 . (2.7)

dengan :

= sudut gesek internal tanah,

OCR = over consolidated ratio.

Untuk keperluan praktis nilai OCR dapat diambil sebesar satu.

Nilai sudut gesek antara tanah dan dinding tiang (d tergantung

dari sudut gesek internal tanah () kekasaran dinding tiang. MenurutAss, (1966) d pada fondasi tiang pada tanah pasir tergantung jenis

bahan fondasi, yang besarnya ditampilkan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Nilai d pada fondasi tiang

Jenis bahan tiang d

Baja

BetonKayu

20o

0,75 0,66

Selanjutnya besarnya kapasitas gesek tiang (Qs) merupakan

penjumlahan tegangan gesek sepanjang tiang (Persamaan 2.8).

ddss cAQ tan . (2.7)

Untuk keperluan praktis, panjang tiang (L) dapat bagi dalam beberapa

pias panjang tiang (L), sehingga nilai Qs adalah penjumlahan nilai Qs

pada masing-masing pias tersebut.

Contoh 2.1


19/58

Rekayasa Fondasi II


19

Suatu fondasi tiang dengan diameter 30 cm dipancang pada tanah

sampai kedalaman 10 m. Pada kedalaman 0 sampai 10 meter tanah

tersebut mempunyai c = 10 kN/m2 dan susud gesek internal 12o, berat

satua tanah = 20 kN/m3. Tanah pada kedalaman 10 m mempunyai c = 20

kN/m2 dan susut gesek internal 32O, berat satuan tanah = 20 kN/m3.

Hitunglah kapaistas dukung tiang tersebut.

Jawab:

Keadalaman kritis dianggap = 12d = 12 x 30 = 360 cm = 3,6 m

Tekanan tanah (overburden) untuk z = 0 sampai 3,6 m

= 3,6 x 20 = 72 kN/m2.

a. Hitungan tahanan ujung bawah:

Qb = Ab.(c.Nc + q.Nq)

= 0,25..d2.(20.32 + 72.22)

= 157,1 kN

b. Tahanan gesek tiang

Qs =.d.L.10.(2/3) + .d.3,6.(1-sin12o).72.tan (12.2/3)

+.d.(L - 3,6).(1-sin(12o).72.tan (12.2/3)

= 62,8 + 13,5 + 47,3 = 123,6 Kn

c. Berat tiang

Wp = 0,25..d2.L.25 = 17,6 kN

d. Kapasitas dukung ultimat

Qult = 157,1 +123,6 -17,6 = 263,1 kN

2.2.3. Kapasitas Ijin Fondasi TiangBeban fondasi yang mendekati kapasitas ultimatnya akan

menyebabkan fondasi pada kondisi kritis. Hal ini tidak boleh terjadi pada


20/58

Rekayasa Fondasi II


20

suatu bangunan, sehingga perlu nilai keamanan agar beban bangunan

yang bekerja tidak membahayakan bangunan. Besarnya kapasitas

fondasi tiang haruslah cukup menjamin terhadap beban yang mungkin

bekerja. Untuk keperluan tersebut kapasitas yang diijinkan pada saat

desain tidaklah sebesar kapasitas ultimat (Qu), melainkan sebesar Qa

(kapasitas ijin fondasi). Besarnya kapasitas ijin didefinisikan sebesar Qu

dibagi dengan suatu nilai kemanan (safety factor) yang disimbolkan

dengan SF. Besarnya nilai SF 2,5 sampai 3.


21/58

Rekayasa Fondasi II


21

BAB III

KAPASITAS DUKUNG FONDASI TIANG TUNGGALBERDASARKAN HASIL UJI LAPANGAN

3.1. Komptensi3.1.1. Komptensi Umum

Mahasiswa mampu mendesain fondasi tiang.

3.1.2. Komptensi KhususMahasiswa mampu menganalisis kapasitas dukung fondasi tiang

dengan data uji lapangan

3.2. Pengujian LapanganParameter mekanik tanah merupakan data yang harus disiapkan

ketika kita akan menganalisis kapasitas dukung fondasi. Parameter

mekanik tanah yang paling sering diuji adalah sudut gesek internal

tanah () dan kohesi tanah (c). Parameter tersebut didapatkan dari uji

laboratorium pada sample tanah tidak terganggu (undisturbed) yang

diambil dari lapangan.

Pengujian laboratoium ini memerlukan sample tanah untuk dari

lapangan. Kesulitan yang timbul dari pengujian ini adalah ketika sampel

yang harus diambil pada kedalaman yang cukup besar. Selain itu

pengujian laboratorium memerlukan tahapan lebh banyak dan waktu

yang lebih lama dari pada pengujian lapangan. Terkait dengan alasan

tersebut untuk keperluan desain fondasi tiang sering digunakan

pengujian lapangan. Metode yang sering dipakai dalam uji lapangan ada

beberapa jenis, yang antara lain :

a. cone penetration test(CPT),

b. standard penetration test(SPT),


22/58

Rekayasa Fondasi II


22

c. vane test, dan pengujian-pengujian lainnya.

3.2.1. Analisis Kapasitas Dukung Fondasi Tiang dengan Data CPT.Cone penetration test (CPT) atau yang sering disebut dengan

sondir, merupakan salah satu jenis pengujian lapangan untuk

mendapatkan data parameter kuat dukung tanah. Parameter yang

didapatkan dari hasil uji sondir adalah tahanan ujung sondir (qc) dan

tahanan gesek tanah (qs), skema hasil uji sondir seperti ditunjukkan

pada Gambar 3.1. Nilai qc menunjukkan nilai tahanan ujung sondir dan

ini analog dengan tahanan ujung fondasi tiang. Sedangkan nilai qs yang

merupakan tahanan gesek sondir menggambarkan tahanan gesek antara

tanah dan tiang.

