PONDASI TIANG BOLONG By Nissha Hardyan

Secara umum rumus tekanan tanah untuk fondasi telapak dapat digunakan untuk perhitungan fondasi tiang atau dapat disingkat dengan persamaan:

dengan = kapasitas dukung ultimit fondasi (kN/m2) = tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m2) = kohesi tanah (kN/m2) = adalah faktor kapasitas daya dukung termasuk faktor bentuk dan kedalaman. Tekanan tanah untuk fondasi tiang ( ) yang dipancang dengan lebar ujung

tiang relatif kecil (B) dapat dihilangkan maka persamaan menjadi:

Sehingga rumus untuk perhitungan kapasitas daya dukung ujung tiang ( adalah:

)

dimana: = Luas tiang (m2) = kapasitas dukung ultimit fondasi (kN/m2) = tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m2) = kohesi tanah (kN/m2)

Kapasitas Daya Dukung Tiang Tunggal Kapasitas daya dukung tiang terdiri dari kapasitas dukung ujung tiang (Qp) dan kapasitas dukung selimut tiang (Qs), dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut :

Gambar 3.4 Kapasitas daya dukung tianga. Kapasitas Dukung Ujung Tiang (Qp)

Menurut cara Meyerhoff (1976), menentukan kapasitas dukung ujung tiang tergantung jenis tanahnya. Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung daya dukung ujung tiang menurut jenis tanahnya : 1. Tanah PasirQp= Ap . qp

qp= c . Nc + q . Nq

Pada tanah pasir nilai c = 0 Qp = Ap . qp = Ap . 5 . tg . Nq Dengan : Qp = Kapasitas dukung ujung tiang ( ton ) Ap = Luas penampang ujung tiang (m2) qp = Kapasitas dukung batas / unit tahanan ujung = Sudut gesek dalam tanah Nq = Faktor kapasitas dukung

Nilai Nq dan Nc didapat dari Gambar berikut :

Gambar 3.5 Faktor kapasitas dukung (Meyerhof, 1976) (Sumber : Joseph E. Bowles) 2. Tanah Lempung Qp = Ap . qp qp = c . Nc + q . Nq Pada tanah lempung = 0 , maka nilai q . Nq = 0, sedangkan nilai Nc = 9 (Poulos & Davis) Qp = Ap . cu . 9 Dengan : Qp = Kapasitas dukung ujung tiang (gambar) Cu = Kohesi tanah undrained. Nc= Faktor kapasitas dukung tanah pada ujung tiang

Gambar 3.6 Kapasitas dukung selimut tiang Perhitungan kapasitas daya dukung ujung tiang berdasarkan data lapangan dapat dilakukan dengan beberapa cara.

1. Berdasarkan Hasil Sondir (CPT) a. Metode Schmertmann & Nottingham (1975) Kapasitas dukung ujung tiang (Qp) dengan menggunakan metode Schmertmann & Nottingham (1975) yaitu dengan mengambil nilai rata-rata

perlawanan ujung sondir 8D di atas ujung tiang dan 0.7D 4D di bawah ujung tiang, dengan D adalah diameter tiang.

Dengan : Qp = daya dukung ujung tiang qc1 = nilai qc rata-rata 0.7D 4D di bawah ujung tiang qc2 = nilai qc rata-rata 8D di atas ujung tiang Ap = Luas penampang ujung tiang (m2)

b. Metode Meyerhof Daya dukung fondasi (untuk satu tiang) arah vertikal berdasarkan data sondir dengan menggunakan persamaan Meyerhof adalah:

Keterangan: Qu = qc = A = JHP = K = daya dukung tiang arah vertikal (Kg) tahanan ujung penetrasi konus (Kg/cm2) luas penampang tiang (cm2) jumlah hambat pelekat (Kg/cm) keliling tiang (cm) faktor keamanan = 3 faktor keamanan = 5

SF 1 = SF 2 =

Cek kapasitas tiang tunggal:

Jika Qu Pu maka fondasi cukup tiang tunggal. 2. Berdasarkan Uji SPT a. Metode Meyerhof Meyerhoff (1956) menganjurkan formula untuk daya dukung tiang pancang adalah sebagai berikut:

Keterangan: Qu = daya dukung ultimate fondasi tiang pancang (ton) Nb = harga N-SPT pada elevasi dasar tiang Ap = luas penampang dasar tiang (m2) As = luas sselimut tiang (m2) N = harga N-SPT rata-rata

