perencanaan fondasi tiang pancang pada bangunan …

PERENCANAAN FONDASI TIANG PANCANG PADA BANGUNAN GEDUNG 7

LANTAI RSUD KABUPATEN TEGAL

JAWA TENGAH

disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan

Teknik Sipil Fakultas Teknik

oleh:

RUDI PRASETYO N

D 100 160 097

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2020

i

HALAMAN PERSETUJUAN

PERENCANAAN FONDASI TIANG PANCANG PADA BANGUNAN

GEDUNG 7 LANTAI RSUD KABUPATEN TEGAL

JAWA TENGAH

PUBLIKASI ILMIAH

oleh:

RUDI PRASETYO NUGROHO

D 100 160 097

Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh:

Dosen

Pembimbing

Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc.

NIK. 913

i

ii

HALAMAN PENGESAHAN

PERENCANAAN FONDASI TIANG PANCANG PADA BANGUNAN

GEDUNG 7 LANTAI RSUD KABUPATEN TEGAL

JAWA TENGAH

oleh:


D 100 160 097

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada Hari 2020

Dewan Penguji:

1. Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc. (NIK. 913) (…………………..)

(Ketua Dewan Penguji)

2. Ir. Renaningsih, M.T. (NIK. 733) (…………………..)

(Anggota I Dewan Penguji)

3. Ir. Sugiyatno, M.T. (NIK. 650) (…………………..)

(Anggota II Dewan Penguji)

Dekan,

Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD., IPM

NIK. 682

ii

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam naskah publikasi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan

sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau

diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas, maka saya

berani mempertanggungjawabkan sepenuhnya.

Surakarta, ………………… 2020

Penulis


D 100 160 097

iii

1

PERENCANAAN FONDASI TIANG PANCANG PADA BANGUNAN GEDUNG 7

LANTAI RSUD KABUPATEN TEGAL JAWA TENGAH

ABSTRAK

Gedung merupakan suatu kosntruksi yang terdiri dari struktur bagian atas dan struktur

bagian bawah. Struktur atas yaitu struktur yang berada di atas permukaan tanah seperti atap,

balok, kolom, plat lantai, sedangkan struktur bagian bawah seperti fondasi yang berfungsi

sebagai penopang bangunan dan meneruskan beban bangunan atas ke lapisan tanah

dibawahnya. Pembangunan Gedung RSUD Kabupaten Tegal memiliki struktur 7 lantai,

menggunakan fondasi tiang pancang dengan variasi diameter 0,5 m dan 0,6 m. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui beban aksial terbesar yang diterima oleh kolom, mengetahui

besarnya nilai daya dukung tiang pancang, mengetahui jumlah tiang yang dibutuhkan,

mengetahui kebutuhan tulangan pada pile cap dan tiang pancang. Hasil menunjukkan bahwa

Gedung 7 lantai RSUD Kabupaten Tegal memiliki beban aksial terbesar pada kolom sebesar

6158,675 kN. Nilai Kapasitas dukung tiang pancang akibat pembebanan yang didapat dari

hasil perhitungan dengan metode US Army Corps pada tanah lempung dan metode Coyle &

Castello pada tanah pasir untuk diameter tiang 0,6 m sebesar 5395 kN, untuk diameter tiang

0,5 m sebesar 4163 kN. Jumlah tiang pancang yang dibutuhkan untuk mendukung beban

kolom terbesar adalah 4 tiang dengan kapasitas sebesar 6905,36 kN pada diameter tiang 0,6

m dan jumlah tiang sebanyak 6 tiang dengan kapasitas sebesar 7992,53 kN pada diameter

tiang 0,5 m. Hasil perhitungan tulangan tiang pancang digunakan tulangan 8-D22 untuk

Tulangan Utama dengan As = 3041,08 mm2, Ø13-35 untuk Tulangan Sengkang pada diameter

tiang 0,6 m dan 6-D22 untuk Tulangan Utama dengan As = 2280,81 mm2, Ø13-30 untuk

Tulangan Sengkang pada diameter tiang 0,5 m. Tulangan yang dibutuhkan pada Pile Cap

dengan diameter tiang 0,6 m dan 0,5 m pada arah x yaitu D22-100 untuk tulangan pokok dan

D13-65 untuk tulangan bagi dan untuk arah y sama, yaitu D22-100 untuk tulangan pokok dan

D13-65 untuk tulangan bagi.

Kata Kunci : Fondasi, Kapasitas Dukung, Pile Cap, Tiang Pancang, Tulangan

ABSTRACT

The building is a construction consisting of an upper structure and a lower structure.

The upper structure is a structure that is above the ground such as roofs, beams, columns,

floor plates, while the lower structure is like a foundation that functions as building support

and transmits the load of the upper building to the subsoil below. The construction of the

Tegal Regency Hospital Building has a 7-story structure, using a pile foundation with a

diameter variation of 0.5 m and 0.8 m. This study aims to determine the largest axial load

received by the column, determine the value of the bearing capacity of the pile, determine the

number of piles required, determine the need for reinforcement in the pile cap and pile. The

results show that the 7th floor of the Tegal District Hospital has the largest axial load in the

column of 6158.675 kN. The value of the bearing capacity of piles due to loading obtained

from calculations using the US Army Corps method on clay soil and the Coyle & Castello

method on sand soil for a 0.8 m pile diameter of 3744.854 kN, for a 0.5 m pile diameter of

1951, 793 kN. The number of piles needed to support the largest column load is 2 piles with a

capacity of 6740,737 kN at a pile diameter of 0.8 m and a total of 4 piles with a capacity of

6245,738 kN at a pile diameter of 0.5 m. The results of the calculation of pile reinforcement

used reinforcement 12-D22 for the main reinforcement with As = 4561.62 mm2, Ø16-45 for

2

stirrup reinforcement at 0.8 m diameter, and 8-D22 for the main reinforcement with As =

3041.08 mm2, Ø16 -35 for stirrup reinforcement at 0.5 m pile diameter. The required

reinforcement for the Pile Cap with a pile diameter of 0.8 m and 0.5 m in the x-direction is

D22-100 for the main reinforcement and D16-100 for the dividing reinforcement and the

same y-direction, namely D22-100 for the main reinforcement and D16 -100 for the

reinforcing bars.

