Bab II Dasar-dasar teori perencanaan II

Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
BAB II
DASAR-DASAR TEORI PERENCANAAN
STRUKTUR PONDASI TIANG PANCANG DAN TIANG BOR
2.1. Umum
Setiap bangunan sipil, seperti gedung, jembatan, jalan raya, terowongan, dinding
penahan tanah, menara dan lain sebagainya harus mempunyai struktur pondasi untu k
dapat mendukungnya. Istilah pondasi yang digunakan dalam dunia teknik sipil ialah
suatu konstruksi bangunan yang berfungsi sebagai penopang bangunan dan
meneruskan beban bangunan atas ( upper structure) ke dalam lapisan tanah yang
padat dan cukup kuat da ya dukungnya. Untuk mengetahui letak atau kedalaman
lapisan tanah padat dengan kapasitas daya dukung tanah ( bearing capacity) yang
cukup kuat dan diijinkan, maka perlu dilakukan penyelidikan tanah yang mencakup
penyelidikan dilapangan dan penelitian dilab oratorium. Sebelum kita melakukan
penelitian dilaboratorium, terlebih dahulu kita melakukan penyelidikan dilapangan
dengan cara pengambilan contoh tanah ( soil sampling). Adapun penyelidikan
dilapangan yang paling banyak digunakan adalah pengujian Sondir da n SPT,
sedangkan
penelitian
yang
dilakukan
dilaboratorium
meliputi
pengujian
Consolidation Test, Triaxial Compression Test, Unconfined Compression Test
dan
lain sebagainya.
Dalam pengambilan contoh tanah ( soil sampling) terdiri dari dua macam, yaitu :
1. Contoh tanah asli (undisturbed samples)
II - 1
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Yang dimaksud contoh tanah asli ( undisturbed samples) adalah suatu contoh
yang masih menunjukkan sifat -sifat asli dari tanah diambil. Contoh tanah yang
diambil tidak mengalami perubahan bentuk struktur dan kadar air y ang tetap
konstan (sama seperti keadaan asli dilapangan). Contoh tanah yang benar -benar
asli sangat sulit diperoleh, akan tetapi dengan teknik pelaksanaan tertentu dapat
diperoleh dengan cara dilakukannya pengeboran tanah dengan menggunakan
tabung sampel.
2. Contoh tanah tidak asli (disturbed samples)
Yang dimaksud contoh tanah tidak asli ( disturbed samples) adalah suatu
contoh tanah yang pada pengambilannya tidak dilakukan usaha -usaha untuk
melindungi struktur tanah tersebut sama seperti keadaan aslinya. Con toh-contoh
tanah ini biasanya dibawa ke laboratorium dalam keadaan tertutup dengan kaleng
atau kantong plastik, sehingga kadar airnya pada sampel tersebut tidak akan
berubah.
Oleh karena itu, didalam kita mendesain struktur pondasi bangunan harus benar -benar
diperhitungkan, agar kestabilan bangunan terhadap berat sendiri dapat terjamin.
Disamping itu juga, perlu kita perhitungkan bahwa penurunan yang terjadi pada
struktur pondasi tidak boleh melebihi batas yang diijinkan. Jika penurunan pondasi
melebihi batas yang diijinkan, maka akan mengakibatkan kerusakan atau keruntuhan
pada sturktur bangunan itu sendiri. Pondasi bangunan harus diletakkan pada lapisan
tanah yang cukup keras atau padat dan kuat mendukung beban bangunan tanpa
menimbulkan penurunan yang be rlebihan.
II - 2
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Untuk menghindari kegagalan dari fungsi pondasi, maka ada tiga hal yang perlu
dipenuhi dalam perencanaan struktur bawah atau pondasi, yaitu :
1. Besarnya beban struktur yang diterima oleh pondasi yang kemudian diteruskan
kedalam tanah tidak melamp aui kekuatan daya dukung tanah
2. Penurunan yang terjadi pada struktur tidak menyebabkan kerusakan sehingga
mengganggu fungsi dari suatu bangunan
3. Faktor keamanan dari desain struktur bagian bawah yang terdiri dari faktor
guling, faktor geser, dan daya dukung tidak boleh melebihi angka keamanan ijin.
Untuk mendesain struktur bawah atau pondasi pada gedung berlantai banyak perlu
dilakukan analisa seakurat mungkin. Dalam kita menganalisa atau menentukan
pilihan pondasi harus didasarkan oleh pertimbangan -pertimbangan dari segi teknis
dan segi ekonomis.
Pertimbangan dari segi teknis meliputi :
1. Kuat dalam menahan beban bangunan yang diterimanya
2. Kuat menahan gaya-gaya yang bekerja, seperti berat sendiri pondasi dan beban
struktur yang bekerja
3. Dapat dilaksanakan dengan kemampuan peralatan dan keahlian yang ada
4. Memakai bahan-bahan yang sesuai dengan persedian yang ada di pasaran dan
lingkungan sekitar
5. Tidak menimbulkan efek samping negatif terhadap lingkungan dan bangunan
Disekitarnya
II - 3
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
6. Memberikan rasa aman dan rasa ny aman terhadap penghuni dan lingkungan
sekitarnya
7. Menghitung penurunan (settlement) diatas batas yang diijinkan
Pertimbangan ekonomis meliputi :
1. Biaya pelaksanaan secara menyeluruh semurah mungkin
2. Waktu pelaksanaan seefisien mungkin, sehingga pengaruhny a terhadap biaya
akan lebih murah atau hemat
Untuk tercapainya hasil yang optimal dan dapat dipertanggung jawabkan dari segi
teknis dan ekonomis, maka perlu dilakukan beberapa pendekatan seperti :
1. Memanfaatkan secara optimal daya dukung dan karakteristik t anah yang ada
2. Menyesuaikan jenis konstruksi pondasi yang akan digunakan dengan jenis dan
kondisi tanah yang ada
3. Merencanakan konstruksi pondasi yang tidak akan menimbulkan dampak negatif
terhadap lingkungan sekitarnya, baik selam pelaksanaan maupun setelah selesai
2.2. Tanah
Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang
terdiri dari agregat (butiran) mineral -mineral padat yang tidak tersementasi (terikat
secara kimia) satu sama lain dan dari bahan organik yang telah melap uk (yang
berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang -ruang kosong
diantara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada
berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu juga tanah berfungsi sebagai
II - 4
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
pendukung pondasi dari bangunan. Tanah juga mempunyai sifat -sifat yang berbeda
pada jarak yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa tanah merupakan material yang
heterogen dan non linear. Dari pengetahuan tentang sifat -sifat tanah ini sangatlah
penting untuk kita jadikan dasar dalam merancang suatu pondasi atau suatu bentuk
rekayasa geoteknik yang lainnya.
Jenis tanah terdiri dari dua macam, diantaranya :
1. Tanah berbutir kasar, sangat dipengaruhi oleh distribusi ukuran butir.
2. Tanah berbutir halus, sangat dipengaruhi oleh kebutuhan air.
Tanah berbutir halus ini ialah tanah yang lolos dari saringan no.200 atau
< 0,075 mm.
Secara umum tanah juga dapat diklasifikasikan berdasarkan jenisnya atau kondisi
kekasarannya yaitu tanah pasir, tanah lanau, dan tanah lempung.
Masing-masing tanah memiliki sifat fisik, diantaranya :
1. Tanah pasir, memiliki sifat fisik berbutir kasar, tidak berkohesi, dapat lepas -lepas,
dan kasat mata
2. Tanah lanau, memiliki sifat fisik berbutir sedang, tidak berkohesi, dapat lepas lepas, dan agak kasat mata
3. Tanah lempung, memiliki sifat fisik berbutir halus, berkondisi plastis, berkohesi,
dan tidak kasat mata
Kondisi plastis yang dimaksud adalah kemampuan tanah untuk berdeformasi pada
volume tetap tanpa terjadi retakan, perubahan isi, dan terpecah-pecah.
II - 5
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Sedangkan kondisi berkohesi adalah sifat kelekatan butiran tanah satu dengan yang
lainya.
Pada kondisi tanah lempung lunak pada umumnya sering terjadi konsolidasi dan
penurunan (settlement), penurunan yang terjadi bisa merupa kan penurunan akibat
konsolidasi (consolidation settlement) relatif dalam jangka waktu yang lama dan
penurunan segera (immediate settlement) setelah tanah diberi beban, karena jenis
tanah lempung lunak ini memiliki sifat plastis yaitu menyusut apa bila kering dan
mengembang apabila basah.
Berikut ini adalah tabel batasan -batasan ukuran golongan tanah berdasarkan jenis
ukuran butir dan kondisi kekasarannya.
Tabel 2.1
Tabel Batasan-batasan ukuran golongan tanah ( Braja M. Das, 1985)
Ukuran Butiran (mm)
Nama golongan
Kerikil
Pasir
Lanau
Lempung
>2
2 - 0,06
0,06 - 0,002
< 0,002
>2
2 - 0,05
0,05 - 0,002
< 0,002
76,2 - 2
2 - 0,075
0,075 - 0,002
< 0,002
76,2 - 4,75
4,75 - 0,075
Masschusetts Institute
of Technology (MIT)
U.S. Departement of
Agriculture (USDA)
American Association
of State Highway and
Transportation
officials (AASHTO)
Unified Soil
Classifikation System
(U.S. Army Corps of
Engineers, U.S.Bureau
Halus
(yaitu lanau dan
lempung) < 0,0075
of Reclamation)
II - 6
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Sifat-sifat tanah ada dua macam, yaitu :
1. Sifat-sifat umum, yang terdiri dari
a. Berat isi tanah
Cara menentukan berat isi tanah ialah dengan mengukur berat sejumlah tanah
yang isinya diketahui. Untuk tanah asli biasanya dipakai sebuah cincin ya ng
dimasukkan kedalam tanah sampai terisi penuh, kemudian atas dan bawahnya
dari cincin diratakan lalu tanahnya ditimbang. Apabila ukuran cincin beratnya
diketahui, maka berat isi dari tanah langsung dapat dihitung.
b. Berat jenis tanah
Untuk mencari berat jenis tanah, dilakukan dengan percobaan piknometer
(pycnometer or volumetric flask ), yaitu sebuah botol yang isinya diketahui
dengan tepat.
2. Sifat-sifat khusus, yang terdiri dari
a. Tingkat empiris tinggi dan lebih berseni dibanding ilmu lain. Pada ja rak yang
berbeda sifat-sifat tanah bisa berbeda.
b. Tanah adalah material yang heterogen.
c. Tanah adalah material yang non linier.
d. Tanah adalah material yang tidak konservatif, yaitu mempunyai memori
apabila pernah dibebani. H al ini sangat mempengaruhi engineering properties
tanah.
Dengan mengenal dan mempelajari sifat -sifat tersebut, keputusan yang diambil
dalam perancangan akan lebih ekonomis.
II - 7
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Karena adanya sifat-sifat tersebut maka sangat penting dilakukan uji l aboratorium
dan uji lapangan.
2.3 Daya Dukung Tanah
Yang dimaksud dengan daya dukung tanah adalah suatu kemampuan tanah
untuk mendukung beban baik dari segi struktur pondasi maupun bangunan diatasnya
tanpa terjadinya keruntuhan geser.
Dengan meningkatnya beban yang bekerja pada suatu pondasi, maka akan meningkat
pula tegangan yang terjadi pada dasar pondasi tersebut,demikian juga penurunan yang
terjadi. Bila beban tersebut terus ditingkatkan, maka pondasi akan semakin turun dan
mengakibatkan terjadi kelo ngsoran.
Besar beban yang bekerja disebut beban longsor dan tegangan yang bekerja disebut
daya dukung batas (ultimate bearing capacity) dari tanah pondasi tersebut.
Daya dukung batas (ultimate bearing capacity) yang dimaksud adalah daya dukung
terbesar dari tanah, dan biasanya diberi simbol q ult, daya dukung ini merupakan
kemampuan tanah mendukung beban, dan diasumsikan pada saat tanah mulai terjadi
keruntuhan.
Besarnya daya dukung batas tanah ditentukan oleh :
1. Parameter kekuatan geser tanah yang terdiri d ari kohesi (c) dan sudut geser
dalam ()
2. Berat isi tanah ()
3. Kedalam pondasi dari permukaan tanah (Zf)
4. Lebar dasar pondasi (B)
II - 8
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Daya dukung batas tiang dapat dihitung sebagai jumlah dari daya dukung ujung dan
daya dukung tahanan kulit. Dengan diperolehnya daya dukung batas, maka daya
dukung tiang ijin dapat diperoleh dengan memakaikan suatu faktor keamanan,
sehingga beban ijin total untuk masing -masing tiang dapat dihitung. Besarnya daya
dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung batas dibagi angka keam anan.
Derngan rumus :
Dimana
qall = qult
FS
: q all = daya dukung yang diijinkan ( kN/m2 ).
q ult = daya dukung batas/maksimum ( kN/m2 ).
FS = Faktor keamanan ( 2,5 – 4,0 ) bergantung pada tingkat
ketidaktentuan perhitungan beban batas.