Selain kecepatan dalam pengujian, uji sondir dapat

menggambarkan kondisi tanah dari permukaan sampai kedalaman yang

diinginkan. Kelebihan ini sangat sesuai untuk desain fondasi tiang

karena besarnya tahanan ujung dan tahanan gesek pada tiang dapat

digambarkan dari data sondir. Namun demikian perbedaan dimensi

ntara sodir dan fondasi tiang akan memerlukan koreksi nilai qc ketika

diaplikasikan pada fondasi tiang. Koreksi juga diperlukan karena

perbedaan kekasaran antara selimut sondir dan dinding fondasi tiang.

Aplikasi data sondir untuk desain fondasi tiang perlu

mempertimbangkan jenis tanah. Untuk tanah kohesif, pengaruh

perbedaan dimensi tiang dan sondir dapat diabaikan sehingga tahanan

ujung sondir (fb) dapat diambil sama dengan nilai qc sondir. Hal ini

berbeda dengan kondisi tanah non kohesif, jika kondisi tanah tidak

meyakinkan sebaiknya diambil nilai tahanan ujung tiang (fb) sama

dengan 0,5.qc (Tomlinson, 1977). Namun demikian untuk keperluan

praktis biasanya nilai tahanan ujung tiang (fb) dapat diambil sebesar qc

sondir (Vesic, 1967).


23/58

Rekayasa Fondasi II


23

Kondisi tanah disekitar ujung bawah tiang akan menentukan

besarnya tahanan ujungnya (fb). Penentuan nilai qc yang akan digunakan

dalam desain fondasi tiang sebaiknya memperhitungkan nilai qc disekitar

(di atas dan di bawah) ujung tiang. Menurut Mayerhof, (1976) nilai qc

sebaiknya diambil rata-rata nilai qc dari 8d di atas dasar fondasi sampai

3d di bawah dasar fondasi. Sedangkan menurut Van Der Veen (1957) qc

fondasi yang diambil adalah rata-rata dari 3d di atas dan 1d di bawah

dasar fondasi. Besarnya kapasitas ujung tiang dapat dihitung dengan

Persamaan 3.1.

Qb = Ab.fb .(3.1)

Dengan :

Qb = kapasitas tahanan ujung tiang (kN),

Ab = luas tampang ujung tiang (m2),

fb = tahanan ujung tiang (kN/m2)

Tahanan gesek antara tiang dan tanah disekitarnya dihitung

dengan mengunakan data tahanan gesek sondir (qs). Menurut Vesic

(1967), untuk tiang beton besarnya tahanan gesek tiang (fs) dapat

diambil sebesar 2.qs, sedangkan untuk tiang baja dapat sama dengan qs.

Nilai qs sepanjang tiang tentunya nilainya akan bervariasi, sehingga

yang dipakai adalah nilai qs rata-rata sepanjang tiang. Hitungan

kapasitas gesek tiang berdasarkan nilai qs sondir dapat dihitung dengan

Persamaan

Qs = As.fs .(3.2)

Dengan :

Qs = kapasitas tahanan gesek dinding tiang (kN),

As = luasan selimut tiang tiang (m2),

fs = tahanan gesek tanah dengan tiang (kN/m2)


24/58

Rekayasa Fondasi II


24

Gambar 3.1 Hitingan nilai qc untuk desain fondasi tiang

(Mayerhof, 1976).

Penyajian data tahanan gesek sondir terkadang ditampilkan

dalam bentuk tahanan komulatif (ft), yaitu penjumlahan tegangan dari

permukaan tanah sampai kedalaman yang ditinjau (Gambar 3.2). Jika

hitungan kapasitas gesek tiang akan menggunakan data gesekan

komulatuif (ft) sondir maka persamaan yang dipakai adalah seperti pada

Persamaan 3.3.

Qs = Ks.ft .(3.3)

Dengan :

Qs = kapasitas gesek tiang (kN),

8.d

3.d

qc rata-rata

z

qc


25/58

Rekayasa Fondasi II


25

Ks = keliling tampang tiang (m), dan

ft = tahanan gesek komulatif (kN/m).

Gambar 3.1 Skema grafik qs dan ft sondir.

Kapasitas ultimat fondasi tiang dapat dihitung menggunakan data

sondir dengan Persamaan 3.4.

Qu = Qb + Qs - Wp .(3.4)

dengan :

Qu = kapasitas dukung fondasi tiang, (kN),

ft

z

fs

sumbu ft

sumbu ft

fs

ff


26/58

Rekayasa Fondasi II


26

Qb = tahanan ujung tiang, (kN),

Qs = tahanan gesek tiang, (kN) dan

Wp = berat sendiri tiang, (kN).

Nilai kapasitas ijin fondasi tiang yang dianalisis berdasarkan data sondir

biasanya menggunakan angka keamanan yang lebih besar dari data uji

labaoratirium. Hal ini diperlukan terkait dengan kemungkinan

penyimpangan hasil pengujian dengan kondisi sebenarnya. Selanjutnya

besarnya kapasitas ijin fondasi tiang tersebut dapat dituliskan dalam

Perdamaan 3.5.

p

s

s

b

b WSF

Q

SF

QQa (3.5)

Besarnya angka aman SFb dan SFs untuk kondisi tanah pasir dan

lempung adalah sebagai berikut (Suryolelono, 1994):

a) SFb = 3 untuk tanah pasir,

b) SFb = 5 untuk tanah lempung,

c) SFs = 5 untuk tanah pasir, dan

d) SFs = 10 untuk tanah lempung.

