BAB 2

Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2-1
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Umum
Pondasi adalah konstruksi yang menghubungkan suatu struktur dengan tanah,
dimana tanah berfungsi sebagai penopangnya. Untuk membangun suatu struktur
bangunan perlu direncanakan pondasi yang mampu menghubungkan struktur
bangunan dengan tanah secara baik.
Pondasi harus memenuhi dua persyaratan dasar, antara lain :
a. Faktor keamanan terhadap keruntuhan geser (shear failure) dari tanah
pendukung harus memadai.
b. Penurunan pondasi dapat terjadi dalam batas toleransi dan penurunan
sebagian (differential settlement) tidak boleh mempengaruhi fungsi struktur.
Terdapat 2 klasifikasi pondasi, yaitu :
a. Pondasi dangkal
Adalah pondasi yang memindahkan beban langsung ke lapisan permukaan
tanah. Pada prinsipnya pondasi dangkal hanya mengandalkan tahanan
ujungnya saja, karena tahanan gesek dindingnya (tahanan selimut) kecil.
Yang termasuk jenis pondasi dangkal adalah pondasi telapak (spread footing),
pondasi memanjang (continous footing) dan pondasi rakit (mat foundation).
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2-2
b. Pondasi dalam
Adalah pondasi yang meneruskan beban struktur ke lapisan tanah keras atau
batuan yang terletak relatif jauh dari permukaan. Pada prinsipnya pondasi
dalam dapat mengandalkan tahanan ujung dan tahanan gesek dindingnya
(tahanan selimut). Yang termasuk jenis pondasi dalam adalah pondasi
sumuran dan pondasi tiang.
Kolom
Dinding
(b)
(a)
Kolom
Rakit
(c)
Pilar
Jembatan
Sumuran
(d)
Kolom
Tiang
(e)
Gambar 2.1 Macam-macam Tipe Pondasi
(a) Pondasi Memanjang ;
(b) Pondasi Telapak
(c) Pondasi Rakit
(d) Pondasi Sumuran
(e) Pondasi Tiang
(Sumber : Hary Christiady Hardiyatmo, 2002)
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2-3
Untuk membantu memilih jenis pondasi, Peck (1953) memberikan rumus
digunakan yaitu :
a. Untuk pondasi dangkal
D
≤1
B
(2.1)
b. Untuk pondasi dalam
D
>4
B
(2.2)
M
M
P
P
V
V
D
B
D
(a)
B
(b)
Gambar 2.2 Peralihan Gaya Pada Pondasi
(a) Dangkal
(b) Dalam
(Sumber : Coduto, 1994)
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2.2
2-4
Pondasi Tiang
Fungsi umum pondasi tiang adalah :
a. Untuk memikul beban struktur atas dan menyalurkannya ke tanah pendukung
yang kuat
b. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman
tertentu, sehingga pondasi bangunan dapat memberikan dukungan yang
cukup untuk menahan beban dengan menggunakan gesekan dinding tanah
sekitar
c. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi gaya angkat (up-lift) pada
pondasi atau dok dibawah muka air akibat momen guling atau tekanan
hidrostatis
d. Untuk menahan gaya horisontal dan gaya yang arahnya miring
e. Untuk memadatkan tanah pasir agar daya dukung tanah bertambah
f. Untuk mengurangi penurunan (sistem tiang-rakit dan cerucuk)
g. Untuk memberikan tambahan faktor keamanan, khususnya pada kaki
jembatan yang dapat mengalami erosi
h. Untuk menahan longsor, misalnya pada tanah yang mudah tergerus air
Pondasi tiang memperoleh daya dukungnya dari gesekan antara selimut tiang
dengan tanah dan dari tahanan ujungnya, oleh karena itu pondasi tiang dibedakan
atas :
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2-5
a. Tiang dukung ujung (end bearing pile)
Adalah tiang yang daya dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang.
Umumnya tiang dukung ujung berada pada zona tanah lunak di atas lapisan
tanah keras.
b. Tiang gesek (friction pile)
Adalah tiang yang daya dukungnya lebih ditentukan oleh gaya gesek tiang
dengan dinding tanah di sekitarnya.