Daya dukung berdasarkan SPT
SPT (Standard Penetration Test ) seringkali digunakan untuk mendapatkan daya
dukung tanah secara langsung dilokasi. merupakan test tumbukan yang dilakuka n
dalam suatu lubang pada bor dengan memasukkan tabung sampel berdiameter 3,5 cm
sedalam 30,5 cm dengan mengunakan massa pendorong ( palu ) seberat 63,5 kg yang
dijatuhkan bebas dengan ketinggian 76,0 cm.
Banyaknya pukulan palu untuk memasukkan tabung te rsebut kedalam tanah
dinyatakan sebagai nilai N. Hubungan antara besarnya nilai N dan daya dukung yang
diijinkan (q all) dikemukan oleh Terzaghi dan Peck.
SPT (Standard Penetration Test) telah memperoleh popularitas dimana -mana
sejak tahun 1927 dan telah d iterima sebagai uji tanah rutin dilapangan.
II - 9
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
SPT dapat dilakukan dengan cara relatif mudah sehingga tidak membutuhkan
keterampilan khusus dari pemakainya.
Metoda pengujian tanah dengan SPT ini, merupakan cara yang cukup ekonomis untuk
memperoleh informasi mengenai kondisi dibawah permukaan tanah dan diperkirakan
85% dari desain pondasi untuk gedung bertingkat menggunakan cara ini.
Karena banyaknya data SPT, korelasi empiris telah banyak memperoleh kemajuan.
Berikut dibawah ini adalah t abel perbandingan tingkat konsistensi tanah dari
pengujian SPT ( Standart Penetration Test ), menurut Syarifudin Nasution, ITB dan
Bowles.
Tabel 2.2
Tingkat Konsistensi Tanah dari SPT (Syarifudin Nasution, ITB)
K onsistensi
N - SPT
Tanah Sangat Lunak
<2
Tanah lunak
2–4
Tanah Sedang / kaku
4–8
Tanah Keras
8 –16
Tanah Agak Keras
16 – 32
Tanah Sangat Keras
32 – 64
Tanah Keras M embatu
64 – 70
Batuan N
N
N
< 20
< 30
Lunak
70 – 80
Sedang
80 – 90
Keras
90 - 100
< 10
II - 10
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Sedangkan menurut Bowles, konsistensi tanah kohesif adalah sebagai berikut :
Tabel 2.3
Tabel nilai N-SPT (Bowles, JE, 1984)
Tanah Kohesif
N
<4
4-6
6 - 15
16 - 25
> 25
Konsistensi
Sangat
Lunak
Lunak
Sedang
Kenyal
( stiff )
Keras
Tabel 2.4