Nilai koreksi untuk uji SPT dapat dikoreksi dengan cara sebagai berikut: 1. Menurut ASTM D-4633 setiap alat uji SPT yang digunakan harus dikalibrasi tingkat efisiensi tenaganya dengan alat ukur strain gauges dan aselerometer, untuk memperoleh standar efisiensi tenaga yang lebih teliti. Jika efisiensi yang diukur (Ef) diperoleh dari kalibrasi alat, nilai N terukur harus dikoreksi terhadap efisiensisebesar 60%, dan dinyatakan dalam rumus: N60 = (Ef/60) NM

dengan : N60 Ef NM : : : efisiensi 60% efisiensi yang terukur nilaiNterukuryangharusdikoreksi.

Nilai N terukur harus dikoreksi pada N60 untuk semua jenis tanah. Besaran koreksi pengaruh efisiensi tenaga biasanya bergantung pada lining tabung, panjang batang, dan diameter lubang bor (Skempton (1986) dan Kulhawy & Mayne (1990)). Oleh karena itu, untuk mendapatkan koreksi yang lebih teliti dan memadai terhadap N60 harus dilakukan uji Ef. 2. Efisiensi dapat diperoleh dengan membandingkan pekerjaan yang telah dilakukan: W = Fxd = gaya x alihan ; tenaga kinetik (KE = mv2) tenaga potensial : PE = mgh ; dengan : m : massa (g) v : kecepatan tumbukan (m/s) g : konstanta gravitasi (g= 9,8 m/s2 = 32,2 ft/s2) h : tinggi jatuh (m). Jadi rasio tenaga (ER) ditentukan sebagai rasio ER=W/PE atau ER=KE/PE. Semua korelasi empirik yang menggunakan nilai NSPT untuk keperluan interpretasi karakteristiktanah, didasarkan pada rasio tenaga rata-rata ER ~ 60%

b. Kapasitas Dukung Selimut Tiang (Qs) Kapasitas dukung selimut tiang (Qs) dapat dihitung dengan rumus berikut ini (Sumber : Braja M Das).Qs = As .

As = p . L Dengan : As = Luas selimut tiang (m2) p = Keliling tiang (m2) L = Panjang tiang ( m ) = Gesekan selimut Sedangkan untuk menentukan nilai gesekan selimut () adalah berdasarkan jenis tanahnya. Berikut ini adalah rumus yang dipergunakan untuk menghitung nilai gesekan selimut () menurut jenis tanah nya : 1. Tanah Pasir = K . v . tg K = (1 2 ) Ko untuk displacement besar K = (0,75 1,75) Ko untuk displacement kecil K = (0,75 1,0) Ko untuk bored pile K0 = 1 sin Dengan : = Sudut gesek dalam K = Koefisien tekanan tanah K0 = Koefisien tekanan tanah saat diam v = Tegangan vertikal efektif tanah, dianggap konstan setelah kedalaman 15d (Meyerhoff). = Sudut gesek permukaan beton = (0,80 1) . kayu = 2/3 baja = (0,59 0,90) . cor ditempat =

2. Tanah Lempung Pada tanah lempung ada 3 metode untuk menghitung nilai gesekan selimut (). a. Metode Lambda () dari Vijayvergiya dan Focht ave = (ave + 2 . Cu ave) Dengan : ave = Gesekan selimut rata rata = Konstanta (ditentukan berdasarkan Gambar 3.6)

ave = Tegengan vertical efektif rata rata Cu ave = Kohesi tanah undrained rata rata

Gambar 3.7 Koefisien Vijayvergiya dan Focht (Sumber : Braja M Das) Untuk nilai Cu ave dihitung dengan rumus berikut :

Dengan : Cui = Kohesi tanah undrained lapis ke i Li = Panjang segment tiang lapis Ke i L = Panjang tiang

Sedangkan nilai tegangan vertikal rata rata dapat dihitung dengan rumus berikut ini.

Dengan : Ai = Luas diagram tegangan vertical efektif L = Panjang tiang

b.

Metode alpha () dari Tomlinson = . Cu

Dengan : = Faktor adhesi Cu = Kohesi tanah undrained (Gambar )

Gambar 3.8 Nilai Cu terhadap nilai (Sumber : Manual struktur fondasi dalam )

c.

Metode beta () / tegangan efektif ave = .