Keywords: Bearing Capacity , Foundation, Pile, Pile Cap, Reinforcement

1. PENDAHULUAN

Salah satu unsur dari suatu bangunan yang langsung berhubungan dengan tanah dasar

adalah fondasi, karena fondasi merupakan struktur terbawah dari suatu bangunan yang

nantinya digunakan untuk meneruskan beban struktur dari suatu bangunan ke tanah dasar

yang ada di bawahnya (Hardiyatmo, 2015). Pembangunan dari suatu konstruksi pertama kali

yang harus dilaksanakan dan dikerjakan dilapangan yaitu pekerjaan fondasi (struktur bawah)

yang mana barulah kemudian dilanjutkan dengan melaksanakan pekerjaan struktur atas.

Pembangunan dari suatu fondasi sangat besar fungsinya, diantaranya yaitu berfungsi

sebagai penopang bangunan dan meneruskan beban dari suatu bangunan atas ke lapisan tanah

dibawahnya. Sebelum merencanakan suatu fondasi maka dibutuhkan data tanah (boring log)

yang akurat yang mana digunakan untuk menentukan pilihan jenis dari fondasi yang

digunakan, besar kapasitas daya dukung dari fondasi, dan juga untuk menentukan metode

kontruksi yang efisien dalam pelaksanaannya. Berdasarkan jenisnya fondasi suatu bangunan

dibedakan menjadi dua, yaitu fondasi dangkal (shallow foundation) dan fondasi dalam (deep

foundation) yang mana dalam penggunaannya tergantung dari letak tanah keras yang ada di

lokasi pembangunan dan perbandingan dari kedalaman fondasi dengan lebar dari fondasi

tersebut.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan ketika akan merencanakan fondasi tiang adalah

sifat dari tanah yang akan dibangun, beban-beban yang mungkin akan terjadi pada fondasi,

serta material yang akan digunakan pada fondasi (Sardjono, 1988). Pada proyek Rehabilitasi

DI Gung, Desa Lebaksiu Lor, Kecamatan Lebaksiu, Kabupaten Tegal ini didapatkan

beberapa data diantaranya yaitu data SPT (Standard Penetration Test), data bor log, data

analisis gradasi agregat, dan data berat jenis agregat. Dari data-data tersebut akan sangat

membantu dan mempermudah dalam proses mendesain atau merencanakan suatu fondasi.

Pada Proyek Bangunan Gedung 7 Lantai RSUD Kabupaten Tegal Jawa Tengah memiliki

karakteristik tanah berlapis dimana pada kedalaman ±0 sampai 5 meter tanah lempung,

kedalaman 5 sampai 10 meter tanah pasir, kedalaman 10 sampai 15 meter tanah lempung,

3

kedalaman 15 sampai 16 meter tanah pasir, dan kedalaman 16 sampai 20 meter adalah tanah

keras.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui beban terbesar yang diterima oleh

pondasi tiang pancang pada Gedung RSUD Kabupaten Tegal Jawa Tengah dengan bantuan

software SAP2000, mengetahui besarnya nilai daya dukung tiang tunggal metode US Army

Corps dan Coyle & Castello, mengetahui besarnya nilai daya dukung tiang kelompok yang

telah di pengaruhi oleh efisiensi tiang, mengetahui kebutuhan tulangan pada tiang pancang

dengan bantuan software SE Pile, mengetahui kebutuhan tulangan pile cap/poer, dan dengan

adanya variasi diameter tiang bertujuan untuk membandingkan besarnya nilai daya dukung

fondasi tiang untuk diameter tiang 0,5 m dan 0,6 m ketika menerima pembebanan maksimum

dari struktur bagian atas sebesar 6158,675 kN.

2. METODE

Data yang diperoleh dari proyek Gedung RSUD Kabupaten Tegal Jawa Tengah

digunakan untuk sarana agar tercapainya tujuan penelitian ini. Tahap-tahap penelitian ini

diuraikan sebagai berikut :

Tahap pertama dilakukan studi literatur untuk mencari informasi terkait dengan topik

penelitian yang sama. Selanjutnya untuk tahap kedua dilakukan pengumpulan data meliputi

gambar teknik, data penyelidikan tanah Bor Log, dan data penyelidikan tanah dengan SPT.