Pondasi tiang dapat dibedakan menjadi 3 kategori sebagai berikut :
a. Tiang perpindahan besar (large displacement pile), yaitu tiang berlubang
dengan ujung tertutup yang dipancang ke dalam tanah, sehingga
menyebabkan terjadinya perpindahan volume tanah yang relatif besar. Yang
termasuk dalam kategori tiang perpindahan besar (large displacement pile)
adalah tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang, dan tiang baja
bulat.
b. Tiang perpindahan kecil (small displacement pile), yaitu tiang berlubang
dengan ujung tertutup yang dipancang ke dalam tanah, sehingga
menyebabkan terjadinya perpindahan volume tanah yang relatif kecil. Yang
termasuk dalam kategori tiang perpindahan kecil (small displacement pile)
adalah tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang beton prategang
berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja profil H, tiang baja bulat dengan
ujung terbuka, dan tiang ulir.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2-6
c. Tiang tanpa perpindahan (non-displacement pile) terdiri dari tiang yang
dipasang ke dalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah. Yang
termasuk dalam kategori tiang tanpa perpindahan adalah tiang bor, yaitu tiang
yang pengecorannya dilakukan langsung dalam lubang hasil pengeboran
tanah.
Klasifikasi tiang berdasarkan jenis bahan tiang dan pembuatannya terdiri atas 5
kategori yaitu :
a. Pondasi tiang kayu
Jenis pondasi tiang yang paling primitif adalah tiang kayu. Pondasi jenis ini
mudah diperoleh, dapat dipotong sesuai dengan panjang yang diinginkan,
dan pada kondisi lingkungan tertentu dapat bertahan lama, akan tetapi tiang
kayu dapat mengalami pembusukan atau rusak akibat dimakan serangga.
Tiang kayu diperoleh dari pohon yang berdiameter 150 - 400 mm dan
panjang 6 - 15 m. beban maksimum yang dapat dipikul oleh tiang kayu
tunggal adalah sekitar 270 – 300 kN. Pondasi tiang kayu sangat cocok
digunakan sebagai tiang gesekan. Tiang ini umumnya mengalami kerusakan
ringan saat dipancang, sehingga tidak direkomendasikan untuk digunakan
sebagai tiang tahanan ujung pada tanah pasir padat atau tanah berbatu.
Untuk mengatasi kerusakan pada pemancangan pondasi tiang kayu dapat
ditempuh cara sebagai berikut :
•
Menggunakan palu ringan
•
Pada ujungnya diberi gelang baja, cincin besi dan sepatu dari besi
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
•
2-7
Sebelum pemancangan dilakukan pemboran (pre-drilling)
b. Pondasi tiang baja
Pondasi tiang baja umumnya berbentuk pipa atau profil H dan umumnya
tiang jenis ini ringan, kuat, mampu menahan beban yang berat dan
penyambungan tiang dapat dilakukan dengan sangat mudah. Tiang baja pipa
dapat dipancang dengan bagian ujung tertutup maupun terbuka. Berdasarkan
pengalaman, bentuk ujung terbuka lebih menguntungkan dari segi kedalaman
penetrasi dan dapat dikombinasi dengan pemboran bila diperlukan. Selain
itu, tanah yang berada pada bagian dalam pipa dapat dikeluarkan dengan
mudah dan dapat diisi kembali dengan beton jika diinginkan.
Untuk penetrasi ke dalam tanah berbatu disarankan menggunakan tiang baja
profil H., karena jenis ini tidak banyak mendesak volume tanah dan tidak
menyebabkan penyembulan. Tiang pipa memiliki inersia lebih tinggi
daripada tiang H, sehingga dapat digunakan untuk memikul beban lateral
yang besar.
Tipe lain dari tiang baja yang digunakan untuk memikul beban ringan adalah
screw pile yang pemasangannya dilakukan dengan cara memutar tiang
tersebut ke dalam tanah tanpa adanya penggalian. Tiang ini dapat digunakan
untuk semua jenis tanah dan paling sering digunakan untuk menahan tarik
(tension piles). Kelemahan dari tiang baja adalah memiliki sifat korosi
terhadap asam maupun air.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2-8
c. Pondasi tiang beton pracetak
Bentuk penampang tiang ini dapat berbagai rupa namun umumnya berbentuk
lingkaran, persegi empat, segi tiga dan oktagonal. Pembuatan tiang beton
pracetak adalah dengan cara dicetak di lokasi tertentu, kemudian diangkut ke
lokasi pembangunan. Tiang beton pracetak dapat dibuat berlubang maupun
tidak. Tiang beton pracetak dibuat berlubang dengan tujuan untuk
menghemat berat tiang itu sendiri. Ukuran yang biasa dipakai untuk tiang
yang tidak berlubang adalah berkisar antara 20 sampai 60 cm, sedangkan
untuk tiang yang bagian tengahnya berlubang diameternya dapat mencapai
140 cm. Panjang tiang beton pracetak yang tidak berlubang biasanya berkisar
antara 20 sampai 40 m, sedangkan untuk tiang beton pracetak yang bagian
tengahnya berlubang panjang tiang dapat mencapai 60 m.