3.2.2. Analisis Kapasitas Dukung Fondasi Tiang dengan Data SPT.Standart Penetration test, merupakan pengujian lapangan dengan

menggunakan tabung standart diameter 5 cm dan panjang 56 cm.

Pengujian ini dilakukan dalam lubang bor pada kedalaman yang

diinginkan. Tabung standart di tumbuk dengan massa 64 kg dan tinggi

jatuh 76,2 cm (setara dengan energi 0,5 kJ atau 0,5 kN.m). Nilai SPT

didefinisikan sebagai jumlah pukulan yang menghasilkan penurunan

sedalam 30 cm. Semakin besar nilai SPT tentunya tanahnya semakin

keras. Besarnya nilai SPT perlu dikoreksi jika kondisi tanah terendam

air dengan Persamaan 3.6.


27/58

Rekayasa Fondasi II


27

)'N(N 152

115 (3.6)

dengan :

N = nilai SPT terkoreksi, dan

N = jumlah pukulan di bawah pengaruh air.

Mayerhoft (1956) dalam Poulos dan Davis (1980), mengusulkan

formula empirik untuk menghitung kapasitas dukung fondasi tiang

dengan data SPT, dengan membedakan dua kondisi yaitu penurunan

besar dan kecil. Dalam praktek penurunan besar digunakan untuk tiang

beton dan kayu sedangkan penurunan kecil dipakai untuk tiang baja

prifil. Formula yang diusulkan untuk penurunan besar ditulis dalam

Persamaan 3.7a sedangkan untuk penurunan kecil ditulis dalam

Persamaan 3.7b.

Untuk penurunan besar (tiang beton dan baja) :

504

sr

bbu

A.N

A.N.Q (3.7a)

Untuk penurunan kecil (tiang baja profil) :

1004 srbbu

A.NA.N.Q (3.7b)

dengan :

Qu = kapasitas ultimat tiang, (ton),

Nb = nilai SPT paja ujung bawah tiang,

Nr = nilai SPT rata-rata sepanjang tiang.

Ab = luas tampang tiang (ft2), dan

As = luas selimut tiang (ft2).


28/58

Rekayasa Fondasi II


28

Contoh:Suatu fondasi tiang beton dipancang pada tanah sampai kedalaman 20

m. Data hasil pengujian SPT tanah tersebut adalah sebagai berikut:

Keadalam(m)

Nilai SPT -N

0 - 4 8 4 10 14

10 13 22 13 15 12 15 18 28

18 24 32

Hitunglah kapasitas dukung tiang tersebut:

Jawab:

a. Nb = 32 , (pada kedalaman 20 m)

Nr = (8.4+14.6+22.3+12.2+28.3+32.2)/20

= 17,7

b. Kapasitas dukung ultimat

Qult = 4.Nb.Ab + Nr.As/50

d = 0,25 m = 0.82 ft

L = 20 m = 65,62 ft

Qult = 4.32.0.25.(.d2 + 17,7. (.0.82.65.62/50

= 67,5 + 59,9 ton

= 127,34 ton


29/58

Rekayasa Fondasi II


29

BAB IV

FORMULA DINAMIS4..1. Komptensi4..1.1.Kompetensi Khusus


4..1.2.Komptensi KhususMahasiswa mampu menganalisis kapasitas dukung fondasi tiang

berdasarkan data pemancangan.

4..2. Pemancangan Fondasi TiangSalah satu jenis fondasi tiang adah tiang pancang. Disebut fondasi

tiang pancang karena dalam pemasangannya dengan cara

ditumbuk/dipancang masik ke dalam tanah. Pada saat pemcangan,

energi jatuh dari hamer akan diterima tiang dan menyebabkan tiang

masuk kedalam tanah sebesar s (Gambar 4.1). Besarnya energi yangditerima tiang adalah sebesar energi potensial hamer sebelum jatuh

yaitu sebesar berat hamer (Wh) dikalikan tinggi jatuh (h). Tanah

berusaha menahan desakan tanah yang besarnya sama dengan kapasitas

ultimatnya (Qu), sehingga besanya usaha yang dilakukan tanah adalan

Qu.s. Dari kedua hal tersebut, jika tidak terjadi kehilangan energi selama

pemancangan maka akan berlaku Persamaan 4.1., yang selanjutnya

sering disebut dengan Formula Sender.

s

h.WQu h (4.1)

dengan :


Wh = berat hamer (kN),


30/58

Rekayasa Fondasi II


30

h = tinggi jatuh (m), dan

s = penurunan tiang tiap pukulan (m).

Gambar 4.1 Skema pemancangan fondasi tiang.

Persamaan 4.1 tersebut merupakan formula dasar hitungan

kapasitas dukung fondasi tiang dengan formula pancang. Kenyataan

dilapangan, kehilangan energi selama pemancangan akan terjadi

sehingga hitungan perlu dikoreksi. Faktor-faktor koreksi dikembangkan

berdasarkan beberapa sebab, yaitu :

a) tumbukan yang tidaklah lenting sempurna,

b) koreksi jatuhnya hamer tidaklah jatuh bebas sempurna, karena

gesekan antara hamer dan relnya.

h

h

Hamer (Wh)sebelum jatuh


31/58

Rekayasa Fondasi II


31

c) deformasi yang terjadi tidak semua akibat penurunan tanah,

namun juga akibat deformasi elastis dan plastis tiang

d) Walaupun tidak besar, tanah juga terdeformasi secara elastis.

