Jurnal Teknik Sipil, Vol. 3 , No. 2, Juli 2006 61

Strategi Pencegahan Kegagalan Pondasi dengan Melakukan Rangkaian Uji Coba Beban Serta Uji Integritas Tiang Pondasi 1

Harianto Hardjasaputra - Universitas Pelita Harapan M. Ibrahim, R. Tampubolon - Paduan Dinamika Testing Indonesia

ABSTRAK: Pondasi merupakan unsur yang sangat penting dalam suatu bangunan, apakah itu gedung tinggi, jembatan maupun bangunan industri. Meskipun bangunan atas telah direncanakan dengan baik dan dapat dilakukan pengawasan serta pelaksanaan yang baik pula, tetapi akan mengalami kegagalan bila sistem pondasinya jelek. Oleh karena itu untuk mendapatkan konstruksi yang tidak gagal maka sistem pondasi perlu diuji terlebih dahulu sebelum pelaksanaan struktur atasnya. Jadi bila diperkirakan sistem pondasinya ada yang gagal maka dapat dilakukan tindakan perbaikannya. Pada paper ini akan dibahas quality control yang dilakukan untuk menjamin besarnya daya dukung tiang dan integritas tiang, melalui serangkaian uji coba, yang merupakan gabungan antara cara konvensional dan cara terkini, yang semuanya sudah distandarisasi di ASTM. Penerapan rangkaian uji coba ini merupakan tahapan penting yang harus ada sebagai langkah untuk pencegahan kegagalan pondasi.

KATA KUNCI: serangkaian uji coba untuk pondasi, PDA, PIT

1 Pendahuluan Tindakan pencegahan terhadap kegagalan bangunan adalah jauh lebih baik, daripada melakukan perbaikan untuk kegagalan bangunan. Apalagi bila hal tersebut menyangkut dengan kegagalan yang disebabkan oleh pondasi. Banyak kasus kegagalan bangunan akibat kegagalan pondasi yang tidak dapat diperbaiki sehingga seluruh bangunan (gedung atau jembatan) tidak dapat berfungsi lagi, atau untuk perbaikannya harus memerlukan biaya tinggi.

Untuk mencegah kegagalan pondasi, harus sejak dini yaitu dari tahap penyelidikan tanah di lapangan (in situ test) dan di lab mekanika tanah, perencanaan dan perhitungan daya dukung pondasi serta penurunannya dan tahapan pelaksanaan pondasi.

Untuk pondasi dalam, seperti pondasi tiang pancang (precast piles ataupun steel piles) dan tiang bor, tahapan terakhir menjadi sangat penting karena kinerja/kualitas dari pondasi sangat tergantung dari metoda, peralatan dan workmanship.

Aspek yang harus diperhatikan pada pelaksanaan Quality Control dari tiang tersebut yaitu aspek kualitas pekerjaan yang menyangkut bahan atau integritas tiang dan aspek daya dukung tiang.

Pada paper ini akan dibahas quality control yang dilakukan untuk menjamin besarnya daya dukung tiang dan integritas tiang, melalui serangkaian uji coba. Saat ini sesuai dengan perkembangan teknologi, kita dapat melakukan rangkaian uji coba yang merupakan gabungan antara cara konvensional dan cara terkini, yang semuanya sudah distandarisasi di ASTM. Penerapan rangkaian uji coba ini merupakan tahapan penting yang harus ada sebagai langkah untuk pencegahan kegagalan pondasi.

2 Uji Beban Statik Pengujian daya dukung tiang bor dengan uji beban statik adalah uji standard untuk setiap bangunan, yaitu pembebanan langsung tiang pondasi dengan besar beban 200 % atau 300 % daya dukung ijiin (working load) tiang. Uji beban sebesar 200 % lebih ditujukan untuk proof-test saat konstruksi, sedangkan uji beban sebesar 300 % ditujukan untuk mencari daya dukung batas tiang, untuk keperluan design. Yang perlu diperhatikan pada uji tiang bor adalah pengujian boleh dilakukan setelah 14 - 30 hari, agar beton mencapai kekuatan yang diinginkan dan keadaan tanah yang terganggu dapat kembali seperti keadaan semula.

Pembebanan memakai sistim kentledge, yaitu dengan menumpuk blok-blok beton atau material lain sesuai yang dibutuhkan. Cara lainnya dengan menggunakan reaction pile (Anchor System) yaitu menggunakan tiang bor lain atau ground anchor yang akan berfungsi sebagai tiang tarik. Pembebanan pada kepala tiang dilakukan dengan dongkrak hidrolik. (Gambar 1)

Pelaksanaan system pembebanan di atas memerlukan waktu yang lama dan tempat yang luas serta biaya besar. Selama pembebanan semua kegiatan di sekitar area tesebut harus berhenti karena dapat mengganggu ketelitian hasil pengujian.