Tabel korelasi nilai Cc untuk mencari besarnya penurunan
MacamTanah
Nilai Cc
Gambut
1 - 4.5
Lempung Plastis
0.15 - 1
Lempung Kaku
0.06 - 0.15
Lempung Setengah Keras
0.03 - 0.06
Pasir Lepas
0.025 - 0.05
Pasir Padat
0.0005 - 0.01
Daya dukung berdasarkan Tes Sondir
Tes sondir disebut juga dengan Cone Penetration Test (CPT). Jenis tes ini
sering dilakukan untuk memperkirakan besarnya daya dukung tanah pada pondasi
dalam. Meskipun demikian, kadang -kadang digunakan juga untuk memperkirakan
daya dukung pondasi dangkal. Pengujian dilakukan dengan mendorong konus
(kerucut) kedalam tanah dan perlawanan tanah terhadap ujung konus maupun lekatan
II - 11
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
tanah terhadap selimut batang konus diukur, sehingga didapatkan nilai tahanan ujung
(qc) dan lekatan selimut (fs). Umumnya
pengukuran qc dan fs tersebut setiap
kedalaman 20 cm.
Uji sondir saat ini merupakan salah satu uji lapangan yang telah diterima oleh para
praktisi dan pakar geoteknik. Uji sondir ini telah menunjukkan manfaat untuk
pendugaan profil atau pelapisan (tanah karena jenis prilaku tanah telah dapat
diidentifikasikan dari kombinasi hasil pembacaan tahanan ujung dan gesekan
selimut). Salah satu data yang menerangkan deskripsi tentang lapisan tanah lunak
ialah data tentang konsistensi lapisa n tanah hasil percobaan lapangan. Konsistensi
tanah digunakan sebagai sesuatu yang mengidentifikasikan tentang kekuatan yang
ada pada massa tanah tersebut.
Tabel 2.5 Tingkat Konsistensi Tanah dari Sondir (Syarifudin Nasution, ITB)
Konsistensi
qu (kg/cm2)
Tanah Sangat Lunak
<3
Tanah Lunak
3 – 10
Tanah Agak Lunak
10 – 50
Tanah Sedang / Kaku
50 – 100
Tanah Agak Keras
100 – 200
Tanah Keras
> 200
II - 12
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Tabel 2.6 Skala Konsistensi dari sondir (Syarifudin Nasution, ITB).
0,03 qc < fs < 0,1 q c
Tanah lempung dan gambut
( qc < 10 kg/cm2, Sanglerat, 1972 )
Tanah lempung
0,025 qc < fs < 0,05 q c
( qc < 10 kg/cm2, Sanglerat, 1972 )
2.4 Pondasi
Pondasi adalah suatu struktur yang terletak pada bagian dasar bangunan yang
berfungsi sebagai penerus beban struktur yang ada diatasnya ke dal am lapisan tanah
keras atau lapisan tanah yang memiliki daya dukung yang baik.
Jenis-jenis pondasi dalam terdiri dari beberapa macam, diantaranya :
1. Pondasi tiang pancang
Pondasi tiang pancang adalah bagian –bagian dari konstruksi yang dibuat dari
kayu, beton, dan baja yang dapat digunakan untuk menstrasmisikan beban -beban
permukaan ketingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah dalam massa tanah.
Tiang pancang sering kali digunakan untuk mengontrol pergerakan tanah seperti
longsoran tanah. Dalam keadaa n bagaimanapun maka haruslah kita berhati -hati
didalam menentukan sifat -sifat tanah untuk kedalaman yang mungkin penting,
sehingga demikian dapat ditentukan dengan tepat pondasi pancang yang
diperlukan. Jika demikian halnya, maka baik jumlah yang berlebihan maupun
panjang yang berlebihan tidak akan ditentukan. Dan didalam pelaksanaan
konstruksi, tiang pancang umumnya dibuat secara berkelompok yang disebut
dengan konstruksi tiang kelompok.
II - 13
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Jenis-jenis dari pondasi tiang pancang a dalah :
a. Tiang pancang kayu.
b. Tiang pancang beton
Terdiri dari, tiang pancang beton pracetak ( precast) dan tiang pancang yang
dicor langsung ditempat.
c. Tiang pancang baja.
Keuntungan dari pemakaian tiang pancang adalah :
a. Bahan tiang dapat diperiksa sebelum pemancangan.
b. Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah.
c. Tiang dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam.
d. Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah glanuler.
Kerugian dari pemakaian tiang pancang adalah :
a. Penggembungan permukaan tanah dan gangguan tanah akibat pemancangan
dapat menimbulkan masalah.
b. Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan.
c. Pemancang sulit, bila diameter tiang terlalu besar.
d. Pemancangan menimbulkan gangguan suara, getaran dan deformasi tanah
yang dapat menimbulkan kerusakan pada bangunan sekitarnya.
e. Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu pengangkutan
dan pemancangan tiang.
2. Pondasi tiang bor.
Pondasi tiang bor adalah suatu pilar yang dibor dibuat dengan cara member
sebuah lobang silindris hingga pada kedalaman yang diinginkan dengan bantuan
II - 14
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
sebuah cetakan/casing yang terbuat dari plat baja dan kemudian diisi dengan
tulangan dan dicor beton. T iang ini, biasanya dipakai pada tanah yang stabil dan
kaku, sehingga memungkinkan untuk membentuk lubang yang stabil dengan alat
bor. Untuk melindungi tanah, agar tidak terjadinya kelongsoran/keruntuhan pada
saat pengeboran bisa diatasi dengan menggunak an larutan polimer yang dicampur
dengan air dan soda secukupnya.
Keuntungan dari penggunaan tiang bor adalah :
a. Tidak ada resiko kenaikan muka tanah.
b. Kedalam tiang dapat divariasikan.
c. Tanah dapat diperiksa dan dicocokkan dengan data labo ratorium.
d. Tiang dapat dipasang sampai kedalaman yang dalam, dengan diameter besar.
e. Penulangan tidak dipengaruhi oleh tegangan pada waktu pengangkutan dan
pemancangan.
Kerugian dari penggunaan tiang bor adalah :
a. Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan, bila tanah berupa
pasir atau tanah yang berkerikil.
b. Pengecoran beton sulit bila dipengaruhi air tanah karena mutu beton tidak
dapat dikontrol dengan baik.
c. Air yang mengalir kedalam lubang bor d apat mengakibatkan gangguan tanah,
sehingga mengurangi kapasitas dukung tanah terhadap tiang.
II - 15
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
2.4.1 Daya Dukung Pondasi Tiang
Daya dukung pondasi terdiri dari, daya dukung tiang tunggal dan tiang
kelompok. Beban-beban yang bekerja meliputi beban vertikal dan horizontal.
Untuk menentukan daya dukung batas suatu tiang tunggal dengan beban vertikal
dapat dihitung berdasarkan data -data penyelidikan tanah, cara kalender atau
dengan tes pembebanan ( loading test ) pada tiang. Cara kalender biasa d ilakukan
dengan mengadakan pencatatan besarnya penurunan tiang pada waktu
pemancangan (sepuluh pukulan terakhir). Dan tes pembebanan dilakukan dengan
cara memberikan beban diatas kepala tiang, kemudian besarnya penurunan yang
terjadi diukur dan dibuat gra fik tegangan penurunannya.
Sedangkan beban horizontal yang mungkin bekerja pada suatu pondasi tiang
adalah beban sementara, seperti beban angina, beban gempa, beban benturan
kapal pada dermaga dan beban tetap, seperti tekanan tanah aktif, tekanan air
tanah. Bila pada suatu tiang bekerja suatu gaya horizontal, maka perlu dilakukan
pemeriksaan momen-momen dan lenturan-lenturan yang terjadi dapat diterima
oleh tiang. Reaksi tiang terhadap suatu beban horizontal ditentukan sekali oleh
panjang tiang. Pada tiang pendek, kegagalan/kelongsoran disebabkan oleh
runtuhnya tanah disekeliling tiang, sedangkan tiangnya sendiri tidak rusak.
Pada tiang panjang, kegagalan/kelongsoran disebabkan oleh kerusakan struktural
pada tiang itu sendiri.
Untuk tiang kelompok, penentuan daya dukung vertikal sebuah tiang dalam
kelompok perlu dihitung dahulu faktor efisiensi dari tiang tersebut dalam
II - 16
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
kelompok, karena daya dukung vertikal sebuah tiang yang berdiri sendiri adalah
tidak sama besarnya dengan tiang yang berada dalam suatu kelompok. Daya
dukung sebuah tiang dalam kelompok adalah sama dengan daya dukung tiang
tersebut bila berdiri sendiri dikalikan dengan factor efisiensi.
Selain dari beban-beban yang bekerja, perlu kita periksa juga kondisi tanah yang
akan kita bangun pondasi, yaitu harus mampu memikul beban dari setiap
konstruksi yang diletakkan pada tanah tersebut tanpa kegagalan geser dan
penurunan yang dapat ditolerir untuk pondasi tersebut. Kebanyakan kegagalan
dasar yang dilaporkan terjadi dibawah tanggul atau konstruksi serupa dimana
faktor keamanan yang rendah dinggap memadai. Kerusakan konstruksi yang
disebabkan oleh perencanaan pondasi yang tidak memadai umumnya diakibatkan
oleh penurunan yang berlebihan. Akan tetapi, pada keadaan ini pun kerun tuhan
konstruksi jarang terjadi. Baik daya tahan geser dasar maupun penurunan harus
diselidiki untuk setiap konstruksi. kriteria penurunan akan menentukan
daya dukung yang diijinkan. Akan tetapi, pada beberapa kasus gaya geser
dasar membatasi gaya dukung ijin.
Daya dukung ultimit agak lebih sukar ditaksir untuk tanah yang terdiri dari
beberapa lapisan. Rekomendasi untuk daya dukung ijin q all yang harus dipakai
dalam perencanaan didasarkan pada pertimbangan penur unan dan pada daya
dukung ultimit. Daya dukung ultimit dibagi oleh faktor keamanan yang sesuai dan
didasarkan pada jenis tanah, ketelitian data, masukan baik informasi structural
maupun parameter tanah dan peringatan konsultan.
II - 17
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
2.4.2
Daya Dukung Pondasi Tian g Tunggal Berdasarkan Data Parameter Tanah.
a. Metode Statis Mayerhof
Mayerhof (1976), mengemukakan bahwa daya dukung titik tiang pada pasir
pada umumnya meningkat dengan nisbah antara kedalaman penanaman tiang
dan lebar tiang (Lb/D) dan mencapai nilai maksim um pada nisbah Lb/D =
(Lb/D)cr.
Berdasarkan
pada
variasi
(Lb/D) cr,
Mayerhof
(1976)
merekomendasikan prosedur berikut untuk menentukan daya dukung tiang
pada tanah granular.