Berdasarkan pertimbangan beberapa factor pada saat pemancangan,

telah dikembangkan banyak formula dengan memasukkan koreksi

empiric.

4..2.1. Enineering New FormulaEnineering New Formula ini dikembangkan dari Formula Sender

(Persamaan 4.1) dengan memasukkan koreksi (c) pada penurunan tiang

sebesar 2,5 cm. Selanjutnya persamaan tersebut dapat ditullis sebagai

Persamaan 4.2.

cs

h.WQ hu

(4.2)

dengan :


Wh = berat sendiri tiang (kN),

h = tinggi jatuh (m),

s = penurunan tiang hasil pengukuran (m),

c = koreksi penurunan sebesar 0,025 m.

4..2.2. Formula Eytelwein (Dutch)Formula Eytelwein atau yang juga disebut dengan Rumus Belanda

dikembangkan dari Formula Sender (Persamaan 4.1) dengan

memasukkan koreksi akibat pengaruh kelembaman massa tiang pada

saat dipukul (Persamaan 4.3)

ph

hhu

WW

W

s

h.WQ

(4.3)


32/58

Rekayasa Fondasi II


32

dengan :

Qu = kapasitas dukung ultimat tiang (kN),

Wh = berat hamer (kN),

h = tinggi jatuh hamer (m),

s = penuruna tiang (m), dan

Wp = berat sendiri tiang (kN).

4..2.3. Formula JanbuFormula Janbu ini lebih komplek dari formula Eytelwein, yaitu

dengan memperhitungan kondisi pemancangan, kekakuan bahan (E) dan

panjang (L) tiang. Formula Janbu ini ditampilkan dalam Persamaan

4.4a, 4.4b, 4.4c dan 4.4d.

s.K

h.WQ

u

hu

.. (4.4a)

5011 .

ddu

)c

(cK... (4.4b)

h

p

dW

W,,c 150750 ... (4.4c)

2s.E.A

L.h.W. h .. ... (4.4c)

dengan:

= efiseiensi pemancangan:= 0,4 untuk tanah jelek

= 0,55 tanah sedang

= 0,75 tanah baik

L = panjang tiang (m),

A = luas tampang tiang (m2)


33/58

Rekayasa Fondasi II


33

Wp = berat tiang (kN)

E = modulus elastis tiang (kN/m2)

4..2.4. Boston Building CodePada peraturan ini, formula pancang untuk kapasitas ijin

dikembangan dengan memasukkan factor efisiensi pemancangan dan

berat tiang (Persamaan 4.5).

h

p

na

W

W,s

E.,Q

250

71

..(4.5)

dengan :

Qa = kapasitas ijin tiang (kN),

En = energi pukulan (kN.m),

s = penurunan tiang (m),

Wp = berat tiang (kN), dan

Wh = berat hamer (kN).


34/58

Rekayasa Fondasi II


34

BAB V

KAPASITAS FONDASI KELOMPOKTIANG

5.1. Kompetensi5.1.1. Komptensi Umum


5.1.2. Komptensi KhususMahasiswa mampu menghitung besarnya efisiensi tiang dalam

kelompok tianng.

5.2. Fondasi Kelompok TiangPada umumnya jarang fondasi tiang digunakan sebagai tiang

tunggal, melainkan berupa gabungan dari beberapa tiang (kelompok

tiang) yang disatukan oleg pile cap (poer) (Gambar 5.1). Pada tiang

tunggal, interaksi yang terjadi hanyalah tiang dengan tanah. Sedangkan

pada kelompok tiang akan ada interaksi antara tiang dengan tanah dan

tiang dengan tiang yang lainnya. Interaksi ini akan lebih besar jika jarak

tiang semakin dekat tentunya.

Analisis ini dikembangkan dengan menganggap tidak ada pile cap.

Jika pada salah satu tiang pada kelompok tiang didesak sehingga terjadi

penurunan, maka tiang disekitarnya akan ikut turun akibat tertarik oleh

tanah disekitar tiang yang dibebani. Berdasarkan kondisi tersebut, maka

akan terjadi penurunan tiang akibat beban yang didukung tiang

didekatnya walaupun tiang tersebut tidak terbebani. Hal ini akan

mengakibatkan kapasitas dukung tiang menjadi berkurang jika

dibandingkan dengan kondisi tiang tunggal.


35/58

Rekayasa Fondasi II


35

Pile cap

tiang

Gambar 5.1 Skema fondasi kelompok tiang.

5.3. Analisis Fondasi Tiang dalam KelompokAnalisis ini kekembangkan untuk mendapatkan besarnya

koofisien koreksi kapasitas dukung tiang dalam kelompok, atau sering

disebut efisiensi kelompok tiang. Secara umum efisiensi yang dimaksud

dapat ditulis dalam Persamaan 5.1

u

g

Q.n

Q .. (5.1)

dengan ;

= efisiensi kelompok tiang,

Qg = kapasitas gabungan kelompok tiang (kN),

Qu = kapasitas ultimat satu tiang (kN),


36/58

Rekayasa Fondasi II


36

n = jumlah tiang.

5.3.1. Perilaku Keruntuhan Fondasi Kelompok TiangBesarnya kapasitas dukung tiang gabungan sangat dipengaruhi

oleh tipe keruntuhan yang terjadi. Dalam desain, kesalahan dalam

asumsi akan sangat berpengaruh dalam hitungan kapasitas dukungnya.