Setelah mendapatkan data sekunder kemudian dilanjutkan dngan tahap ketiga yaitu membuat

permodelan Struktur Atas dengan software SAP 2000, memasukkan beban sesuai dengan SNI

2847-2013 lalu dianalisis beban-beban struktur dengan software SAP 2000 dan mengetahui

nilai beban terbesar yang terjadi di kolom. Ketika beban terbesar yang bekerja pada kolom

struktur atas sudah didapatkan langkah selanjutnya adalah masuk ke tahap keempat yaitu

dilakukan perhitungan kapasitas dukung fondasi tiang tunggal dan tiang kelompok

berdasarkan data hasil uji lapangan SPT, menghitung berapa jumlah tiang yang dibutukan,

menghitung dimensi yang dibutuhkan untuk pile cap, dan menghitung perhitungan kebutuhan

tulangan pada pile cap dengan menggunakan progam Microsoft Excel, serta menghitung

kebutuhan tulangan tiang pancang dengan menggunakan software SE Pile. Selanjutnya untuk

tahapan yang terakhir yaitu tahap kelima terdiri dari pembahasan, kesimpulan, dan saran.

Tahapan-tahapan tersebut bisa kita lihat dalam bentuk Flow Chart yang ditampilkan pada

gambar 1 sebagai berikut :

4

Gambar 1 Flow chart Tahapan Penelitian

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Perencanan fondasi tiang pancang pada Gedung 7 Lantai RSUD Kabupaten Tegal Jawa

Tengah meliputi perhitungan pembebanan dari struktur atas, perhitungan kapasitas dukung

fondasi tiang tunggal dan kelompok, serta penulangan pile cap dan tiang pancang.

5

A. Perhitungan pembebanan dari struktur atas

Membuat permodelan gedung dengan menggunakan software SAP 2000 yang ditamplkan

pada gambar 2 kemudian memasukkan semua beban-beban yang ada seperti beban mati,

beban hidup, beban angin, dan beban gempa kemudian dilakukan run analysis dan

mendapatkan beban aksial kolom terbesar yang terletak di bagian tengah bangunan seperti

pada gambar 3 sebesar 6158,675 kN.

Gambar 2. Potongan Portal Struktur Atas

Gambar 3. Kolom yang menerima beban terbesar

B. Perhitungan Kapasitas Dukung Tiang Pancang

1. Perhitungan Daya Dukung Berdasarkan Data N-SPT

a) Tahanan Gesek Ultimit (Qs)

Lempung pada kedalaman 0 meter sampai 5 meter

As = π.d.t

= π.0,6.(5) = 9,42 m2

Nrata-rata = 14

N60 = 1/0,6.Ef.Cb.Cs.Cr.Nrata-rata

6

= 1/0,6.0,65.1.1.0,9. 14

= 13,65

Cu = 7.N60

= 7. 13,65 = 95,55 kPa

α = 0,50 karena Cu= 95,55 kPa =0,905 t/ft2 (Gambar 3.1)

Qs = As.Cu.α

= 9,42. 95,55. 0,50

= 450,27 kN, Qs/As ≤ 107 kN/m2 (Ok)

Pasir pada kedalaman 5 meter sampai 10 meter

As = π.d.t

= π.0,6.(10-5) = 9,42 m2

Nrata-rata = 43,75


= 1/0,6.0,65.1.1.0,9. 43,75

= 42,66

ϕ = 39o ( nilai ϕ didapat berdasarkan nilai N dari Gambar 3.2)

z/d = (L/2)/d

= (5+(5/2))/0,8

= 12,5

fs = 80 kN/m2 (dari Gambar 3.3 hubungan nilai z/d, ϕ, dan fs)

Qs = As.fs.

= 9,42 . 80 = 753,98 kN, Qs/As ≤ 107 kN/m2 (Ok)

Lempung pada kedalaman 10 meter sampai 15 meter

As = π.d.t

= π.0,6.(15-10) = 9,42 m2

Nrata-rata = 42,67


= 1/0,6.0,65.1.1.0,9. 42,67

= 41,6

Cu = 7.N60

= 7. 41,6 = 291,2 kPa

α = 0,50 (dari Cu=291,2 kPa = 2,757 t/ft2 di Gambar 3.1)

Qs = As.Cu.α

7

= 9,42. 291,2 .0,50 = 1372,25 kN, karena besarnya Qs/As ≥107 kN/m2

maka digunakan

Qs = 1008 kN

Pasir pada kedalaman 15 meter sampai 16 meter

As = π.d.t

= π.0,6.(16-15) = 1,88 m2

Nrata-rata = 55,5


= 1/0,6.0,65.1.1.0,9. 55,5

= 54,113

ϕ = 41o ( nilai ϕ didapat berdasarkan nilai N dari Gambar 3.2)

z/d = (L/2)/d

= (15+(1/2))/0,8 = 25,8

fs = 105 kN/m2 (dari Gambar 3.3 hubungan nilai z/d, ϕ, dan fs)

Qs = As.fs.

= 1,88 . 90

= 197,92 kN, Qs/As ≤ 107 kN/m2 (Ok)

Total Qs = 450,27 + 753,98 + 1008 + 197,92

= 2410,17 kN

b) Tahanan Ujung Ultimit (Qb)

Diameter (d) = 0,6

Ab = ¼.π.d2

= ¼.π.0,62 = 0,283 m2

Kedalaman 4d di bawah dasar tiang :

N =

= 60,8

Kedalaman 8d di atas dasar tiang :

N =

= 50,1

Nrata2 = (60,8+50,1)/2 = 55,5

N60 = 1/0,6.Ef.Cb.Cs.Cr.N

= 1/0,6.0,65.1.1.0,9. 55,5

= 54,1

8

Φ = 41o ( nilai ϕ didapat berdasarkan nilai N dari Gambar 3.2)

z/d = (L/2)/d

= (16/2)/0,6 = 13,33

fb = 10700 kN/m2 (dari Gambar 3.4 hubungan nilai z/d, ϕ, dan fb)