Pondasi tiang beton pracetak dirancang agar mampu menahan gaya dan
momen lentur yang timbul pada saat pengangkatan dan tegangan-tegangan
saat pemancangan disamping beban yang harus dipikul. Tipe tiang ini dapat
bersifat sebagai tiang gesekan maupun tiang tahanan ujung.
Keuntungan tiang beton pracetak adalah sebagai berikut :
•
Bahan tiang dapat diperiksa sebelum dipasang
•
Prosedur pemasangan tidak dipengaruhi oleh air tanah
•
Tiang dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam
•
Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah granuler
Adapun kerugian dari tiang beton pracetak, yaitu :
•
Penggembungan tanah akibat pemancangan dapat menimbulkan masalah
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2-9
•
Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan
•
Bila diameter tiang terlalu besar akan sulit dilakukan pemancangan
•
Pemancangan tiang dapat mempengaruhi bangunan di sekitarnya
•
Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu
pengangkutan dan pemancangan tiang
d. Pondasi tiang beton cast-in-situ
Seluruh pengerjaan pondasi jenis ini dilakukan di lokasi pembangunan.
Tiang beton cast-in-situ terdiri dari 2 tipe, yaitu :
•
Tiang berselubung pipa
Pada jenis ini, pipa baja dipancang terlebih dahulu ke dalam tanah
kemudian dimasukkan ke dalam lubang bor dan dicor. Pipa baja yang ada
di lubang bor dan telah dicor dibiarkan didalam tanah. Yang termasuk
jenis ini adalah tiang standard Raymond.
•
Tiang tidak berselubung pipa
Pengerjaan tiang ini sama dengan tiang berselubung pipa hanya saja pipa
baja yang telah dicor ditarik keluar. Yang termasuk jenis tiang ini adalah
tiang Franky
e. Pondasi tiang beton pratekan
Tiang beton pratekan memiliki kekuatan yang lebih tinggi dan memperkecil
kemungkinan kerusakan saat pengangkatan dan pemancangan. Tiang jenis
ini sangat cocok untuk kondisi dimana dibutuhkan tiang yang panjang dan
memiliki daya dukung yang tinggi.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 10
f. Pondasi tiang komposit
Pondasi tiang komposit merupakan gabungan antara dua material yang
berbeda, misalnya material baja dengan beton, material kayu dengan beton.
Kesulitannya hanya pada ikatan antara kedua material tersebut terutama pada
material kayu - beton sehingga jenis ini ditinggalkan. Ikatan antara bahan
baja dan beton cukup baik.
2.2.1 Persyaratan Pondasi Tiang
Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh suatu pondasi tiang yaitu :
a. Beban yang diterima oleh pondasi tidak melebihi daya dukung tanah maupun
tegangan yang melebihi kekuatan bahan tiang untuk menjamin keamanan
bangunan.
b. Pembatasan penurunan yang terjadi pada bangunan dengan nilai penurunan
maksimum yang dapat diterima dan tidak merusak struktur.
c. Pengendalian atau pencegahan efek dari pelaksanaan konstruksi pondasi
yang bertujuan untuk membatasi pergerakan bangunan atau struktur lain
disekitarnya, misalnya : getaran saat pemancangan, galian dan lain-lain.
2.2.2 Prosedur Perancangan Pondasi Tiang
a. Penyelidikan Tanah
Penyelidikan tanah di lapangan dibutuhkan untuk data perancangan pondasi
bangunan. Penyelidikan tanah dapat dilakukan dengan cara menggali lubang
uji (test pit), pengeboran dan uji langsung di lapangan (in-situ test). Dari hasil
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 11
penyelidikan tanah, sifat teknis tanah dipelajari dan dijadikan pertimbangan
dalam menganalisis daya dukung dan penurunan tanah.