Tipe keruntuhan yang terjadi dapat dibedakan menjadi dua tipe utama

yaitu keruntuhan tiang tunggal dan keruntuhan blok.

a. Keruntuhan Tiang TunggalKeruntuhan tiang tunggal akan mungkin terjadi jika jarak tiang

cukup jauh. Hal ini dengan asumsi penurunan pada salah satu

tiang tidak akan menyebabkan penurunan tiang disekitanya.

Kapasitas fondasi gabungan (Qg) merupakan penjumlahan dari

kapasitas dukung tiang tunggalnya (Persamaan 5.1)

Qg = n.Qu . (5.1)

dengan :

Qg = kapasitas kelompok tiang (kN),

n = jumlah tiang, dan

Qu = kapasitas tiang tunggal (kN).

Kondisi jarak tiang yang cukup jauh ini sulit untuk ditentukan,

sehingga justifikasi desain suatu kelompok tiang akan mengalami

keruntuhan tiang tunggal juga sulit ditentukan.

b. Keruntuhan Blok

Keruntuhan blok ini dimungkinkan terjadi jika jarak tiang cukup

dekat, sehingga interaksi antar tiang dan tanah sangat kompak.

Tanah diantara tiang-tiang ikut turun bersamaan dengan


37/58

Rekayasa Fondasi II


37

keruntuhan fondasi kelompok tiang, sehingga seolah-olah seperti

blok tiang dengan ukuran Bx x By x L (Gambar 5.2).

By

L

Bx

Gambar 5.2 Skema keruntuhan blok pada kelompok tiang.

Menurut Terzaghi dan Peck (1948), pada keruntuhan blok dapat

pada tanah lempung dapat dihitung dengan Persamaan 5.2

Qg = 1,3.cb.Nc.Bx.By + 2.L(Bx + By).cr .(5.2)

dengan:

Qg = kapasitas gabungan kelompok tiang (kN),

cb = cohesi tanah pada ujung bawah tiang (kN/m2),

cr = cohesi rata-rata sepanjang tiang (kN/m2),

Bx = lebar kelompok tiang (m),

By = panjang kelompok tiang (m), dan

L = panjang tiang (m)/


38/58

Rekayasa Fondasi II


38

Pada umumnya hasil hitungan dengan metode keruntuhan blok

ini sangat besar. Prediksi bahwa keruntuhan yang terjadi di

lapangan adalah blok sangat sulit.

5.3.2. Metode EfisiensiPada kenyataan hitungan dengan menggunakan metode

keruntuhan blok atau keruntuhan tiang tunggal kadang menghasilkan

akan menghasilkan angka yang jauh berbeda dengan kenyatannya,

sehingga sulit untuk menentukan mana yang akan dipakai.

Metode efisiensi diusulkan untuk menghitung kapasitas dukung

kelompok tiang berdasarkan nilai Qg berdasarkan keruntuhan tiang

tunggal dengan memasukan factor efisiensi. Nilai efisiensi yang

dikembangkan merupakan fungsi dari jarak tiangnya. Hubungan antara

Kapasitas gabungan dan kapasitas tiang tunggal dapat ditulis dalam

Persamaan 5.3.

Qg = .n.Qu . (5.3)

Dengan :

Qg = kapasitas gabungan (kN),

= efisiensi,

n = jumlah tiang,

Qu = kapasitas ultimat tiang tunggal (kN).

Selanjutnya penelitian banyak dilakukan dalam rangka

mengembangkan formula untuk menghitung besarnya nilai efisiensi.Salah satu metode yang sering digunakan adalan dari Converse-Labarre

Formula (Persamaan 5.4).

mn90

n)1m(m)1n()s/darctan(1

. (5.4)

dengan:

d = diameter tiang (m),


39/58

Rekayasa Fondasi II


39

s = jarak antar tiang (m),

m = jumlah tiang dalam satu baris, dan

n = jumlah baris.

Pada tanah non kohesif (pasir) pemancangan akan meningkatkan

nilai kuat geser tanah (tanah memadat). Hasil penelitian vesic (1967)

menunjukkan bahwa Qg > n.Qult. Selanjutnya Vesic menyarankan nilai

efisiensi fondasi gabungan pada tanah non kohesif adalah 1.

Contoh:Suatu fondasi kelompok tiang 5 x 5, dipancang dalam tanah lempung c =

23 kN/m2, = 19 kN/m2. panjang tiang = 25 m, dengan d = 0,3 m. Jarak

antar tiang ke tiang s = 0,75 m. Hitung kapasitas dukung kelompok tiang

tersebut.

Jawab:

a. Kapasitas dukung satu tiang

Qult = 0,25.(.0,32.23.9 +(2/3).23. .0,3.15)

= 231,4 kN

b. Kapasitas gabungan (keruntuhan tiang tunggal

Qg = 25 x 231,4 = 1157,0 kN

c. Kapasitas gabungan (keruntuhan blok)

Qg = 2 x 15.(3,3+3,3).23 + 1,3.23 x 9 x3,32

= 7484 kN

d. Metode Efisiensi

Qg = 0,612 x 25 x.31,4 = 354 kN

Kesimpulan:

Dari beberapa metode, metode efisiensi memberikan hasil yang paling aman.