Qb = As . fb

= 0,283 . 10700

= 3025,35 kN, Qb/As ≤ 10700 kN/m2 (Ok)

c) Kapasitas Dukung Ultimit Netto (Qu)

Diameter (d) = 0,6

Wp = ¼.π.d2.L.γbeton

= ¼.π.0,62.6.24 = 40,715 kN

Qu = Qb + Qs - Wp

= 3025,35 + 2410,17 – 40,715

= 5395 kN

d) Kapasitas Dukung Ijin (Qa)

Qa = Qu / SF

= 5395 / 2,5

= 2157,924 kN

e) Jumlah Tiang Pancang

n = P/Qa

= 6158,675/2157,924

= 2,85 dibulatkan menjadi 4 tiang

f) Efisiensi Tiang Tunggal (Eg)

Diameter (d) = 0,6

Stiang = 3(0,6) = 1,8 m (Jarak antar tiang digunakan 3D (Gultom, 2010))

ϴ = arc tg (D/s) = arc tg (0,6/1,8) = 18,44 ⁰

m = 2 tiang (jumlah baris tiang)

n = 2 tiang (jumlah tiang dalam 1 baris)

np = 4 tiang

Persamaan pendekatan untuk mengestimasi efisiensi tiang dihitung dengan

persamaan sebagai berikut (Listyawan, A.B., dkk. 2017; 260) :

Eg nm90

n1)-(mm1)-(n-1=

9

0,8 2290

21)-(221)-(2 18,44-1

Qkelompok = Eg . np .Qa

= 0,8. 4. 2157,924

= 6905,357 kN > Pu = 6158,675 kN (Ok) .............................................. ( I )

2. Perhitungan Beban Maksimum Pada Kelompok Tiang

Gambar perletakan tiang dan gaya-gaya yang bekerja pada tiang bisa dilihat pada gambar

4 sebagai berikut :

Gambar 4. Perletakan Tiang

Pu = Beban aksial + Beban Pile Cap

= 6158,675 + (3,4.3,4.0,8.24)

= 6158,675 + 305,184

= 6463,859 kN

Mx = -4,579 kN, My = -127,941 kN

X(+) = 0,9 m, X(-) = -0,9 m

Y(+) = 0,9 m, Y(-) = -0,9 m

∑X2 = (2.0,92) + (2.-0,92) = 3,24 m2

∑Y2 = (2.0,92) + (2.-0,92) = 3,24 m2

nx = 2 tiang, ny = 2 tiang

n = 4 tiang

Pu,tiang =

P1 =

= 1633,098 kN/tiang < Qa = 2157,924 kN/tiang (Aman)

Mx = -4,579 kNm

My = -127,941 kNm

Pu = 6158,675 kN

Kolom

800x800

10

P2 =


P3 =


P4 =


3. Perhitungan Tulangan Tiang Pancang

Tiang pancang memiliki Panjang 6 m. Penulangan tiang pancang dihitung

berdasarkan kebutuhan pada waktu diangkat.

a) Momen pengangkatan dua titik pada tiang

a a

M 2

diangkat

L-a

M1M 1

Gambar V. 16 Pengangkastan dua titik pada tiang.

Perhitungan momen maksimum,

M1 = ½.q.a2

M2 = 1/8.q.(L-2a)2 – ½.q.a2

M1 = M2 , jadi :

M1 = M2

½.q.a2 = 1/8.q.(L-2a)2 – ½.q.a2

q.a2 = 1/8.q.(L-2a)2

8.q.a2 = q.(L-2a)2

8.a2 = L2 - 4.L.a + 4.a2

4.a2 + 4.L.a - L2 = 0 ; dengan L = 6 m

4.a2 + 4. 6.a - 62 = 0

4.a2 + 24.a – 36 = 0

X1,2 =

R1 R2

11

didapatkan nilai a = ±1,243 m, diambil nilai a = 1,243 m di sisi kanan dan kiri tiang

Dpile = 0,5 m

ϒc = 24 kN/m3

qpile = ¼ . π . 0,52 .24 = 4,712 kN/m’

kN.m 3,642

1,243 4,7122/12

2/1 aqmaks

M

Perhitungan gaya geser,

∑Ma = 0

0 = 2a)-.(Lb

R- 2a)+2a)-½.q.((L + 21/2.q.a-

kN 14,136)1,243.26(

)21,243))1,243.26.((4,712.2/1()21,243.4,712.2/1( =

aR

bR

V = - q.a + Ra

= - 4,712. 1,243 + 14,136

= 8,279 kN

b) Momen pengangkatan satu titik pada tiang.

Gambar V. 17 Pengangkatan satu titik pada tiang.

Perhitungan momen maksimum,

ΣMR2 = 0, diperoleh :

R1 = ½.q.(L-a) – (1/2.q.a2)/(L – a)

= =

Mx = R1. x – ½.q.x2

2½.q.a =1M

Syarat ekstrim: = 0

R1 – q.x = 0

x = =

12

22

2a)-2.(L

2.a.L)-(L½.q. M

M1 = M2 , jadi:

M1 = M2

2

a)-2.(L

2.a.L)-2

(L½.q.