Penyelidikan tanah biasanya dilakukan berdasarkan besarnya beban
bangunan, tingkat keamanan yang diinginkan, kondisi lapisan tanah, dan
biaya yang tersedia.
Tujuan dilakukan penyelidikan tanah adalah :
•
Untuk mendapatkan informasi mengenai lapisan tanah dan batuan di
lokasi pembangunan, sehingga dapat diketahui lapisan tanah keras yang
dapat dijadikan lapisan pendukung untuk pondasi.
•
Untuk mendapatkan informasi mengenai kedalaman Muka Air Tanah
(MAT). Pada bangunan yang mempunyai lantai basement diperlukan
informasi mengenai tinggi Muka Air Tanah (MAT), agar dapat
ditentukan besarnya tekanan pada basement baik tekanan pada dinding
basement maupun besarnya gaya angkat (uplift). Selain itu juga
penyelidikan tanah diperlukan untuk pertimbangan metode konstruksi
dan sistem dewatering lokasi.
•
Untuk mendapatkan informasi sifat-sifat fisis dan sifat-sifat mekanis
tanah/batuan. Sifat-sifat fisis tanah adalah karakteristik dari suatu
material yang diperoleh secara alami dan digunakan untuk klasifikasi
tanah. Sifat-sifat mekanis tanah adalah respon material terhadap
pembebanan dan digunakan untuk memperkirakan kemampuan tanah
mendukung beban yang direncanakan dan deformasi pada tanah.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
•
2 - 12
Menentukan parameter tanah untuk analisis. Parameter tanah dapat
digunakan untuk analisis pondasi atau untuk simulasi proses konstruksi.
Dalam hal tertentu, perancangan pondasi dapat dilakukan dengan
menggunakan korelasi langsung berdasarkan hasil uji lapangan,
khususnya SPT (Standard Penetration Test) dan CPT (Cone Penetration
Test).
Penyelidikan tanah biasanya terdiri dari 3 tahap, yaitu :
•
Penggalian lubang uji atau pengeboran
•
Pengambilan contoh tanah
•
Pengujian contoh tanah
Jarak pengambilan contoh tanah yang dilakukan bergantung pada tingkat
ketelitian yang dikehendaki, biasanya pengambilan contoh tanah dilakukan
pada jarak kedalaman 0,75 – 2 m.
Sebelum dilakukan pengambilan contoh tanah perlu dilakukan penentuan
jumlah, jarak dan kedalaman titik bor.
•
Jumlah titik bor
Jumlah titik bor ditentukan oleh kondisi tanah, apabila kondisi tanah
cukup homogen jumlah titik bor yang diperlukan untuk menggambarkan
potongan melintang lebih sedikit dibandingkan jika kondisi tanah tidak
homogen.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
•
2 - 13
Jarak titik bor
Jarak antara titik bor untuk pekerjaan pondasi didasarkan jenis struktur
bangunan yang direncanakan. Pedoman penentuan jarak titik bor adalah s
sebagai berikut :
Tabel 2.1 Pedoman Penentuan Jarak Titik Bor
•
Jenis Struktur
Jarak Titik Bor (m)
Gedung Tinggi
15 – 45
Bangunan industri
30 – 90
Kedalaman titik bor
Pemboran harus dilakukan hingga kedalaman lapisan tanah cukup keras
(nilai NSPT berkisar antara 30-50), tetapi bila di bawah lapisan tanah
keras terdapat tanah kompresibel pengeboran harus dilakukan kembali
(kecuali lapisan tersebut tidak mengakibatkan penurunan yang
berlebihan).
Bila terdapat rencana penggalian, maka kedalaman pemboran di lokasi
tersebut sekurangnya 1,5 - 2 kali kedalaman galian. Batas atas dilakukan
bila kondisi tanah lembek. Hal ini adalah untuk memungkinkan analisis
kestabilan lereng galian dan mengevaluasi kemungkinan penyembulan
(heaving). Bila didapati lapisan aquifer, maka pemboran mungkin dapat
lebih dalam lagi. Bila kaki pondasi tiang diharapkan masuk ke dalam
batuan, maka pengeboran dilakukan sekurangnya 3 m ke dalam lapis
batuan tersebut.
Untuk struktur yang berat seperti bangunan tinggi, satu titik bor perlu
dilakukan hingga mencapai batuan dasar bila kondisi memungkinkan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 14
Tabel 2.2. adalah kedalaman minimum pemboran yang perlu dilakukan
menurut Sowers (1979).