40/58

Rekayasa Fondasi II


40

BAB VIDISTRIBUSI BEBAN DALAM KELOMPOK TIANG

6.1. Komptensi6.1.1. Komptensi Umum


6.1.2. Komptensi KhususMahasiswa mampu menganalisis beban yang didukung tiang.

6.2. Beban FondasiStruktur bangunan didesain untuk mendukung beban-beban yang

bekerja pada bangunan tersebut, baik beban mati, hidup, gempa, angin

ataupun beban-beban lainnya. Beban-beban tersebut akan diteruskan

oleh struktur atas terutama kolom ke fondasi. Beban yang didukung oleh

fondasi akan berupa beban normal vertical, beban momen dan beban

lateral. Selanjutnya beban-beban tersebut akan didistribusikan kemasing-masing tiang untuk diteruskan ke tanah dasar. Dalam hal ini

peran pile cap akan sangat menentukan besarnya beban yang didukung

masing-masing tiang.

6.3. Dsitribusi Beban pada TiangPerilaku yang terjadi pada pile cap sangat menentukan distribusi

beban bangunan pada masing-masing tiang. Untuk memmudahkananalisis distribusi beban umumnya digunakan beberapa asumsi, yaitu

sebagai berikut ini.

a. Pile capsangat kaku,

sehingga akibat beban normal deformasi pada masing-masing

tiang seragam. Akibat momen, pile cap akan terotasi.


41/58

Rekayasa Fondasi II


41

b. Hubungan antara pile capdan tiang dianggap berperilaku sendi,

sehingga beban yang diterima tiang akibat beban normal

ataupun momen pada pile cap akan terdistribusi sebagai beban

desak atau tarik (Gambar 6.1)

c. Tanah dianggap berperilaku elastis,

sehingga besarnya beban yang diterima tiang sebanding dengan

deformasi yang terjadi.

d. Pile capdianggap tidak menumpu pada tanah,

sehingga beban-beban pada pile cap hanya didukung oleh tiang-

tiang.

Gambar 6.1 Skema distribusi beban pada fondasi kelompok tiang.

6.3.1. Distribusi Beban Normal

P

M


42/58

Rekayasa Fondasi II


42

Akibat beban normal dari kolom, pile cap akan terdeformasi dan

mendesak tiang. Akibat kekakuan pile cap yang besar (rigid) maka pile

cap akan terdeformasi seragam, sehingga penurunan semua tiang sama

besar. Pada kondisi tanah elastis, besarnya reaksi pada tiang adalah

sebanding dengan penurunannya, dan besarnya reaksi adalah sama

dengan beban yang bekerja (Gambar 6.2). Besarnya beban yang

didukung masing-masing tiang (V) dihitung dengan Persamaan 6.1.

(a) (b) (c)

Gambar 6.2 Distribusi beban normal pada kelompok tiang:

(a) skema fondasi tiang,

(b) penurunan fondasi tiang, dan

(c) reaksi pada fondasi tiang.

P

V1 V2 V3

P


43/58

Rekayasa Fondasi II


43

n

PV .. (6.1)

dengan :

V = beban yang didukung satu tiang (kN),

P = beban kolom (kN), dan

n = jumlah tiang

6.3.2. Distribus Beban MomenAkibat momen pile cap akan terotasi sehingga akan mendesak

tiang di bagian tertentu dan menarik tiang di bagian yang lainya.

Besarnya beban yang didukung sama dengan deformasi yang terjadi

pada masing-masing tiang (Gambar 6.3).

Gambar 6.3 Distribusi beban momen pada tiang.

My

V1

V3

Sx

Sy

1 2 3

7 8 9

4 5 6


44/58

Rekayasa Fondasi II


44

Besarnya beban yang didukung masing-masing tiang dapat dihitung


2

.

x

xMyV

x .. (6.2)

dengan :

Vx = beban yang didukung tiang pada jarak x dari pusat

fondasi (kN),

My = momen pada kolom (kN.m), dan

x = jarak tiang yang ditinjau dari pusat fondasi (m).

Analog dengan Persamaan 6.2 untuk momen dua arah Mx dan My, beban

yang didukung tiang dapat ditulis dengan Persamaan 6.3.

22,

..

y

yMx

x

xMyV yx .. (6.3)

6.3.3. Distribus Beban MomenDistribusi beban pada tiang akibat beban normal dan beban

momen dihitung dengan prinsip superposisi. Akibat beban normal P,

momen Mx dan momen My, besarnya beban pada tiang dapat dihitung


22,

..

y

yMx

x

xMy

n

PV

yx (6.3)

Contoh:

Suatu fondasi kelompok tiang 3 x 3, dengan jarak antar tiang adalah

1,00m, mendukung beban P = 1000kN, momen Mx = 400 kN.m dan My =

100kN.m. Hitung beban yang didukung masing-masing tiang.

Jawaban :


45/58

Rekayasa Fondasi II


45

a. Sketsa fondasi

b. Formula yang digunakan

22,

..

y

yMx

x

xMy

n

PV

yx

Data BebanP = 700 kN

Mx = 400 kN.mMy = 100 kN.m

Hitungan

Sx2 = 3 x 12+3*02+3 x (-1)2

= 6 m 2

Sy2 = 3 x 12+3*02+3 x (-1)2

= 6 m 2

Tiang no 1

x = -1 my = -1 m

V1 = -6 kN

Selanjutnya ditabelkan.

Sy = 1,00m

1 2 3

7 8 9

4 5 6

Sx = 1,00 m

P

My


46/58

Rekayasa Fondasi II


46

Tabel hasil hitungan beban pada tiang

No Tiangx

(m)y

(m)V

(kN)

1 -1 -1 -6 2 0 -1 113 1 -1 28 4 -1 0 615 0 0 78 6 1 0 94 7 -1 1 128 8 0 1 144 9 1 1 161

Berdasarkan hasil hitungan beban maksimum pada tiang sebesar

161 kN (pada tiang no 9) dan beban tarik maksimum sebesar 6 kN

(pada tiang no 1).