2½.q.a

a)-2.(L

2.a.L)-2

(L a

2.a.L-2

L 2

2.a-2.L.a

m 6 = Ldengan ; 0

2L4.L.a-

22.a

02

64.6.a-2

2.a

03624.a-

22.a

didapatkan nilai a = ± 1,349 m, diambil nilai a = 1,349 m

Dpile = 0,5 m

ϒconcrete = 24 kN/m3

qpile = (¼ . π . 0,52).24 = 4,712 kN/m’

kN.m 4,2882

1,349 4,7122/12

2/1max aqM

V = q.(L-a) = 4,712.(6-1,349) = 21,916 kN

Berdasarkan perhitungan diatas, momen dan gaya geser terbesar didapat dari

pengangkatan 1 titik pada tiang pancang yaitu, Mmaks = 4,288 kNm dan Vu = 21,916 kN.

4. Perhitungan Tulangan Tiang Pancang

Tiang pancang direncanakan menggunakan beton prategang dengan bantuan software SE

Pile, data – data :

Mu, max = 6,175 kNm = 6175000 Nmm

Pu, max = 1634,370 kN = 1634370 N

DL = 600 mm, DD = 200 mm

D’ = Dtul + Dseng + (0,5.Sb) = 22 + 13 + (0,5.40) = 55

Defektif = DL-(2.D’) = 600-2.55 = 490 mm

strand = 22 mm

13

Tulangan longitudinal/utama prestressed

Spesifikasi material diatas serta gaya Pu dan Mu dimasukkan ke dalam software SE

Pile, maka akan muncul diagram yang menunjukkan kekuatan tiang pancang,

berdasarkan gaya yang di input, gaya tersebut masuk di dalam diagram ϕPn dan ϕMn

maka gaya mampu dipikul oleh tiang pancang tersebut, nilai rasio tulangan longitudinal

sebesar 1,21 % jumlah tulangan sebanyak 8 buah, dengan menggunakan tulangan

strand = 22 mm, maka As = 3041,08 mm2).

Gambar 9 Prosentase dan diagram tulangan longitudinal

Tulangan geser spiral

Untuk spiral digunakan 13 dengan fy = 400 MPa. Persyaratan SNI 2847:2013 Spasi

bersih antar spiral tidak boleh melebihi 75 mm, atau tidak kurang dari 25 mm (Pasal

7.10.4.3)

Ag = ¼ .π. (DL- DD) 2

= ¼ .π.(600-200)2 = 125663,706 mm2

As, spiral = ¼ .π. 2

= ¼ .π.132 = 132,732 mm2

Ac = ¼ .π.(Defektif -DD)2

= ¼ .π.(490-200)2 = 66051,986 mm2

ρs = 0,45.( ).( ……..(SNI 2847-2013 Pasal 10.9.3)

= 0,0305

S =

= 34,883 mm (Memenuhi) = 35 mm

14

5. Perencanaan Pile Cap

a) Kontrol tegangan geser 1 arah

Letak tegangan geser 1 arah dari perencanaan pile cap bisa kita lihat pada gambar 5

sebagai berikut:

Gambar 5. Tegangan Geser Satu Arah

Tegangan geser 1 arah terjadi pada satu sisi saja, maka diperhitungkan

terhadap daya dukung tiang bor yang terbesar pada satu sisi.

Data – data :

Pu = 6158,675 kN

b kolom = 800 mm = 0,80 m, h kolom = 800 mm = 0,80 m

B = 3400 mm = 3,40 m, L = 3400 mm = 3,40 m

hpile cap = 800 mm = 0,8 m

Dtul. = 22 mm

Sb = 75 mm (Berdasarkan SNI 03-2847-2002 halaman 41 ketentuan bab 9.7(1))

ds = 75 + 22/2 = 86 mm

dpile cap = h – ds = 800 – 86 = 714 mm = 0,714 m

Kuat geser nominal beton, Vc :

Vc =

= 2216085,468 N = 2216,086 kN

Gaya geser, Vu :

σ = P/A = 6158,675/(3,40.3,40) = 532,757N/m2

G’ = L-(L/2+bk/2+d) = 3,4-(3,4/2+0,8/2+0,714) = 0,586 m

G

’

L

B

d

15

L

Vu = σ.L.G’ = 532,757.3,4.0,586 = 1061,465

Kontrol Vu = 1061,465 kN < .Vc = 0,75. 2216,086 = 1662,065 kN

Jadi kontruksi poer fondasi aman terhadap tegangan geser satu arah.

b) Kontrol tegangan geser 2 arah

Letak tegangan geser 2 arah dari perencanaan pile cap bisa kita lihat pada gambar 6

sebagai berikut:

Gambar 6. Tegangan Geser Dua Arah

Pu = 6158,675 kN

b kolom = 800 mm = 0,80 m, h kolom = 800 mm = 0,80 m

B = 3400 mm = 3,40 m, L = 3400 mm = 3,40 m

hpile cap = 800 mm = 0,8 m, Dtul. = 22 mm

σ = P/A= 6158,675 / (3,40.3,40) = 532,757 kN/m2

Sb = 75 mm

ds = 75 + 22/2 = 86 mm

dpile cap = h – ds = 800 – 86 = 714 mm = 0,714 m

B’ = bk + d = 800 + 714 = 1514 mm = 1,514 m

L’ = hk + d = 800 + 714 = 1514 mm = 1,514 m

βc = rasio sisi panjang dan sisi pendek dimensi kolom

= b kolom / h kolom = 800/800 = 1

bo = )dh()db(.2 kk = 2.{(800+714)+(800+714)}=6056 mm

αs = konstanta yang nilainya tergantung dari kolom pada bangunan

= 40 untuk fondasi dengan letak kolom pada dalam bangunan

B

L’

L

d/2 d/2

16

Tegangan yang terjadi pada tanah Vu (semua reaksi yang terjadi pada arah x dan

arah y).