Untuk daya dukung ujung tiang
Formula yang digunakan ialah :
Qp = A q . qp = Ap (cNc + q’.N q)
………..(Re f. 1)
Dimana :
Ap
= luas ujung tiang
qp
= tahanan titik satuan
q’
= tegangan vertical efektif pada ujung tiang
c
= kohesi tanah pada ujung tiang
Nc,Nq = faktor daya dukung

Daya dukung selimut tiang
Tahanan gesek atau tahan kulit tiang dapat ditulis sebagai berikut :
Qs =  p . L . f
………..(Re f. 1)
II - 18
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
 Untuk pasir
f = K’v tan 
 Untuk tanah lempung
a. Metode   f =  (’v + 2cu)
b. Metode   f =  . cu
c. Metode   f =  . ’v
Dimana :
p
= Keliling penampang tiang
L
= Panjang tiang
f
= Tahanan gesek satuan pada setiap kedalaman z
K
= Koefisien tekanan tanah
’v
= Tegangan vertical efektif

= Sudut gesek antara tiang-tanah
’v
= Nilai tengah tegangan vertical efekti untuk seluruh panjang tiang
cu
= Nilai tengah kuat gesek tak salur (konsep  = 0)

= Faktor adhesion empiris

= K tan R
R
= Sudut geser salur lempung remolded
 Untuk tanah lempung jenuh kondisi taksalur (  = 0 )
Qp = N c . cu . Aq = 9cu . Ap ………..(Re f. 1)
Dimana :
II - 19
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
cu
= Kohesi takalur untuk tanah dibawah ujung tiang
Ap
= Luas ujung tiang
Gambar 2.1 Nisbah penanaman kritis dan factor daya dukung
untuk berbagai sudut gesek ( Mayerhof )
II - 20
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
b. Metode Vesic, 1977
Vesic (1977) mengajukan sebuah metode untuk menghitung daya dukung
ujung tiang berdasarkan pada teori expansion of cavities. Merujuk pada teori
ini, dengan parameter tegangan efektif, didapat formula seperti dibawah ini :

Daya dukung ujung tiang (Qp)
 Untuk tanah lempung
Qp = A q . qp = Ap (cNc + ’o . N) ………..(Re f. 1)
Dimana :
’o =
N* =

1 + 2Ko . q’
3
3 N*
(1+2Ko)
’o
= Tegangan efektif rata-rata normal pada level ujung tiang
Ko
= Koefisien tekanan tanah diam = 1 – sin 
Nc , Nq
= Faktor daya dukung
Daya dukung selimut tiang (Qs)
Formula dari daya dukung selimut tia ng sama dengan formula daya
dukung pada metode statis Mayerhof, baik untuk tanah pasir jenuh
maupun tanah lempung.
Formula yang digunakan adalah :
Qs =  f p L
Dimana :
f = ά . Cu
………… (Ref 1 hal 76)
(lampirkan tabel faktor daya d ukung vesic)
II - 21
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Tabel 2.7 Faktor daya dukung untuk pondasi dalam, N*c dan N*
(Sumber, Vesic, 1977)
II - 22
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Tabel 2.8 Lanjutan
II - 23
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
c. Metode Coyle dan Castello, 1981
Coyle dan Castello (1981) telah mengana lisa sejumlah uji beban lapangan
bersekala besar pemancang pada tiang pasir. Untuk pasir, beban batas dapat
dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