Data penting dari pengujian ini adalah diperolehnya graphik hubungan antara penurunan tiang (settlement) vs. beban (load). Dari graphik ini, dengan menggunakan berbagai metoda, seperti metoda CHIN, metoda Davission, metoda Log P vs. Log S dan Mazurkiewich dapat diprediksi daya dukung batas dari tiang.

1 Invited Paper Seminar Nasional “Kegagalan Bangunan Solusi dan Pencegahan”, Jurusan Teknik Sipil UPH,

Lippo Karawaci, 3 Mei 2006

62 Strategi Pencegahan Kegagalan Pondasi (Hardjasaputra et. al)

Gambar 1. Uji Beban a). Statik Sistem Kentledge b). Sistem Reaction Piles. 3 Uji Beban Dinamik. Sebagai alternatip dari uji beban statik, kini banyak digunakan uji beban dinamik, khususnya dengan metoda Pile Driving Analyzer (PDA) / ASTM D4945-89, dari Pile Dynamic Inc., USA.

Gambar 2. Alat PDA pak

Gambar 3. Transducers & accelerometer

Beban dinamik akibat tumbukan dari drop hammer pada kepala tiang, akan menimbulkan regangan pada tiang dan pergerakan relatip (relative displacement) yang terjadi antara tiang dan tanah disekitarnya menimbulkan gelombang akibat perlawanan atau reaksi tanah. Semakin besar kekuatan tanah, semakin kuat gelombang perlawanan yang timbul. Gelombang aksi maupun reaksi akibat perlawanan tanah akan

direkam. Dari hasil rekaman, karakteristik gelombang – gelombang ini dapat di analisa untuk menentukan daya dukung statik tiang yang diuji, berdasarkan Theory of Stress Wave Propagation on Pile (Case Method).

Peralatan penting PDA adalah Strain tranducer dan Accelerometer yang berfungsi merubah regangan dan percepatan menjadi sinyal elektronik, dan melalui kabel penghubung akan direkam oleh alat PDA. Transducer dan accelerometer akan dilekatkan pada permukaan perimeter tiang, sejauh minimum 1,5 kali diameter tiang dari kepala tiang (gambar 5).

Untuk menghasilkan beban dinamik pada tiang, digunakan palu yang berfungsi sebagai alat tumbuk. Berat minimum dari palu yang akan digunakan ditentukan sebesar 1 % (satu persen) dari perkiraan daya dukung batas dari tiang bor. Sebagai contoh : untuk daya dukung ijin tiang bor yang direncanakan sebesar 500 ton, dan diambil daya dukung batasnya adalah 200 % dari daya dukung ijinnya, sebesar 1000 ton, maka berat minimum palu adalah 10 ton. Tinggi jatuh dari palu diambil antara 1 (satu) sampai 2 (dua) meter, dipilih ketinggian minimum berapa yang sudah menghasilkan output daya dukung batas tiang. Pengujian dilakukan dua sampai lima kali tumbukan, sedangkan besarnya daya dukung tiang ditentukan dari rekaman satu gelombang tumbukan saja.

Sampai saat ini pengujian dengan PDA sudah banyak dilakukan untuk pondasi tiang pancang seperti precast piles, steel piles dan spun piles, dengan menggunakan palu dari alat pancangnya sendiri sehingga sangat praktis dan ekonomis.

Pengujian PDA untuk tiang bor berdiameter besar dan daya dukung besar sangat menguntungkan, karena proses pengujian, dari persiapan sampai selesai peng-ujian hanya berlangsung 1 sampai dengan 3 jam. Hal ini berbeda dengan pengujian dengan sitem kentledge atau sistem anchor, yang perlu waktu lama dan biaya besar sesuai dengan besarnya daya dukung tiang. Terbatasnya berat palu yang dipakai untuk pengujian

Jurnal Teknik Sipil, Vol. 3 , No. 2, Juli 2006 63

tiang bor dng PDA menyebabkan pengujian tersebut banyak diragukan berbagai pihak. Tetapi, dengan digunakannya mega palu berbobot sangat besar yaitu 11,50 ton (tersedia pula dengan bobot 25 ton) untuk berbagai proyek seperti pada paper ini, menyebabkan analisa hasil pengujian lebih akurat .

Gambar 4. PDA dengan Drop Hammer 11 ton.