Vu = σ.(L.B – L’.B’)

= 532,757.(3,4.3,4 – 1,514.1,514) = 4937,488 kN

Menghitung tegangan geser terkecil yang dapat ditahan oleh poer Vc yaitu:

Vc = 0,17. .β

21

c

cf ' .bo.d

= 0,17. 714. 6056.30.1

21

= 12078552,23 N = 12078,552 kN

Vc = .12

1.

.2

0

b

dscf ' .bo.d

= 714.6056.30.12

1.

6056

714.402

= 13254798,26 N =13254,789 kN

Vc = 1/3. cf ' bo.d

= 1/3. 30 .6056. 714 = 7894478,584 N = 7894,479 kN

Dipakai yang terkecil Vc = 7894,479 kN

Kontrol Vu = 4937,488 kN <.Vc = 0,75. 7894,479 kN = 5920,859 kN

Jadi konstruksi poer fondasi aman terhadap tegangan geser dua arah.

6. Perhitungan Penulangan Pile Cap

a) Perhitungan tulangan poer (arah x) :

Dilakukan perhitungan tulangan sesuai perhitungan sebagai berikut (Asroni, A.

2014;150):

Data-data :

Mu = ∑Pu.ly

∑Pu.Iy = (P1+P2).Iy = 3230,657 . (0,9) = 2907,591 kN.m

∑Pu.Iy = (P3+P4).Iy = 3233,201 . (0,9) = 2909,881 kN.m

Mu = ΣPu.Iy

= 2909,881 kN.m

Kmax =

=

17

= 7,789 MPa

Menghitung faktor pikul K : (dengan b = 3400 mm) :

MPa) (7,789 maks

KMPa 1,8652

140,9.3400.7

6.10 2909,881

2φ.b.d

uMK (oke)

Menghitung tinggi blok tegangan beton tekan :

mm 454,28.7140,85.30

2.1,86511.d

'c0,85.f

2.K11

a

Perhitungan tulangan pokok (bawah):

2mm 11766,057 400

3400 . 54,284 . 30 . 0,85

yf

'.a.bc0,85.fsA

2mm 8310,321 400

714.3400 .301/4

yf

d.b '1/4

cfsA

2mm 8496,6 400

71434001,4

yf

db1,4

sA

Diambil terbesar, As,u = 11766,057 mm2

Jarak tulangan pokok (dipakai D22) :

mm 109,846 11766,057

.34002.221/4.

us,A

.S2.D1/4.

s

mm 1600 80022 hs ; mm 450s

Diambil jarak terkecil, s = 109,846 mm = 105 mm

Luas tulangan = (Ok)s,uA2mm 12309,059105

.34002.221/4.

s

.S2.D1/4.

Jadi dipakai tulangan pokok As = D22-105

Perhitungan tulangan bagi perlu (Asb,u):

Asb = 20%.As,u

= 20%.11766,057 = 2353,211 mm2

Asb,min = 0,0018.b.h

= 0,0018.3400.800 = 4896 mm2

Diambil terbesar, Asb,u = 4896 mm2

Jarak tulangan bagi (dipakai D13) :

mm 92,175 4896

.34002.131/4.

s,uA

.S2.D1/4.

s

18

mm 1600 80022 hs ; mm 450s


Luas tulangan = (Ok)sb,u

A2mm 5014,33190

.34002.131/4.

s

.S2.D1/4.

Jadi dipakai tulangan bagi As‘ = D13-90

Tulangan Geser

Vu = Pu = 6463,858 kN

dbcfVc ..'.6

1

714.3400.30.6

1 = 2216085,468 N = 2216,086 kN

).( VcVuVs

75,0

)086,2216.75,0858,6463( = 6402,391 kN

dbcfVs ..'.3

2 (ok)

Perhitungan luas tulangan geser (Av,u) permeter panjang yang diperlukan:

dfy

SVsuAv

.

.,

714.400

1000.391,6402 = 22,417 mm2

fy

SbuAv

.3

.,

400.3

1000.3400 = 2833,33 mm2

fy

SbcfuAv

.1200

..'.75,

400.1200

1000.3400.30.75 = 2909,776 mm2

Diambil terbesar, Av,u = 2909,776 mm2

Jarak tulangan (dipakai D13) :

uAv

SdpnS

,

.2..4

1.

19

776,2909

1000.213..4

1.2

= 91,232 mm

mmd

S 3572

714

2 ;

Diambil jarak terkecil S = 91,232 mm = 90 mm

Jadi dipakai tulangan geser Av = D13-90

b) Perhitungan tulangan poer (arah y) :

Data-data :

Mu = ∑Pu.lx

∑Pu.Ix = (P1+P3).Ix = 3267,468 . (0,9) = 2940,721 kN.m

∑Pu.Ix = (P2+P4).Ix = 3196,390 . (0,9) = 2876,751 kN.m

Mu = ΣPu.Ix

= 2940,721 kN.m

Kmax = MPa

Menghitung faktor pikul K : (dengan b = 3400 mm) :

MPa) (7,789 maks

KMPa 1,892140,9.3400.7

6.10 2940,721

2φ.b.d

uMK (oke)

Menghitung tinggi blok tegangan beton tekan :

mm 042,55.7140,85.30

2.1,8911.d

'c0,85.f

2.K11

a

Perhitungan tulangan pokok (bawah):

2mm 11930,354 400

.3400 55,042 . 30 . 0,85

yf

'.a.bc0,85.fsA

2mm 8310,321 400

714.3400 .301/4

yf

d.b '1/4

cfsA

2mm 8496,6 400

71434001,4

yf

db1,4

sA

Diambil terbesar, As,u = 11930,354 mm2

Jarak tulangan pokok (dipakai D22) :

mm 108,333 11930,354

.34002.221/4.

s,uA

.S2.D1/4.

s

mm 1600 80022 hs ; mm 450s

20

Diambil jarak terkecil, s = 108,333 mm = 105 mm (disamakan dengan jarak arah X)

Luas tulangan = (Ok)s,uA2mm 12309,059105

.34002.221/4.

s

.S2.D1/4.