Tabel 2.2 Kedalaman Minimum Pemboran
Jenis Struktur
Kedalaman Titik Bor (m)
Sempit dan Ringan
3.S0.7
Luas dan Berat
6.S0.7
Keterangan : S adalah banyaknya lantai pada gedung tinggi
Pengambilan contoh tanah dilakukan dengan cara menekan tabung contoh
tanah secara hati-hati (terutama untuk tanah tidak terganggu) yang dipasang
pada ujung bawah batang bor. Pada waktu pengeboran dilakukan, contoh
tanah dapat diperiksa dengan cara menarik pipa bor. Jika pada tahap ini
ditemui perubahan jenis tanah, maka kedalaman perubahan jenis tanah perlu
dicatat.
Pada lapisan-lapisan yang dianggap penting untuk diketahui karakteristik
tanahnya perlu dilakukan pengambilan contoh tanah secara kontinu.
Apabila pengeboran dilakukan pada lapisan batuan pengambilan contoh
tanah dapat dilakukan dengan menggunakan alat bor putar (rotary drill).
Teknik pengeboran dalam umumnya dipakai untuk penyelidikan tanah bagi
kepentingan perancangan pondasi dalam. Dengan pengeboran, contoh tanah
dan batuan dapat diambil dan diuji di laboratorium untuk klasifikasi dan
pengujian sifat fisis maupun sifat mekanisnya.
b. Menentukan Profil dan Karakteristik Teknis Tanah
Dalam perancangan pondasi tiang yang pertama kali dilakukan adalah
menentukan lapisan tanah, menggambarkan profil kadar air dan batas – batas
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 15
Atterberg, menentukan kuat geser undrained dari Uji Triaksial UU atau Uji
Geser Baling (vaneshear), dan menggambarkan hasil uji lapangan (in-situ
test) dan menetapkan Muka Air Tanah (MAT) di lokasi proyek.
Penggambaran potongan penampang perlu dilakukan apabila terdapat
beberapa pengeboran dan uji sondir. Penggambaran penampangan melintang
melalui beberapa titik bor dilakukan agar dapat digunakan untuk
mengevaluasi kondisi tanah dalam arah potongan tersebut.
Gambaran profil tanah dapat menjadi pertimbangan dalam merancang
pondasi, misalnya : bila tidak terdapat lapisan tanah keras maka tiang dapat
dirancang sebagai tiang tahanan gesek.
c. Penentuan Jenis dan Dimensi Pondasi Tiang
Faktor yang menjadi bahan pertimbangan untuk menentukan jenis dan
dimensi pondasi tiang adalah :
1. Daya dukung vertikal, tarik, dan lateral
2. Ketersediaan peralatan
3. Pengalaman konstruksi di lokasi proyek
4. Pertimbangan lingkungan (suara, getaran, jalan akses, dan lain - lain)
5. Ekonomi (biaya)
d. Perancangan Pondasi Tiang
Salah satu langkah dalam merancang pondasi tiang adalah menentukan daya
dukung ujung tiang, daya dukung gesekan selimut, daya dukung tarik, daya
dukung lateral.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 16
Masalah yang cukup kritis pada perancangan adalah menentukan parameter
tanah yang tepat. Dalam banyak hal, meskipun metode analisis untuk daya
dukung tiang cukup banyak dan dapat memberikan jawaban yang bervariasi,
tetapi kesalahan yang terjadi akibat kekeliruan parameter tanah adalah lebih
fatal (Peck 1988).
e. Penentuan Komposisi Tiang
Pengelompokan tiang dapat dilakukan berdasarkan beban yang bekerja di
struktur atas. Apabila beban yang bekerja di struktur atas relatif kecil,
kemungkinan beban dapat dipikul oleh pondasi tiang tunggal. Sedangkan
jika beban yang bekerja di struktur atas relatif besar, maka pondasi tiang
yang digunakan harus disatukan dengan sebuah kepala tiang (pile cap).
f. Pengaruh Konstruksi pada Bangunan Di Sekitar Proyek
Dalam merancang suatu pondasi tiang perlu dipertimbangkan pengaruh
konstruksi pada bangunan di sekitar proyek ketika penggalian untuk pile cap
maupun basement dilakukan.. Selain itu, perlu dilakukan evaluasi perubahan
daya dukung pondasi dari bangunan di sekitar proyek, misalnya : akibat
galian pondasi yang dapat menimbulkan perubahan tegangan vertikal
(overburden), gerakan lateral, dan perubahan Muka Air Tanah (MAT).