Dengan : ave = Gesekan selimut rata rata = K . tg r r = Sudut geser tanah kondisi terdrainasi K = 1 sin r (untuk terkonsolidasi normal) K = (1 sin r) OCR (untuk tanah overconsolidated) OCR = Over - Consolidation Ratio

c. Kapasitas Dukung Ultimate Tiang Rumus yang digunakan untuk menghitung kapasitas dukung ultimate tiang (Qu) adalah sebagai berikut : Qu = Qp + Qs W Dengan : Qu = Kapasitas dukung ultimit tiang (ton) Qp = Kapasitas dukung ujung tiang (ton) Qs = Kapasitas dukung selimut tiang (ton) W = Berat Tiang

3.5.3 Kapasitas Dukung Kelompok Tiang Fondasi tiang pancang pada umumnya dipasang secara berkelompok. Kapasitas dukung kelompok tiang tidak selalu sama dengan jumlah kapasitas tiang tungga. Stabiliatas kelompok tiang pancang tergantung : 1. Kemampuan tanah di sekitar dan d bawah kelompok tiang yang berfungsi untuk mendukung seluruh beban yang ada pada struktur bangunan. 2. Pengaruh konsolidasi tanah yang terletak pada posisi dimana kelompok tiang dipancang.

a. Jumlah Tiang (n) Untuk menentukan jumlah tiang yang akan dipasang didasarkan beban yang bekerja pada fondasi dan kapasitas dukung ijin tiang, maka rumus yang dipakai adalah sebagai berikut ini.

Dengan : P = Beban yang berkerja Qa = Kapasitas dukung ijin tiang tunggal

b. Jarak Tiang (S) Jarak antar tiang pancang didalam kelompok tiang sangat mempengaruhi perhitungan kapasitas daya dukung dari kelompok tiang tersebut. Menurut K. Basah Suryolelono (1994), pada prinsipnya jarak tiang (S) makin rapat, ukuran pile cap makin kecil dan secara tidak langsung biaya lebih murah. Tetapi bila fondasi memikul beban momen maka jarak tiang perlu diperbesar yang berarti menambah atau memperbesar tahanan momen. Jarak tiang biasanya dipakai bila : 1. Ujung tiang tidak mencapai tanah keras maka jarak tiang minimum 2 kali diameter tiang atau 2 kali diagonal tampang tiang. 2. Ujung tiang mencapai tanah keras, maka jarak tiang minimum diameter tiang ditambah 30 cm atau panjang diagonal tiang ditambah 30 cm.

c. Susunan Tiang Susunan tiang sangat berpengaruh terhadap luas denah pile cap, yang secara tidak langsung tergantung dari jarak tiang. Bila jarak tiang kurang teratur atau terlalu lebar, maka luas denah pile cap akan bertambah besar dan berakibat volume beton menjadi bertambah besar sehingga biaya konstruksi membengkak (Suryolelono, 1994).

Penyusunan konfigurasi tata letak tiang dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

3 tiang

4 tiang

5 tiang

6 tiang

7 tiang

8 tiang

9 tiang

(Sumber: Joseph E. Bowles, 1982) Gambar 3.9 Konfigurasi Tata Letak Tiang

d. Kapasitas Dukung Kelompok Tiang Pada Tanah Pasir Pada fondasi tiang pancang, tahanan gesek maupun tahanan ujung dengan s 3d, maka kapasitas dukung kelompok tiang diambil sama besarnya dengan jumlah kapasitas dukung tiang tunggal (Eg = 1). Dengan memakai rumus berikut : Qg = n . Qa

Sedangkan pada fondasi tiang pancang, tahanan gesek dengan s < 3d maka faktor efisiensi ikut menentukan. Qg = n . Qa . Eg Dengan : Qg = Beban maksimum kelompok tiang n = Jumlah tiang dalam kelompok Qa = Kapasitas dukung ijin tiang Eg = Efisiensi kelompok tiang

f. Kapasitas Dukung Kelompok Tiang Pada Tanah Lempung Kapasitas dukung kelompok tiang pada tanah lempung dihitung dengan menggunakan rumus berikut, (Sumber : Braja M Das). 1. Jumlah total kapasitas kelompok tiang Qu = m . n . (Qp + Qs) = m . n . (9 . Ap . Cu + p . L . . Cu) 2. Kapasitas berdasarkan blok (Lg, Bg, LD) Qu = Lg . Bg . Nc . Cu + 2 . (Lg + Bg) . Cu . L Dengan : Lg = Panjang blok (Gambar ) Bg = Lebar blok (Gambar ) LD = Tinggi blok (Gambar ) L = Panjang segment tiang Dari kedua rumus tersebut, nilai terkecil yang dipakai. Kelompok tiang dalam tanah lempung yang bekerja sebagai blok dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.10. Kelompok tiang pada tanah lempung (Sumber : Teknik Fondasi 2, Hary Christady Hardiyatmo)