Jadi dipakai tulangan pokok As = D22-105

Perhitungan tulangan bagi perlu (Asb,u):

Asb = 20%.As,u

= 20%.11930,354 = 2386,071 mm2

Asb,min = 0,0018.b.h

= 0,0018.3400.800 = 4896 mm2

Diambil terbesar, Asb,u = 4896 mm2

Jarak tulangan bagi (dipakai D13) :

mm 92,175 4896

.34002.131/4.

s,uA

.S2.D1/4.

s

mm 1600 80022 hs ; mm 450s


Luas tulangan = (Ok)sb,u

A2mm 5014,33190

.34002.131/4.

s

.S2.D1/4.

Jadi dipakai tulangan bagi As‘ = D13-90

Tulangan Geser

Vu = Pu = 6463,858 kN

dbcfVc ..'.6

1

714.3400.30.6

1 = 2216085,468 N = 2216,086 kN

).( VcVuVs

75,0

)086,2216.75,0858,6463( = 6402,391 kN

dbcfVs ..'.3

2 (ok)

Perhitungan luas tulangan geser (Av,u) permeter panjang yang diperlukan:

dfy

SVsuAv

.

.,

21

714.400

1000.391,6402 = 22,417 mm2

fy

SbuAv

.3

.,

400.3

1000.3400 = 2833,33 mm2

fy

SbcfuAv

.1200

..'.75,

400.1200

1000.3400.30.75 = 2909,776 mm2

Diambil terbesar, Av,u = 2909,776 mm2

Jarak tulangan (dipakai D13) :

uAv

SdpnS

,

.2..4

1.

776,2909

1000.213..4

1.2

= 91,232 mm

mmd

S 3572

714

2 ;

Diambil jarak terkecil S = 91,232 mm = 90 mm

Jadi dipakai tulangan geser Av = D13-90

7. Perhitungan panjang penyaluran tegangan (ld)

Panjang penyaluran tegangan (ld) dihitung dengan rumus berikut (Asroni, A. 2014;173):

ld .db dan ld harus ≥ 300 mm

dengan :

Ψt =1,0 (beton segar di bawah tulangan hanya 75 mm < 300 mm).

Ψe = 1,0 (tulangan tidak dilapisi epoksi)

Ψs = 1,0 (Tulangan D22 atau lebih besar)

= 0,8 (Tulangan D19 atau lebih kecil )

db = 22 mm

= 13 mm

λ = 1,0 (digunakan beton normal).

cb = 75 mm (concrete covers Sb = 75 mm).

Ktr = 0 (untuk penyederhanaan: Pasal 12.2.4 SNI 03-2847-2013)

22

= (75+0)/22 = 3,41 > 2,5 → dipakai (cb+Ktr)/db = 2,5

= (75+0)/13 = 5,77 > 2,5 → dipakai (cb+Ktr)/db = 2,5

ld1 = 22.5,2

1.1.1.

30.1.1,1

400= 584,237 mm ≥ 300 mm.

ld2 = 13.5,2

8,0.1.1.

30.1.1,1

400= 300 mm ≥ 300 mm.

Digunakan ld1 = 584,237 mm = 0,584 m.

Digunakan ld2 = 300 mm = 0,3 m

Panjang tersedia,

lt = B/2-bk/2–75 = 3400/2–800/2–75 = 1225 mm = 1,225 m.

karena lt = 1,225 m > ld1 = 0,584 m dan lt = 1,225 m > ld2 = 0,3 m, maka lebar poer

sudah cukup.

Berdasarkan perhitungan daya dukung fondasi, perhitungan penulangan pile cap, dan

perhitungan penulangan tiang pancang yang telah dilakukan di atas maka disini kita

bisa melihat hasil rekapitulasi dari perhitungan tersebut pada Tabel 1, Tabel 2, Tabel 3,

dan untuk gambar hasil penulangannya bisa dilihat pada gambar 7 dan gambar 8

sebagai berikut:

a. Tabel 1. Rekapitulasi Analisis Daya Dukung Fondasi

b. Tabel 2. Rekapitulasi Analisis Penulangan Pile Cap

c. Tabel 3. Rekapitulasi Analisis Penulangan Tiang Pancang

23

Gambar 7 Penulangan Pile cap dengan Diameter Tiang 600 mm

Gambar 8 Penulangan Pile cap dengan Diameter Tiang 500 mm

Perencanaan struktur bawah untuk suatu konstruksi bangunan dengan tepat mutlak

diperlukan untuk dapat menjaga kestabilan konstruksi yang ditahan. Kesalahan dalam

perhitungan struktur bawah akan menyebabkan bangunan yang kokoh pada struktur atas

menjadi runtuh dan berakibat fatal bagi penggunanya (Harianti dan Pamungkas, 2013).