2.3
Pondasi Tiang Bor
Tiang pancang dan tiang bor dibedakan karena mekanisme pemikulan beban
yang relatif tidak sama, secara empirik menghasilkan daya dukung yang
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 17
berbeda, pengendalian mutu yang berbeda, dan cara evaluasi yang berbeda
untuk masing masing jenis tiang tersebut.
Pondasi tiang bor mempunyai karakteristik khusus karena cara pelaksanaannya
yang dapat mengakibatkan perilaku di bawah pembebanan berbeda dengan
perilaku tiang pancang. Hal - hal yang mengakibatkan timbulnya perbedaan
antara pondasi tiang bor dan tiang pancang adalah sebagai berikut :
a. Tiang bor dilaksanakan dengan menggali lubang bor dan mengisinya dengan
material beton, sedangkan tiang pancang dimasukkan ke tanah dengan
mendesak tanah disekitarnya (displacement pile)
b. Beton dicor dalam keadaan basah dan mengalami masa curing dibawah
tanah
c. Untuk menjaga kestabilan dinding lubang bor digunakan casing maupun
slurry yang dapat membentuk lapisan lumpur pada dinding galian, serta
dapat mempengaruhi mekanisme gesekan tiang dengan tanah
d. Cara penggalian lubang bor disesuaikan dengan kondisi tanah
Keuntungan pemakaian pondasi tiang bor adalah:
a. Tidak ada resiko kenaikan Muka Air Tanah (MAT)
b. Kedalaman tiang dapat divariasikan berdasarkan kondisi tanah setempat
c. Pada pondasi tiang bor, saat penggalian dapat dilakukan pemeriksaan
mengenai jenis tanah untuk membandingkan dengan jenis tanah yang
diantisipasi
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 18
d. Tiang dapat dipasang sampai kedalaman yang dalam maupun dengan
diameter yang besar, dan dapat dilakukan pembesaran ujung bawahnya jika
tanah dasar setempat berupa lempung.
e. Penulangan tidak dipengaruhi oleh tegangan pada waktu pengangkutan dan
pemancangan
f. Gangguan lingkungan yang minimal karena suara, getaran dan gerakan dari
tanah sekitarnya dapat dikatakan minimum
g. Kemudahan terhadap perubahan konstruksi. Kontraktor dapat dengan mudah
mengikuti
perubahan
diameter
atau
panjang
tiang
bor
untuk
mengkompensasikan suatu kondisi yang tidak terduga
h. Umumnya daya dukung yang amat tinggi memungkinkan perancangan satu
kolom dengan dukungan satu tiang (one column one pile) sehingga dapat
menghemat kebutuhan untuk pile cap
i. Kepala tiang mudah diperbesar bila diperlukan, misalnya : untuk
meningkatkan inersia terhadap momen
j. Tidak ada resiko penyembulan (heaving)
Namun demikian terdapat juga beberapa kerugian dari pondasi tiang bor :
a. Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan bila tanah setempat
berupa pasir atau tanah yang berkerikil
b. Mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik karena dipengaruhi air tanah
c. Air yang mengalir ke dalam lubang bor dapat mengurangi daya dukung tiang
terhadap tanah
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 19
d. Pelaksanaan konstruksi yang sukses sangat bergantung pada ketrampilan dan
kemampuan
kontraktor,
dimana
bila
pelaksanaannya
buruk
dapat
menyebabkan penurunan daya dukung yang cukup berarti
e. Berbahaya jika terjadi tekanan artesis yang dapat menerobos ke atas
Karena kedalaman dan diameter dari tiang bor dapat divariasi dengan mudah,
maka jenis pondasi ini dipakai baik untuk beban ringan maupun untuk struktur
berat seperti bangunan bertingkat tinggi dan jembatan. Dalam dekade terakhir
ini pemakaian pondasi tiang bor semakin luas, seperti diantaranya :
a.
Pondasi jembatan
b.
Menara transmisi listrik
c.
Fasilitas dok
d.
Soldier pile
e.
Kestabilan lereng
f.
Dinding penahan tanah
g.