1.5.4. Efisiensi Kelompok Tiang Menurut Coduto (1983), efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor, yaitu : 1. Jumlah tiang, panjang, diameter, susunan dan jarak tiang. 2. Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung). 3. Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang. 4. Urutan pemasangan tiang 5. Macam tanah. 6. Waktu setelah pemasangan. 7. Interaksi antara pelat penutup tiang (pile cap) dengan tanah. 8. Arah dari beban yang bekerja. Persamaan untuk menghitung efisiensi kelompok tiang dengan formula sederhana:

Keterangan: m n s D p : jumlah tiang pada deretan baris : jumlah tiang pada deretan kolom : jarak antar tiang : diameter atau sisi tiang : keliling dari penampang tiang

Persamaan untuk menghitung efisiensi kelompok tiang Conversi Labarre :

Dengan : Eg = Efisiensi kelompok tiang = arc tan (d/s), dalam derajat m = Jumlah baris tiang n = Jumlah tiang dalam satu baris d = Diameter tiang s = Jarak pusat ke pusat tiang

Gambar 3.11 Penyusunan kelompok tiang Persamaan untuk menghitung efisiensi kelompok tiang dengan persamaan Los Angeles Group Action Formula :

Dengan : m = Jumlah baris tiang (gambar 3.12) n = Jumlah tiang dalam satu baris d = Diameter tiang s = Jarak pusat ke pusat tiang

1.5.5. Penurunan Fondasi Tiang (Settlement) Penurunan (Settlement) pada fondasi tiang dapat dibedakan menjadi dua yaitu penurunan pada fondasi tiang tunggal dan penurunan pada fondasi kelompok tiang. Besarnya penurunan bergantung pada karakteristik tanah dan penyebaran tekanan fondasi ketanah dibawahnya. a. Penurunan Fondasi Kelompok Tiang 1. Tanah Pasir Beberapa metode dari penelitian dapat digunakan untuk menghitung penurunan fondasi kelompok tiang antara lain, yaitu :

a. Metode Vesic ( 1977)

Dengan : S = Penurunan fondasi tiang tunggal Sg = Penurunan fondasi kelompok tiang Bg = Lebar kelompok tiang d = Diameter tiang tungal

b. Metode Meyerhoff (1976) 1. Berdasarkan N SPT

Dengan I= q 0.5

= Tekanan pada dasar fondasi

Bg = Lebar kelompok tiang N = Harga rata rata N SPT pada kedalaman Bg dibawah ujung fondasi tiang

2. Berdasarkan CPT

Dengan I= 0.5

q = Tekanan pada dasar fondasi Bg = Lebar kelompok tiang qc = Nilai konus pada rata rata kedalaman Bg

2. Tanah Lempung Penurunan fondasi tiang pada tanah kohesif terdiri atas dua komponen yaitu: a. b. Penurunan seketika yang terjadi setelah beban bekerja Penurunan jangka panjang atau penurunan konsolidasi yang terjadi secara berangsur-angsur. Penurunan kelompok tiang pada tanah lempung akibat konsolidasi dapat menggunakan prosedur kerja sebagai berikut: a. Menentukan beban-beban yang bekerja

b. Beban kerja di atas dialihkan pada kedalaman 2/3 Df di bawah pile cap. Penurunan tanah di atas kedalaman tersebut amat kecil sehingga dapat diabaikan. c. Beban kerja disebarkan ke bawah fondasi tiang dengan perkiraan pla penyebaran vertikal : horisontal (2:1) d. Tanah dibagi atas lapis-lapis dengan masing-masing lapis ditentukan parameter komprebilitasnya. Tegangan efektif awal (Po) dan besarnya beban luar (P). Kemudian settelemen tiap lapis dijumlahkan dengan persamaan:

Lg Bg

Pu

Layer 1

muka air tanah

2L 3L

Layer 2

aL1

b

z

L2

Layer 3 2V:1H

L3

Layer 4

a'TANAH KERAS

b'

Gambar 3.12 Sketsa Metode Distribusi Tegangan 2:1