Sebagai analisa lanjutan pengujian dengan PDA, hasil rekaman gelombang akibat tumbukan palu dapat di analisa lebih jauh dengan menggunakan sofware Case Pile Wave Equation Analysis Program disingkat CAPWAP, sebagai satu paket dengan PDA.

Program Capwap mengkombinasikan rambatan gelombang pada tiang hasil rekaman PDA dan modelisasi tanah beserta parameter – parameternya (Dumping Factor, Quake, Material tiang) dan secara iterasi menentukan parameter parameter tanah lainnya, sehingga grafik gelombang hasil interasi itu mempunyai korelasi yang cukup baik dengan grafik gelombang yang di hasilkan oleh PDA . Proses iterasi ini disebut sebagai signal matching.

Analisa dengan CAPWAP akan menghasilkan kurva penurunan tiang S vs. beban dan distribusi gaya gesek dan tahanan ujung tiang. Dengan demikian kualitas pengujian dengan PDA dapat kita bandingkan selain dengan daya dukung batasnya juga melalui kurva penurunn tiang vs. beban yang diperoleh melalui uji beban statik

Gambar 5. Hasil rekaman rambatan gelombang

dengan PDA

Gambar 6. Signal Matching rambatan gelombang

PDA dan analisa CAPWAP

Gambar 7. Kurva Beban vs Penurunan CAPWAP 4 Uji Integritas Tiang Seperti yang dikemukakan dipendahuluan, masalah pada pondasi dalam, tidak hanya masalah daya dukung, tetapi juga terkait dengan factor integritas tiang, apakah tiang berada kondisi utuh atau cacat.

Masalah integritas tiang merupakan masalah yang rumit, karena keberadaan tiang dalam tanah yang tidak dapat dilihat dengan mata. Untuk tiang jenis tiang beton pracetak, tiang baja, spun piles masalah integritas tiang lebih mudah pengontrolannya. Khusus untuk tiang beton pracetak masalah integritas tiang adalah kemungkinan terjadinya retak, karena pengangkatan tiang yang salah ataupun pemancangan yang berlebihan atau tidak sentries.

Untuk tiang bor, maka masalah kontrol integritas pada tiang sangat penting, karena hasil atau kualitas tiang bor sangat tergantung dari “Workmanship” team di lapangan. Masalah integritas tiang bor yang sering dijumpai adalah panjang tiang yang lebih pendek dari diisyaratkan, necking, pembersihan lubang bor, kero-pos akibat pengangkatan pipa tremie terlalu cepat.

Secara manual, integritas tiang umumnya di check dengan membandingkan volume cor beton teoritis dan yang dilaksanakan. Tentu saja cara manual ini, tidak dapat menjamin tingkat integritas tiang.

Cara terbaik yang saat ini banyak dipakai menguji integritas tiang adalah dengan menggunakan alat Pile Integrity Test (ASTM D5882-96) dan Sonic Logging .

64 Strategi Pencegahan Kegagalan Pondasi (Hardjasaputra et. al)

PIT tidak memerlukan pekerjaan pendahuluan apapun pada tiang yang akan ditest, seperti pemasangan tabung ataupun pekerjaan lainnya. PIT dapat langsung dikerjakan pada setiap tiang pondasi yang sudah tertanam didalam tanah, dengan menempelkan accelerometer pada permukaan atas kepala tiang. Accelerometer merekam gelombang akibat impact atas palu kecil yang dipukulkan pada permukaan kepala tiang tersebut.

Berbeda dengan PDA pada uji PIT tidak diperlukan pukulan yang besar, tapi cukup menggunakan palu tangan, sehingga PIT disebut pula “low strain testing”. Krakteristik rambatan gelombang sepanjang tiang akan direkam oleh accelerometer. Bila rambatan gelombang mencapai lokasi defect (penampangnya mengecil) atau mencapai ujung tiang, maka akan terjadi pantulan gelombang. Pantulan gelombang akibat perubahan penampang akan menentukan tingkat kerusakan dari tiang, yang dinyatakan dengan BTA (%).

Gambar 8. Pengujian integritas tiang dengan PIT 5 Strategi Rangkaian Uji Coba Tiang Untuk mencegah kegagalan pondasi, maka perlulah diambil langkah strategis pada tahapan konstruksi, bagaimana kita dapat menjamin mutu (quality assurance) dari tiang pondasi yang telah tertanam? Jaminan mutu dari tiang pondasi meliputi dua aspek utama yaitu daya dukung axial tekan tiang dan integritas tiang.