Qu = Qp + Qs = q’.N *q . Ap + fAV . pL
………..(Re f. 1)
fAV = K . ’v tan 
Dimana :
q’ = tegangan vertical efektif pada ujung tiang .
fAV = tahanan gesek rata-rata untuk keseluruhan tiang.
K = koefisien tekanan tanah lateral.
’v = tekanan overburden efektif rata -rata.
 = sudut gesek antara dengan tiang ( 0,8  )
Ap = luas penampang ujung tiang.
N*q = factor daya dukung.
Persamaan Coyle dan Castello diatas dapat menghitung beban batas dengan
rentang kesalahan  30%.
2.4.3. Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data N -SPT

Metode Meyerhof (1956)
Mayerhof mengajukan metode untuk memperkirakan besarnya nilai tahanan
ujung dan tahan selimut berdasarkan data hasil uji SPT. Metode ini
menggunakan besarnya nilai N -SPT sebagai parameter.
Berikut formula yang diajukan oleh Mayerhof untuk menghitung besarnya
tahanan ujung tiang :
II - 24
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Qp = 40 . Nb . Ap
…………………..……(Re f. 2 hal. 43)
Dimana : Qp = tahanan ujung ultimit.
Nb = harga N-SPT pada elevasi ujung tiang.
Ap = luas penampang ujung tiang.
Sedangkan untuk menghitung tahanan selimut pada tiang pancang dapat
menggunakan formula sebagai berikut :
Qs = 0,2 . N . As
……….…………….(Re f.2 hal. 43)
Dimana : Qs = tahanan selimut ultimit.
N = harga N-SPT rata-rata.
As = luas selimut tiang.
Harga batas Nb adalah 40 dan harga batas untuk 0,2N adalah 10 t/m 2.
Maka didapat formula perhitungan daya dukung tiang yaitu :
Qu = 40 . Nb . Ap + 0,2 . N . As
…………....(Re f. 2 hal. 43)
Dimana :
Qu = daya dukung ultimit dari pondasi tiang.
Untuk tiang dengan desakan tanah yang kecil seperti tiang bor dan tiang baja
profil H, maka daya dukung selimut hanya diambil separuh dari formula
diatas yaitu :
Qs = 0,1. N . As
Jadi formula dari daya dukung tiang bor dan tiang baja profil H adalah :
Qu = 40 . Nb . Ap + 0,1 . N . As
……………(Re f. 2 hal. 43)
II - 25
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
2.4.4 Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Sondir (CPT)

Metode Schmertmenn – Nottingham (1975)
Dikarenakan menggunakan cara statik membutuhkan parameter tanah yang
pada umumnya tidak begitu ter sedia secara kontinu sepanjang tiang, maka
terdapat resiko dengan menggunakan parameter tertentu untuk mewakili suatu
lapisan tanah dengan kuat geser yang bervariasi. Kecenderungan baru saat ini
adalah dengan menggunakan data uji lapangan yang lebih be rsifat kontinu
secara langsung, yaitu data CPT (sondir) dan juga SPT.
Metode yang diberikan oleh Schmertmenn dan Nottingham (1975) ini hanya
berlaku untuk pondasi tiang pancang saja. Schmertmenn dan Nottingham
menganjurkan perhitungan daya dukung ujung p ondasi tiang mengikuti cara
Begemann, yaitu dengan meninjau perlawanan ujung sondir hingga jarak 8.D
di atas ujung tiang dan dari 0,7.D sampai 4.D dengan D adalah diameter atau
sisi tiang. Sehingga formula yang diberikan untuk menghitung daya dukung
ujng tiang adalah sebagai berikut :
qc1 + qc2
Qp =
. Ap
………………(Ref. 2, hal 42).
2
Dimana :
Qp = Daya dukung ujung tiang.
qc1 = Nilai q c rata-rata pada 0,7.D hingga 4.D di bawah ujung tiang.
qc2 = Nilai qc rata-rata dari ujung tiang hingga 8.D di atas ujung tiang.
Ap = Luas proyeksi penampang tiang
II - 26
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Apabila zona tanah lunak di bawah tiang masih ditemui pada kedalaman 4.D
sampai 10.D, maka perlu dilakukan reduksi terhadap nilai rata -rata tersebut.
Pada umumnya nilai perlawanan ujung tiang diambil tidak lebih dari 150
kg/cm2 untuk tanah pasiran dan tidak melebihi 100 kg/cm 2 untuk tanah pasir
kelanauan.
Sedangkan formula yang diberikan untuk menghitung daya dukung selimut
tiang adalah :
8. D
Qs = Ks,c
.
z o
z
. fs . A s +
8 .D
L