47/58

Rekayasa Fondasi II


47

BAB VIIANALISIS KAPASITAS BEBAN LATERAL

7.1. Kompetensi7.1.1. Kompetensi Umum


7.1.2. Komptensi KhususMahasiswa akan mampu menghitung

7.2. Beban LateralFondasi tiang tekadang harus menahan beban lateral (horisontal),

antara lain yang antara lain beban angina, beban gempa, beban kapal,

beban air (pada pangkal jembatan) dan beban lainnya. Beban-beban

tersebut akan bekerja pada ujung atas (kepala tiang). Hal ini akan

menyebabkan kepala tiang terdeformasi leteral. Hal ini akan

menimbulkan gaya geser pada tiang dan tiang akan melentur, sehinggatimbul momen lentur (Gambar 7.1).

Gaya geser yang dipikul tiang harus mampu didukung oleh

tampang tiang sesuai dengan bahan yang dipakai. Besarnya gaya geser

dapat dianggap terbagi rata ke seluruh tiang. Selain kapasitas dukung

tiang perlu juga ditinjau terhadap kapasitas dukung tanah disekitarnya.

Keruntuhan yang mungkin terjadi dapat terjadi karena keruntuhan

tiang, dan dapat pula karena keruntuhan tanah disekitarnya.Selain gaya geser, akibat beban lateral akan menimbulkan momen

lentur pada tiang. Akibat beban lentur ini akan meyebabkan tiang

mendesak tanah di sampingnya. Jika tanah cukup keras maka

keruntuhan akan terjadi pada tiang karena kapasitas lentur tiang


48/58

Rekayasa Fondasi II


48

terlampui. Sedangkan jika tiang cukup kaku (pendek) maka keruntuhan

yang akan terjadi akibat terlampuinya kapasitas dukung tanah.

`

Gambar 7.1. Skema deformasi tiang akibat beban lateral.

7.3. Analisis Kapasitas Beban LateralPerilaku deformasi tiang akibat beban lateral akan sangat

dipengaruhi oleh kondisi ujung tiang. Ujung atas tiang dengan kondisi

jepit akan menyebabkan timbulnya momen jepit pada ujung tiang

tersebut. Sedangkan jika ujung tiang bebas, maka momen pada ujung

tiang nol. Selain itu hitungan akan dikelompokkan dalam dua kondisi

tanah, yaitu tanah kohesif dan tanah non kohesif.

7.3.1. Tiang Pada Tanah Kohesifa. Ujung Bebas

1) Tiang Pendek

Pada tiang pendek, kekakuan tiang cukup tinggi sehingga

pada beban lateral ultimat (Hu), keruntuhan terjadi pada

tanahnya. Akibat beban Hu, tiang akan terotasi dan

mendesak tanah didepannya (Gambar 7.2). Tanah dari

H


49/58

Rekayasa Fondasi II


49

permukaan sampai kedalaman 1,5.d dianggap rusak

sehingga tidak mendukung tegangan. Besarnya tegangan

tanah pada tanah lempung sama dengan sembilan kali nilai

cohesinya (9.cu). Tegangan tanah akan menimbulkan

momen pada tiang. Momen maksimum akan terjadi pada

kedalaman (1,5d + f) dari muka tanah. Tiang pendek dengan

kondisi ujung tiang bebas besarnya kapasitas dukung

ultimat (Hu) didapat dengan menggunakan Persamaan 1a,

1b, 1c dan 1d.

Gambar 7.2 Skema analisis kapasitas dukung tiang pendek ujung bebas

akibat beban lateral pada tanah kohesif.

dcHuu

..9 . (7.1a)

)5,05,1( fdeHMumak

...(7.1b)

2

. .25,2 gdcM umak ...(7.1c)

gfdL 5,1 ..(7.1d)

e

L

Hu Hu

1,5d

g/2

g/2

9cu.d9cu.d M mak

f


50/58

Rekayasa Fondasi II


50

dengan:

f = jarak titik Mmak dan 1,5d dari muka tanah

(m),

Hu = beban leteral ultimat yang mampu didukung

fondasi (kN),

cu = kohesi tanah, (kN/m2),

d = diameter tiang, (m),

Mmak = momen maksimum akibat tekanan tanah

pada tiang (kN.m)

L = panjang tiang,(m),

g = jarak Mmak. dan ujung bawah tiang, (m).

2) Tiang Panjang

Pada kondisi tiang panjang kekakuan tiang kecil, tiang akan

melendut, dengan deformasi pada ujung atas paling besar.

Distribusi tegangan pada tanah seperti terlihat pada Gambar

7.3. Akibat tegangan yang terjadi tersebut akan timbul meomen

lentur pada tiang. Pada kondisi tiang panjang ini momen lentur

akibat tegangan tanah (Mmak) lebih besar dari kapasitas

momen tiang (Mr), sehingga keruntuhan terjadi pada tiang dan

bukan tanahnya. Persamaan 7.1a masih tetap berlaku untuk

tiang panjang. Sedangkan persamaan 7.1b untuk tiang panjang

diganti dengan Persamaan 7.2.

)5,05,1( fdeHM ur . (7.2)

Kapasitas tiang dalam mendukung momen (Mr), akan lebih

kecil dari Mmak berdasarkan kapasitas tanah, maka dipakai Mr.


51/58

Rekayasa Fondasi II


51

Gambar 7.3 Skema kapasitas fondasi tiang panjang ujung bebas

akibat beban lateral pada tanah lempung.