Sampai saat ini yang umum sudah diterima adalah pengujian untuk mengetahui daya dukung tiang, yang

dilakukan sesuai peraturan di DKI Jakarta 1 (satu) uji coba statik untuk setiap 100 tiang pancang atau 75 tiang bor. Tiang bor memerlukan jumlah uji coba lebih banyak daripada tiang pancang.

Seharusnya uji coba tiang harus dilakukan secara acak, tetapi pada kasus gedung tinggi dengan bangunan basement dalam, maka tiang bor yang akan diuji harus dipersiapkan sejak awal, yaitu khusus untuk tiang tersebut, pengecoran akan dilakukan sampai tiang bor mencapai level permukaan tanah.

Biaya uji coba statik yang tinggi, menyebabkan jumlah yang harus diujipun menjadi terbatas dan keadaan bahwa uji coba tidak dapat dilakukan secara acak seperti dikemukakan diatas, menyebabkan uji coba statik dapat kehilangan maknanya sebagai penjaminan mutu untuk keseluruhan bangunan.

Untuk meningkatkan tingkat jaminan mutu uji coba tiang, maka untuk setiap proyek besar perlu diusulkan strategi pengujian yang mengkombinasikan antara uji coba statik dan PDA. Kedua uji coba tersebut dapat saling melengkapi untuk mendapatkan jaminan mutu tiang pondasi untuk keseluruhan bangunan lebih terpercaya. Dengan PDA jumlah titik yang diuji dapat dipilih lebih banyak dan acak, sedangkan uji coba statik tetap diperlukan untuk meng “kalibrasi” hasil PDA.

Untuk integritas test di Indonesia sampai saat ini tidak ada standard baku, yang mewajibkan untuk dilakukannya integritas test. Sedangkan integritas tiang sangat penting untuk menjamin tercapainya daya dukung tiang yang disyaratkan. Metoda PIT yang telah dibahas diatas, dapat dijadikan metoda yang dipakai untuk mendapatkan jaminan mutu integritas tiang, khususnya tiang bor. Caranya yang praktis dan murah, PIT dapat diterapkan pada jumlah titik yang banyak dan secara acak. Walaupun di Indonesia belum diatur jumlahnya, penulis mengusulkan agar PIT disyaratkan untuk dilakukan pada setiap tiang bor. Dengan dilakukannya PIT pada setiap tiang bor, maka team operator pembuatan tiang bor akan bekerja lebih hati-hati dan meningkatkan “workmanship” nya.

6 Kesimpulan dan Saran PDA dan PIT dalam perkembangannya selama sepuluh tahun penggunaanya di Indonesia, telah cukup banyak dikenal oleh para praktisi struktur. Tetapi, dari pengalaman penulis, penggunaan PDA masih terbatas untuk proyek yang terdapat di daerah terpencil ataupun proyek yang dicurigai kinerja tiang pondasinya bermasalah.

Pemakaian PIT secara praktis masih sangat rendah. Hal ini patut disayangkan, karena dari pengalaman penulis, PIT dapat dijadikan sebagai salah satu acuan, terutama untuk tiang bor, untuk menentukan tingkat

Jurnal Teknik Sipil, Vol. 3 , No. 2, Juli 2006 65

integritas tiang secara akurat. Untuk itu, disarankan agar usaha pencegahan kegagalan pondasi ditingkat-kan dengan mengatur strategi pengujian dengan melakukan kombinasi atau rangkaian uji yang meli-puti uji beban statik, PDA dan PIT.

Selama rangkaian uji coba belum menjadi standard / peraturan di Indonesia, maka pihak pemberi tugas dan konsultan dapat memasukannya dispesifikasi teknis dari persyaratan pekerjaan, dengan demikian semua pihak akan terikat kontrak. Dengan dimasukkannya PDA, PIT dispesifikasi, maka para praktisi struktur dari semua pihak yang terlibat, haruslah mengerti betul akan metoda kerja dan output yang akan dihasilkan oleh uji PDA dan PIT, sehingga konsultan, kontraktor dan pemilik bisa mengevaluasi hasil PDA dan PIT untuk mencegah kegagalan bangunan akibat kegagalan tiang pondasi.

7 Daftar Pustaka PDA-W.(2003). “ User Manual”, Pile Dynamics,

Inc.,USA

PIT.(2003). “Collector User Manual”, Pile Dynamics,Inc.,USA

Hardjasaputra, H., Djajaputra, A., Yatnoko. (1997). “Evaluasi Hasil Uji Daya Dukung Tiang Bor dengan PDA yang Diberi Tumbukan dengan Palu Besar Dibandingkan dengan Hasil Uji Beban Statik”, Seminar HATTI, Jogyakarta