Pada analisis struktur atas dengan software SAP 2000 didapatkan nilai beban aksial

kolom terbesar sebesar 6158,675 kN. Perhitungan daya dukung fondasi tiang pancang

memakai tiang berdiameter 0,5 m dan 0,6 m dengan kedalaman 6 m menggunakan data N-

SPT. Tiang pancang menghasilkan kapasitas dukung ultimit (Qu) sebesar 4163 kN dan

kapasitas dukung ijin (Qa) 1665,11 kN untuk diameter 0,5 m. Sedangkan untuk diameter 0,6

m menghasilkan kapasitas dukung ultimit (Qu) sebesar 5395 kN dan kapasitas dukung ijin

(Qa) 2157,92 kN. Berdasarkan analisis daya dukung tiang, untuk memikul beban aksial

kolom, Pu = 6158,675 kN, momen arah x (Mx) = -4,579 kN, dan momen arah y (My) = -

127,941 kN dibutuhkan 4 tiang dengan daya dukung tiang kelompok sebesar 6905,36 kN

24

untuk diameter tiang 0,6 m, sedangkan untuk diameter tiang 0,5 m dibutuhkan 6 tiang dengan

daya dukung tiang kelompok sebesar 7992,53 kN (lebih dari Pu) sehingga tiang aman

menerima beban.

Dimensi pile cap untuk diameter tiang 0,6 m adalah 3,4 m x 3,4 m dan untuk diameter

tiang 0,5 m memiliki ukuran pile cap 3,8 m x 2,3 m di cek dengan kontrol geser 1 arah dan 2

arah sudah aman dalam menerima beban. Penulangan pile cap untuk diameter tiang 0,6 m

pada arah x yaitu D22-105 untuk tulangan pokok dan D13-90 tulangan bagi, untuk arah y

sama dengan arah x. Penulangan pile cap untuk diameter tiang 0,5 m pada arah x yaitu D22-

80 untuk tulangan pokok dan D13-80 tulangan bagi, untuk arah y sama dengan arah x

Kebutuhan tulangan utama pada tiang bor digunakan software SE Pile dimana untuk

diameter tiang 0,6 m didapatkan kebutuhan tulangan utama 8-D22 dengan luas tulangan

sebesar 3041,08 mm2 dengan rasio tulangan 1,21%, untuk kebutuhan tulangan sengkang tiang

didapatkan Ø13-35. Sedangkan untuk diameter tiang 0,5 m didapatkan kebutuhan tulangan

utama 6-D22 dengan luas tulangan sebesar 2280,81 mm2 dengan rasio tulangan 1,383 %,

untuk kebutuhan tulangan sengkang tiang didapatkan Ø13-30

4. PENUTUP

Berdasarkan perencanaan dan perhitungan diatas dapat disimpulkan beberapa hal sebagai

berikut :

A. Beban maksimum yang diterima oleh kolom berdasarkan analisis dinamis dari

struktur gedung dengan software SAP 2000 sebesar 6158,675 kN.

B. Kapasitas dukung tiang pancang akibat pembebanan yang didapat dari hasil

perhitungan dengan metode US Army Corps pada tanah lempung dan metode Coyle &

Castello pada tanah pasir untuk diameter tiang 0,6 m sebesar 5395 kN dan untuk

diameter tiang 0,5 m sebesar 4163 kN.

C. Jumlah tiang pancang yang dibutuhkan untuk mendukung beban kolom terbesar

adalah 4 tiang dengan kapasitas sebesar 6905,36 kN pada diameter tiang 0,6 m dan

jumlah tiang sebanyak 6 tiang dengan kapasitas sebesar 7992,53 kN pada diameter

tiang 0,5 m yang sudah diperhitungkan efisiensi tiang kelompok.

D. Hasil perhitungan tulangan tiang pancang dibutuhkan pada tiang pancang adalah 12-

D22 untuk Tulangan Utama/PC bar dengan As = 3041,08 mm2, Ø13-35 untuk

Tulangan Sengkang pada diameter tiang 0,6 m dan 8-D22 untuk Tulangan Utama/PC

bar dengan As = 2280,81 mm2, Ø13-30 untuk Tulangan Sengkang pada diameter

tiang 0,5 m.

25

E. Tulangan yang dibutuhkan Pile Cap dengan diameter tiang 0,6 m pada arah x yaitu

D22-105 untuk tulangan pokok dan D13-90 untuk tulangan bagi dan arah y sama,

yaitu D22-105 untuk tulangan pokok dan D13-90 untuk tulangan bagi. Sedangkan

untuk diameter tiang 0,5 m pada arah x yaitu D22-80 untuk tulangan pokok dan D13-

80 untuk tulangan bagi dan arah y sama, yaitu D22-80 untuk tulangan pokok dan

D13-80 untuk tulangan bagi.

DAFTAR PUSTAKA

Asroni, A. 2014 Kolom Fondasi & Balok T Beton Bertulang Berdasarkan SNI 2847-

2013. Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Gultom, E., 2010, Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Tunggal pada

Proyek Pembangunan PLTU 2 Sumatra Utara, (www.academia.edu),

Hardiyatmo, Harry Christady. 2015. Analisis dan Perencanaan Fondasi II Edisi

Ketiga. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

Harianti, Erny dan Anugrah Pamungkas. 2013. Desain Fondasi Tahan Gempa.

Yogyakarta : ANDI.

Listyawan, A.B., dkk. 2017. Mekanika Tanah dan Rekayasa Pondasi, Muhammadiyah

University Press, Surakarta.

Sardjono, H. S., 1988, Pondasi Tiang Pancang, Jilid 1, Surabaya: Sinar Jaya Wijaya

http://www.academia.edu/

perencanaan fondasi tiang pancang pada bangunan …

Documents