. fs . A s
…..….…Ref. 2, hal 42)
z  8. D
Dimana :
Ks,c = faktor reduksi dihitung berdasarkan total kedalaman tiang.
fs = gesekan selimut tiang
As = luas selimurt tiang
Factor reduksi tergantung pada jenis sondir, kedalaman (Z) dan nilai sesekan
selimut (f s) dan digunakan sesuai dengan jenis tanah yang sesuai.
Ks digunakan untuk tanah pasiran (gambar 2.2 ) sedangkan K c digunakan
untuk tanah kelempungan (gambar 2.2).
Apabila tanah terdiri dari beberapa lapisan pasir dan lempung, Schmertmann
menganjurkan untuk menghitung daya dukung setiap lapisan secara terpisah.
Namun perlu diingat bahwa nilai K s,c pada persamaan di atas dihitung
berdasarkan total kedalaman tia ng (lihat gambar di bawah ini).
II - 27
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Gambar 2.2 Faktor koreksi gesekan selimut tiang pada sondir
mekanis (Sumber : Nottingham, 1975)
Perhitungan daya dukung pondasi tiang tunggal pada Tugas Akhir ini, dihitung
berdasarkan 3 (tiga) data tanah, diantaranya :
1. Berdasarkan Data Uji Sondir, dihitung dengan menggunakan Metode
Schmertmenn – Nottingham (1975).
2. Berdasarkan Data Uji N-SPT, dihitung dengan menggunakan Metode Statis
Meyerhof (1956).
3. Berdasarkan Data Parameter Tanah, dihit ung dengan menggunakan Metode
Statis Meyerhof dan Vesic.
II - 28
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Untuk Metode Coyle dan Castello pada pondasi tiang tunggal berdasarkan
Paramater Tanah hanya sebagai teori penunjang, tetapi tidak dipergunakan dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
2.4.5. Efisiensi dan Daya Dukung Pada Kelompok Tiang
Dalam kita menentukan daya dukung kelompok tiang tidak hanya meninjau
daya dukung sebuah tiang tunggal kemudian dikalikan dengan banyaknya tiang
dalam kelompok, sebab daya dukung kelompok tiang belum tentu sama dengan
daya dukung sebuah tiang tungal dikalikan dengan jumlah tiang dalam
kelompok. Pada kelompok tiang, jika jarak masing -masing tiang adalah cukup
besar, maka daya dukung vertical masing -masing tiang dapat dianggap sama
besar dengan daya dukung sebuah tiang tunggal. Akan tetapi jika jarak antara
tiang-tiang mengecil sampai suatu batas tertentu, sekelompok tanah yang berbeda
diantara tiang-tiang akan naik karena terdesak oleh tiang -tiang yang dipancang
terlalu berdekatan. Hal ini yang mengakibatkan daya dukungnya berkurang.
Perlu diperhatikan bahwa walaupun persamaan kapasitas tiang adalah untuk
tiang tunggal, namun dalam pelaksanaannya jarang digunakan sebuah tiang
tunggal. Umumnya paling sedikit dua atau tiga tiang yang digun akan dalam
sebuah kelompok, dikarenakan masalah eksentrisitas yang kurang baik. Meskipun
pada tiang yang berdiameter besar atau untuk beban yang ringan sering digunakan
pondasi tiang tunggal untuk memikul kolom atau struktur beban di atas, lazimnya
beban kolom dari struktur atas ini dipikul oleh kelompok tiang. Bila beberapa
tiang pancang dikelompokan, maka wajar jika diperkirakan bahwa tekanan -
II - 29
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
tekanan tanah (gesekan selimut atau tahanan ujung) yang dikembangkan dalam
tanah sebagai daya dukung tiang akan saling overlapping. Dengan terjadinya
overlapping tersebut, akan mengakibatkan pergeseran tanah atau akan mengalami
kegagalan struktur akibat beban kerja struktur. Untuk menghindari terjadinya
overlapping,
maka
jarak
tiang
pancang
harus
diperbe sar
dengan
memperhitungkan jarak-jarak yang praktis agar bisa efisien, karena biasanya
diatas tiang pancang kelompok akan dipasang pile cap yang dicor guna
meneruskan beban-beban yang digunakan pada semua tiang pancang.
Berikut ini adalah formula ya ng dapat digunakan untuk menghitung daya dukung
kelompok tiang :
1. Menentukan jumlah total dari daya dukung seluruh tiang.
Qult = m . n . (Q p + Qs)
= m . n . [(A p . qp) + Σ (p . ΔL . f s)] ………. (Re f. 2 hal. 78)
2. Menentukan daya dukung dari blok tiang kelompok.
Qult = Lg . Bg . qc +  [ 2.(Lg + Bg) . L fs ] ……. (Re f. 2 hal. 78)
Dimana :
Ap = luas penampang tiang tunggal
p = keliling tiang
ΔL= panjang segment tiang
qp = daya dukung ujung tiang
fs = tahanan selimut
Lg = panjang blok
Bg = lebar blok
II - 30
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Efisiensi tiang tergantung pada beberapa faktor diantaranya adalah :
1. Jumlah tiang, panjang, diameter, pengaturan dan jarak antar as tiang.
2. Metode pengalihan beban (gesekan selimut atau tahanan ujung).
3. Prosedur pelaksanaan konstruksi (tiang pancang/tiang bor ) dan jenis tanah.
4. Jangka waktu setelah pemancangan.
5. Interaksi antar pile cap dan tanah permukaan.
Formula yang digunakan dalam menghitung efisiensi tiang kelompok terdiri dari :
1. Formula Sederhana
2 . (m + n – 2) .s + 4 . D
Eg =
P.m.n
2. Formula Converse-Labarre
(n – 1) , m + (m – 1) . n
Eg = 1 – θ
90 . m .n
3. Formula Feld
13
4.
11
+ 4.
16
8
+
16
16
Eg =
= 0,722
9
Dimana :
m = jumlah tiang pada deretan baris
n = jumlah tiang pada deretan kolom
s = jarak antar tiang
D = diameter atau sisi tiang
II - 31
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
P = keliling dari penampang tiang
θ = tan -1 (D/s) ………dalam derajat.
Keuntungan dari penggunaan kelompok tiang adalah :
1. Tiang tunggal tidak mempunyai kapasitas yang cukup untuk menahan beban
kolom.
2. Kegagalan dari sebuah tiang dapat diminimalis oleh adanya tiang yang lain.
3. Pemancangan tiang atau inst alasi tiang bor dapat meleset (sampai dengan 15
cm ) dari posisinya.
Gambar 2.3 Pondasi Tiang Kelompok pada Timbunan
2.4.6 Kelompok Tiang pada Tanah Lempung
Daya dukung batas pada kelompok tiang pada tanah lempung didasarkan p ada
aksi blok yaitu jika kelompok tersebut berperan sebagai blok.
Daya dukung tiang dihitung sebagai berikut :
II - 32
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
 Tentukan jumlah total kapasitas kelompok tiang.
Qu = m .n (Qp + Qs) = m.n (9Ap.cu + .cu.p.L)
……..(Re f. 1)
 Tentukan daya dukung blok berukuran L x B g x Lg
Qu = Lg . Bg. cu. N*c +  [2(Lg + Bg) cu . L]
. ..…..(Re f. 1)
Bandingkan kedua besaran diatas, harga daya dukung diambil nilai yang lebih
kecil.
Dimana :
Ap = luas penampang (m 2)
m = jumlah tiang pada deret baris
n
= jumlah tiang
p
= keliling tiang (m)
L = panjang pembebanan (m)
N *c = faktor daya dukung (diperoleh dari grafik Bjerrum dan Eide’s)
c u = kuat geser undrained (kg/cm 2)
2.4.7
Penurunan Pondasi Tiang
2.4.7.1 Penurunan Pondasi Tiang pada Tanah Pasir
Penurunan pondasi tiang pada tanah pasir dapat dibedakan menjadi dua yaitu
penurunan pondasi tiang tunggal dan tiang kelompok, yang dapat
dihitung
dengan beberapa formula yang telah diketahui. Untuk mengontrol suatu
perencanaan dari pembangunan gedung didaerah Jakarta, PEMDA DKI Jakarta
melalui UU No.7 tahun 1991, tentang bangunan dalam wilayah DKI Jakarta
mengatur tentang penurunan m aksimum yang diijinkan.
II - 33
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Tabel 2.9 Penurunan maksimum pada pondasi bangunan
No
Total Penurunan
Jenis Pondasi
Tanah Pasir
Tanah Lempung
1
Pondasi setempat
4,0 cm
6,5 cm
2
Pondasi pelat lantai
7,5 cm
15 cm
3
Pondasi beton bertulang
7,5 cm
15 cm
untuk silo menara air dsb
2.4.7.2
Penurunan Pondasi Tiang Tunggal
Perkiraan penurunan yang terjadi pada pondasi tiang merupakan masalah
yang rumit yang disebabkan oleh beberapa faktor, seperti terjadinya gangguan
pada tegangan tanah pada saat pemancangan dan ketidakpastian mengenai
distribusi dan posisi pengalihan beban ( load transfer) dari tiang ke tanah. Karena
penurunan dipengaruhi mekanisme pengalihan beban, maka penyelesaian untuk
perhitungan penurunan bersifat pendekatan.
Pada tanah pasir ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk
memperkirakan settlement yang akan terjadi, diantaranya adalah :