Pondasi bangunan ringan pada tanah lunak
h.
Pondasi bangunan tinggi, dan struktur yang membutuhkan gaya lateral yang
cukup besar, dan lain-lain.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 20
Gambar 2.3 Macam-macam Kegunaan Pondasi Tiang Bor
(Sumber : Universitas Katolik Parahyangan, 2001)
2.3.1 Perancangan Pondasi Tiang Bor
2.3.1.1 Daya Dukung Vertikal Pondasi Tiang Bor
Rumus umum untuk menghitung daya dukung vertikal pondasi untuk tiang bor
adalah :
Qu = Qs + Qp
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
(2.3)
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 21
Dimana :
Qu = daya dukung ultimit tiang (ton)
Qp = daya dukung ultimit ujung tiang (ton)
Qs = daya dukung ultimit selimut tiang (ton)
Dalam perhitungan daya dukung vertikal pondasi tiang bor, daya dukung selimut
dan daya dukung ujung dapat dihitung dengan menggunakan Metode Reese &
wright dan Metode Kulhawy.
a. Daya dukung Ujung Tiang
Daya dukung ultimit pada ujung tiang bor dinyatakan sebagai berikut :
Qp = qp . A
(2.4)
Dimana :
Qp = daya dukung ultimit ujung tiang (ton)
qp = tahanan ujung per satuan luas (ton/m²)
A = luas penampang tiang bor (m2)
Pada tanah kohesif besar tahanan ujung per satuan luas (qp) dapat diambil
sebesar 9 kali kuat geser tanah. Sedangkan pada tanah non kohesif, Reese
mengusulkan korelasi antara qp dengan NSPT.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 22
Gambar 2.4 Tahanan Ujung Ultimit Pada Tanah Non Kohesif
( Sumber : Reese & Wright,1977 )
b. Daya Dukung Selimut Tiang
Perhitungan daya dukung selimut tiang pada tanah homogen dapat dituliskan
dalam bentuk :
Qs = f . L . p
(2.5)
Dimana :
Qs = daya dukung ultimit selimut tiang (ton)
f
= gesekan selimut tiang (ton/m²)
L = panjang tiang (m)
p
= keliling penampang tiang (m)
Bila tiang bor terletak pada tanah yang berlapis, maka formula tersebut dapat
dimodifikasi sebagai berikut :
n
Qs = ∑ fs × l × p
i =1
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
(2.6)
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 23
Dimana :
Qs = daya dukung ultimit selimut tiang (ton)
fs = gesekan selimut tiang (t/m²)
l
= panjang tiang (m)
p
= keliling penampang tiang (m)
Nilai L dan p untuk perhitungan diatas diperoleh dari data tiang yang akan
digunakan, sedangkan untuk nilai f diperoleh dari perhitungan menggunakan
metode Reese & Wright (1977)
Gesekan selimut tiang per satuan luas dipengaruhi oleh jenis tanah dan
parameter kuat geser tanah. Untuk tanah kohesif dan non kohesif dapat
dihitung dengan menggunakan formula :
f =α.c
(2.7)
Dimana :
α = faktor koreksi
c = kohesi tanah (t/m²)
Berdasarkan hasil penelitian Reese faktor koreksi (α) untuk tanah kohesif
dapat diambil sebesar 0,55. Sedangkan untuk tanah non kohesif, nilai f dapat
diperoleh dengan korelasi langsung dengan nilai NSPT.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 24
Gambar 2.5 Tahanan Selimut Ultimit Vs NSPT
( Sumber : Wright 1977 )
Untuk mendapatkan daya dukung ijin maka daya dukung ultimit yang didapatkan
dibagi dengan faktor keamanan sebesar 2 – 3.
2.3.1.2 Daya Dukung Tarik Pondasi Tiang Bor
Bila pondasi tiang dirancang untuk menahan gaya tarik maka perlu
memperhatikan hal-hal sebagai berikut :
a. Tiang beton harus dilengkapi dengan tulangan memanjang
b. Sambungan tiang harus diperhitungkan untuk menahan gaya tarik
c. Tiang harus diangker ke dalam pelat penutup tiang dan pelat penutup harus
diikatkan
dengan
kolom.