Pada saat analisis, kita belum tahu apakah tiang tersebut

merupakan tiang panjang atau pendek. Analisis dilakukan dengan

menggunakan asumsi awal sebagai tiang pendek. Jika Mmak lebih

kecil dari Mr maka asumsi kita benar bahwa tiang tersebut

merupakan tiang pendek.

Jika ternyata Mmak lebih besar dari Mr maka asumsi kita salah,

sebenarnya tiang yang kita analisis adalah tiang panjang.

Selanjutnya kita hitung nilai Hu dengan memasukan nilai Mmak

sama dengan Mr.

b. Tiang Ujung Jepit1) Tiang pendek

Akibat beban lateral pada tiang pendek ujung jepit, tiang akan

terdorong tanpa melendut. Tekanan tanah pada tiang pendek

akan terdistribusi merata sepanjang tiang (Gambar 7.4).

Hitungan kapasitas lateral tiang dalam mendukung Hu dapat

dihitung dengan Persamaam 7.3a, dan 7.3b.

e

L

Hu Hu

1,5df

g/2

9cu.dMmak


52/58

Rekayasa Fondasi II


52

)5,1(..9 dLdcHuu

. (7.3a)

)75,05,0( dLHMumak

.. (7.3b)

Gambar 7.4 Skema kapasitas dukung beban lateral tiang pendekujung jepit pada tanah lempung.

2) Tiang Panjang

Untuk tiang panjang dengan ujung jepit akan terjadi dua

momen maksimum yaitu di ujung atas tiang (kepala tiang) dan

pada kedalaman z =1,5d + f. Keruntuhan yang terjadi akibat

Hu, adalah terjadinya keruntuhan pada tiangnya dan bukan

pada tanahnya. Skema disribusi tegangan dan momen

ditampilkan dalam Gambar 7.5. Sedangkan hitungan Hu di

lakukan dengan menggunakan Persamaan 7.4a, 7.4b, dan 7.4c.

)5,05,1(.9.25,22

fdfdcdgcM uur .. (7.4a)

L

Hu Hu

1,5d

9cu.d M mak


53/58

Rekayasa Fondasi II


53

dc

HdLg

u

u

..95,1 .....(7.4b)

fd

MH ru

.5,0.5,1

.2

.....(7.4c)

`

Gambar 7.5 Skema keruntuhan tiang panjang ujung jepitpada tanah kohesif akibat beban lateral.

7.3.2. Tiang Pada Tanah non Kohesifa. Tiang Ujung Bebas

1) Tiang Pendek

Perilaku tiang pendek ujung bebas pada tanah non kohesif

akibat beban lateral dapat diamati pada Gambar 7.5.Besarnya tekanan tanah sebanding dengan kedalamanya.

Hitungan besarnya beban lateral ultimat (Hu) dapat

dilakukan menggunakan Persamaan 7.5a, 7.5b, 7.5c dan

7.5d.

L

Hu Hu

1,5d

9cu.d

MrMr


54/58

Rekayasa Fondasi II


54

Le

KLdH

p

u

....5,0 3 .(7.5a)

2....5,1 fKdH pu ...(7.5b)

p

u

Kd

Hf

..82,0

.(7.5c)

feHM umak3

2. .....(7.5d)

Gambar 7.6 Skema keruntuhan tiang pendek ujung bebas

pada tanah non kohesif akibat beban lateral.

2) Tiang Panjang

Skema keruntuhan dan distribusi tegangan untuk tiangpanjang ujung bebas pada tanah non kohesif dengan beban

lateral dapat dilihat pada Gambar 7.7. Besarnya lateral

ultimat dapat dihitung dengan Persamaan 7.6a dan 7.6b.

feHM ur3

2(7.6a)

e

L

Hu Hu

f

g

3..d.L.Kp M mak


55/58

Rekayasa Fondasi II


55

p

u

Kd

Hf

..82,0

. (7.6b)

Gambar 7.7 Skema keruntuhan tiang panjang bebas


b. Tiang Ujung Jepit1) Tiang Pendek

Perilaku tiang pendek ujung jepit pada tanah non kohesif

dapat diamati pada Gambar 7.8. Sedangkan hitungan

besarnya beban lateral ultimat dapat dilakukan dengan

Persamaan 7.7a dan 7.7b.

pKLdHu2

...5,1 .. (7.7a)

pumakKLdLHM ....

3

2 3 . ... (7.7b)

e

L

Hu Hu

f

3..d.L.Kp M mak


56/58

Rekayasa Fondasi II


56

Gambar 7.8 Skema keruntuhan tiang pendek ujung jepit


2) Tiang Panjang

Keruntuhan akan terjadi pada tiang dan bukan pada

tanahnya (Gambar 7.9). Hitungan besarnya Hu dapat

dilakukan dengan menggunakan Persamaan 7.7a dan 7.7b.

2....5,1 fKdHu p .(7.7a)

f

MH

y

u.2

.3 ..(7.7b)

L

M mak

Hu Hu


57/58

Rekayasa Fondasi II


57

Gambar 7.9 Skema keruntuhan tiang panjang ujung jepit


L

Hu

3..d.L.Kp MrMr

f

Hu


58/58

Rekayasa Fondasi II

BAB VIII

KONSTRUKSI TURAP

8.1. Kompetensi

8.1.1. Kompetensi Umum

Mahasiswa dapat mendesain turap.

8.1.2. Komptensi Khusus

Mahasiswa dapat mendesain turap

8.2. Pendahuluan

8.3. Turap Tanpa Angker

8.4. Turap dengan Angker

materi kuliah fondasi ii

Documents