Metode Semi Empiris
S = SS + SP + SPS
………..(Re f. 1)
Dimana : S = Penurunana total pondasi tiang tunggal
SS = Penurunana akibat deformasi aksial tunggal
SP = Penurunan dari ujung tiang
SPS = Penurunan tiang akibat beban yang dialihkan sepanjang tiang
II - 34
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Ketiga komponen diatas dihitung secara terpisah dengan menggunakan
formula-formula berikut:
Ss 
Q
p
  s .Qs  L
Ap  E p
………..(Re f. 1)
Dimana : Qp = Daya dukung ujung tiang
Qs = Daya dukung selimut tiang
L = Panjang tiang
Ap = Luas penampang tiang
E = Modulus elastisitas tiang
αs = Koefisien yang harganya tergantung pada distr ibusi gesekan
selimut sepanjang tiang
Sp 
C v .Q p
D.q p
Dimana:
Cv = Koefisien Vesic
Qp = Daya dukung ujung tiang
Qp = Daya dukung batas diujung tiang persatuan luas
D = Diameter tiang
q D
S ps   s 
 p.L  Es
Dimana:
1  Vs 
I ws
 qs 

 = Gesekan rata-rata yang bekerja sepanjang tiang
 p.L 
P = Keliling tiang
L = Panjang tiang yang terbenam
II - 35
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
D = Diameter tiang
Es = Modulus elastisitas tanah
Vs = poisson ratio tanah
Iws = factor pengaruh = 2 + 0.35

Metode Empiris
S
D

100
Dimana:
Q.L
AP .E p
S = Penurunan total kepala tiang (inchi)
Q = Beban kerja (lbs)
Ap = Luas penampang tiang
D = Diameter tiang (inchi)
L = Panjang tiang
Ep = Modulus elastisitas tiang
2.4.7.3 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok
Penurunan kelompok tiang umumnya lebih besar daripada pondasi tiang
tunggal karena pengaruh tegangan pada daerah yang lebih luas dan lebih dalam.
Metode yang digunakan yaitu:

Metode Vesic (1977)
Vesic (1977) memberikan fo rmula sederhana sebagai berikut:
Sg  s
Bg
………………...(Re f. 1)
D
II - 36
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Dimana:
s = Penurunan pondasi tiang tunggal
Sg = Penurunan kelompok tiang
Bg = Lebar kelompok tiang
D = Diameter tiang tunggal

Metode Meyerhoff (1976)
Untuk menghitung penurunan tiang kel ompok di dalam pasir atau kerikil,
Meyerhoff (1976) memperkenalkan hubungan empiris yang sederhana yaitu
berdasarkan data N-SPT dan sondir (CPT).
a. Menggunakan data N-SPT
S g e  mm  
Dimana :
0.92.q
B g .I
N corr
Lg dan Bg = Panjang dan lebar tiang kelompok
Ncorr
= N-SPT koreksi rata-rata dalam daerah
(sedalam B g dibawah ujung tiang)
I
= faktor pengaruh
L
= Panjang tiang yang tertanam
b. Menggunakan data sondir (CPT).
Dengan cara yang sama, penurunan tiang kelompok dapat juga
dihubungkan dengan CPT sebagai:
S g e  
q.Bg .I
Dimana:
2qc
qc = nilai CPT rata-rata pada daerah penurunan
II - 37
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Gambar 2.4 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok
2.4.7.4. Penurunan Pondasi Tiang Pa da Tanah Lempung
Penurunan pondasi tiang pada tanah kohesif terdiri atas dua komponen yaitu:
1. Penurunan seketika (short time settlement) yang terjadi segera setelah beban
bekerja.
2. Penurunan jangka panjang atau penurunan konsolidasi yang terjadi secara
berangsur-angsur bersamaan dengan disisipi tekanan air pori.
Untuk
penurunan seketika, metode yang berlaku pada pasir juga dapat
ditetapkan
II - 38
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan

Metode Konvensional
a. Untuk lempung terkonsolidasi normal
Sg  
cc .H
1  eo
  '  
Log 
'
 

 ………..(Re f. 1)

b. Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan:
σ‘+Δσ ≤σ‘p
c .H
Sg   r
1  eo
  '  
Log 
'
 

 ………..(Re f. 1)

c. Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan:
σ‘<σ‘p<σ‘ +Δσ
Sg  
Dimana:
cr .H
1  eo
 'p 
c .H
Log  '  +  c
1  eo
  
  '  
Log 
'
 



σ = Tegangan efektif rata -rata pada tiap lapisan tanpa
pembebanan
 
L
g
Qug
 z
B
g
 z
Penambahan beban akibat beban luar ( overburden
pressure)
σ'p = Tekanan pra konsolidasi ( preconsolidated pressure)
cc = Indeks pemampatan tanah (compression index)
cr = Indeks pemuaian tanah (sweeling index)
eo = Angka pori awal
ΔH = Tebal lapisan tanah
II - 39
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Qug = Beban yang bekerja pada kelompok tiang
Bg = Lebar efektif ppondasi kelompok
Lg = Panjang efektif pondasi kelompok
Sg = Penurunan akibat proses konsolidasi
2.5
Gaya Gesek Kulit Pada Tiang Pondasi
a. Gaya Gesek Kulit Positif
Gaya gesek positif sifatnya memberi daya dukung tambahan dan
mengurangi beban aksial pada tiang pondasi. Dan gaya gesek bisa terjadi
sepanjang tiang maupun sebagian tiang saja. Untuk pondasi tiang friksi ( friction
pile) gaya gesek positif terjadi disepanjang tiang apabila letak tanah keras
sangat dalam sekali, sehingga daya dukungnya didasarkan atas gesekan tiang
yang terjadi antara tanah lunak dengan p ermukaan tiang,
Menurut Zeevaet (1983), menerangkan bahwa tes pondasi tiang
jenis tiang friksi (friction pile), pada kondisi tanah yang impermeabel dengan
harga
kekuatan
geser
yang
berbeda -beda
di
setiap
lapisan
dan
kompresibilitasnya. Ketika pondasi tiang diberikan beban penuh, maka gaya
gesek kulit (gaya gesek positif) akan bekerja keseluruh lapisan disepanjang
tiang pondasi. Akibat dari pemancangan adalah hilangnya gaya geser.
Gaya gesek positif bisa terjadi disepanjang tiang, tergantung da ri
hilangnya
kekuatan
tanah
( loss of shear strength ), semakin
besar
kehilangan gaya geser, maka akan semakin kecil pula gaya gesek positif yang
akan bekerja, begitu juga sebaliknya. Setelah proses pemancangan selesai, maka
II - 40
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
akan timbul kembali kekuatan geser, yang diakibatkan oleh konsolidasi tanah
disekitar tiang pondasi dikarenakan adanya proses pembentukan kembali
(remoulding) dari struktur tanah. Pada saat beban bekerja pada pondasi tiang
friksi, tanah akan mendukung pondasi dengan gay a gesek positif. Dan pada
saat yang bersamaan, maka terjadilah peningkatan tegangan vertical disekitar
tiang pondasi.
Gambar 2.5 Peningkatan tegangan vertical sekitar pondasi
b. Gaya Gesek Kulit Negatif
Salah satu masalah yang harus diperh atikan dalam perencanaan pondasi
tiang adalah kemungkinan terjadinya seretan ke bawah atau downdrag pada
tiang Seretan ini biasanya dikenal sebagai gaya hisap atau gesekan selimut
II - 41
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
negative (negative skin friction). Pada berbagai keadaan, khu susnya pada
tanah lempung distribusi penurunan tanah akan berubah terhadap waktu karena
adanya perubahan tekanan pori yang mengakibatkan konsolidasi pada tanah.
Berkaitan dengan penyebab penurunan tanah, besarnya gesekan selimut
negatif bertambah dengan be sarnya gerakan relatif antara selimut tiang dan
tanah. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan penurunan tanah
antara lain adalah:
1. Profil tanah dan elevasi air tanah.
2. Sifat-sifat tanah (sifat kompresibilitas dan konsolidasi dari tanah)
3. Besarnya beban dan lamanya pembebanan
Mekanisme timbulnya gesekan selimut negatif pada pondasi tiang adalah
apabila sebuah tiang berada dalam tanah timbunan yang cukup tebal yang masih
mengalami pemampatan atau pada tanah timbunan yang ditempatkan di atas
lapisan
tanah lempung
yang
kompresibel dan jenuh air, maka tanah
cenderung akan memampat dan bergerak ke bawah. Akibat dari beban
timbunan, akan terjadi peningkatan tekanan air pori sehingga tanah tersebut
akan mengalami konsolidasi serta penurunan. Jika penurun an tanah disekitar
tiang lebih besar dari pada penurunan tiang, maka akan timbul gesekan antara
selimut tiang dengan tanah kea rah bawah yang menyebabkan tiang tertarik ke
bawah. Gaya geser kebawah ini dikenal sebagai gaya hisap, gesekan selimut
negatif (negative skin friction) atau downdrag.
II - 42
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Gambar 2.6 Skema gesekan negative pada pondasi tiang
2.6
Daya Dukung Lateral
Dalam
merancang
suatu
struktur
pondasi
tiang,
haruslah
kita
memperhitungkan beban -beban horizontal atau lateral, seperti : beban angin,
tekanan tanah lateral, beban gelombang air, benturan kapal dan lain -lain.
Besarnya beban lateral yang harus didukung pondasi tiang bergantung pada
rangka bangunan yang mengirimkan gaya lateral tersebut ke kolom bagian
bawah. Jika tiang dipasang vertikal dan dirancang untuk mendukung beban
II - 43
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
horizontal yang cukup besar, maka bagian atas dari tanah pendukung harus
mampu menahan gaya tersebut, sehingga tiang -tiang tidak mengalami gerakan
lateral yang berlebihan. Karena itu, tia ng-tiang perlu dihubungkan dengan
gelagar-gelagar horizontal yang berfungsi sebagai penahan gaya lateral,
biasanya berupa ruang bawah tanah atau balok -balok pengikat digunakan untuk
menyebarkan beban horizontal ke seluruh tiang.
Gaya lateral yang terjadi pada tiang bergantung pada kelakuan atau tipe
tinag, jenis tanah, penanaman ujung tiang kedalam pelat penutup kepala tiang
(pile cap), sifat gaya-gaya dan besar defleksi.
Dalam menganalisis gaya lateral, tiang -tiang perlu dibedakan menurut
model ikatannya dengan pelat penutup tiang. Karena, model ikatan tersebut
sangat mempengaruhi kelakuan tiang dalam mendukung beban lateral. Model
ikatan tiang terhadap pelat penutup tiang dibedakan menjadi 2 tipe :
1. Tiang ujung jepit ( fixed end pile ).
2. Tiang ujung beban ( free end pile ).
McNulty (1956) mendefinisikan tiang ujung jepit ( fixed end pile ) sebagai
tiang yang ujung atasnya terjepit (tertanam) dalam pelat penutup kepala tiang
paling sedikit sedalam 60 cm, sedangkan untuk tiang yang bagian atasnya
tidak terjepit atau terjepit kedalam pelat penutup kepala tiang kurang dari 60 cm
termasuk tiang ujung bebas ( free end pile ).
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini :
II - 44
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Gambar 2.7 Model ikatan tiang dengan pelat penutup kepala tiang
( a ) Tiang ujung bebas
( b ) Tiang ujung jepit
Pelat penutup kepala tiang
(pile cap)
Pelat penutup kepala tiang
(pile cap)
d' > 60
cm
d' < 60
cm
D
TIANG
PANCANG
TIANG
PANCANG
D
Tabel 2.10 Nilai-nilai koefisien variasi modulus ( nh) untuk tanah
kohesif ( Poulus dan Davis, 1980 )
nh
Tanah
Lempung terkonsolidasi
normal lunak
Lempung terkonsolidasi
normal organik
Gambut
Loess
(kN/m3) Referensi
166 - 3518
Reese dan Matlock (1956)
277 - 554
111 - 277
Davisson - prakash (1963)
Peck dan Davissonn (1962)
111 - 831
55
27,7 - 111
Davisson (1970)
Davisson (1970)
Wilson dan Hilts (1967)
8033 - 11080 Bowles (1968)
Tabel 2.11 Kriteria tiang kaku dan tiang tidak ka ku untuk tiang ujung
bebas ( Tomlinson, 1977 )
Modulus tanah (K ) betambah
dengan kedalaman
Modulus Tanah
(K ) konstan
Kaku (ujung bebas)
L < 2T
L < 2R
Tidak kaku (ujung bebas)
L > 2T
L > 3,5R
Tipe tiang
II - 45
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
Gambar 2.8
Grafik kapasitas ultimit untuk tiang panjang pada tanah
kohesif ( sumber : Broms, 1964)
2.7.
Faktor Keamanan
Faktor keamanan merupakan nilai banding antara beban den gan kekuatan
bahan. Namun kedua besaran nilai banding ini tidak diketahui secara pasti,
sehingga peraturan atau pengalaman sangat diutamakan untuk mendapat nilai
yang sesuai.
Dalam perencanaan pondasi, nilai faktor keamanan didapat dengan
membagi gaya yang dapat ditahan oleh tiang dengan daya dukung yang
II - 46
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
diijinkan. Besarnya beban yang bekerja harus lebih kecil dari daya dukung ijin
tersebut agar pondasi dapat dinyatakan aman untuk memikul beban.
Pernyataan diatas dapat dicontohkan dengan mencari faktor keamanan untuk
gaya lateral yaitu:
FS = Tahanan lateral (daya dukung) ultimit
Gaya lateral ultimit
> 1.10
Pada perencanaan struktur untuk menentukan besarnya faktor keamanan
didasarkan pada asumsi bahw a beban yang bekerja pada struktur yang akan
direncanakan melebihi dari sebenarnya, atau bisa disebut beban berfaktor.
Sedangkan desain kekuatan yang lebih kecil dari yang sebenarnya, atau bisa
disebut dengan pengurangan atau reduksi kekuatan bahan.
2.8.
Pelat Penutup Tiang ( Pile Cap )
Didalam kita merancang pelat penutup tiang ( pile cap ), tiang-tiang
sebaiknya dipasang dengan bentuk geometric yang tersusun baik. Hal ini
dilakukan guna untuk menaggulangi tegangan pada pelat penutup tiang
yang terlalu besar.
Apabila beban sentris, maka tiang -tiang didslsm kelompoknya akan mendukung
beban aksial yang sama. Dalam hitungan, tanah dibawah pelat penutup tiang
dianggap tidak mendukung beban sama sekali.
Apabila beban eksentri s atau beban sentris namun diikuti oleh momen,
perancangan pelat penutup tiang dilakukan dengan anggapan :
1. Pelat penutup tiang sangat kaku.
II - 47
Bab II Dasar-dasar teori perencanaan
2. Ujung atas tiang menggantung pada pelat penutup ( pile cap ). Karena itu,
tidak ada momen lentur yang diakibatkan oleh pelat penutup ke tiang.
3. Tiang merupakan kolom pendek dan elastis. Karena itu distribusi tegangan
dan deformasi membentuk bidang rata.
II - 48