Perancangan
pelat
diperhitungkan terhadap tegangan akibat tarikan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
penutup
tiang
harus
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 25
d. Tahanan tiang terhadap gaya ke atas tiang tidak selalu sama dengan tahanan
gesek tiang yang arah gayanya ke bawah. Untuk tiang gesek pada tanah
lempung dapat dianggap sama, akan tetapi untuk tanah granuler hal ini tidak
sama.
Untuk tiang pada tanah lempung, tahanan tarik ultimit dinyatakan dalam
persamaan :
Tug = Tun + W
(2.8)
Dimana :
Tug = daya dukung tarik total (ton)
Tun = daya dukung tarik bersih (ton)
W = berat efektif tiang (ton)
Menurut rumusan Das dan Seeley (1982) :
Tun = (L x p x cu x α ' )
(2.9)
Dimana :
L = panjang tiang (m)
P = keliling dari tiang (m)
cu = kohesi tanah (kN/m2)
α’ = koefisien adhesi dari permukaan tiang
Nilai α’ untuk pondasi tiang bor cor di tempat dinyatakan dengan rumus :
a. Untuk nilai cu ≤ 80 kN/m2
α’ = 0,9 – 0,00625
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
(2.10)
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 26
b. Untuk nilai cu > 80 kN/m2
α’ = 0,4
(2.11)
Gambar 2.6 Kapasitas Tiang Menahan Gaya Tarik
(Sumber : Das, 1990)
Untuk tanah pasir Das dan Seeley (1975) merumuskan :
1
Tun = p γ L2Ku tan δ
2
Dimana :
Tun = daya dukung tarik netto (t/m2)
P = keliling tiang (m)
Ku = koefisien tarik
γ
= berat volume tanah (kN/m3) ; digunakan γ’ jika tanah terendam air
δ
= sudut gesek tanah (°)
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
(2.12)
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
Gambar 2.7 (a) Korelasi Nilai fu
(b) Korelasi Koefisien Ku
(c) Variasi Nilai δ/φ dan (L/D)cr
(Sumber : Das, 1990)
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2 - 27
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 28
2.3.1.3 Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Bor
Gambar 2.8 (a) Gaya Lateral Pada Tiang Pondasi
(b) Gaya Tahanan Tanah Akibat Dibebani
Lateral
(c) Defleksi , Putaran Sudut, Momen, Geser, dan
Tekanan Aktif Tanah Akibat Beban Lateral
(Sumber : Das, 1990)
Pondasi tiang harus dirancang dengan memperhitungkan beban horisontal atau
beban lateral, seperti : beban angin, tekanan tanah lateral, beban gelombang air,
benturan kapal, dan lain-lain. Dalam analisis, kondisi kepala tiang dibedakan
menjadi 2, yaitu :
a. Kepala tiang terjepit (fixed head)
Adalah tiang yang pada bagian atasnya terjepit, biasa digunakan pada gedung
atau bangunan tinggi.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 29
b. Kepala tiang bebas (free head)
Adalah tiang yang pada bagian atasnya tidak terjepit, biasa digunakan pada
jembatan.
Beban lateral yang harus didukung pondasi tiang bergantung pada rangka
bangunan yang mentransfer gaya lateral ke kolom bagian bawah. Pondasi tiang
yang dipasang vertikal harus dirancang untuk menahan beban lateral yang cukup
besar, maka tanah (khususnya pada bagian atas) yang berfungsi sebagai
pendukung juga harus mampu menahan gaya yang bekerja.
Tiang pondasi juga perlu dihubungkan dengan gelagar-gelagar horisontal yang
berfungsi sebagai penahan gaya lateral.
Gaya lateral besarnya bergantung pada kekakuan tiang, tipe tiang, macam tanah,
penanaman ujung tiang ke dalam pelat penutup kepala tiang, sifat gaya-gaya dan
besarnya defleksi yang terjadi. Apabila gaya lateral yang bekerja besar maka
tiang yang dirancang dapat menggunakan tiang miring.
Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu
dari dua kriteria berikut :
a. Beban lateral ijin yang ditentukan dengan membagi beban lateral ultimit
dengan nilai faktor keamanan
b. Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang diijinkan
(0,25 inch atau 0,00635 m)
Dalam perhitungan pondasi tiang yang menerima beban lateral selain perlu
mempertimbangkan kondisi kepala tiang juga perlu dilakukan pertimbangan
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 30
terhadap perilaku tiang. Untuk menentukan apakah tiang berperilaku seperti
tiang panjang (elastis) atau tiang pendek (kaku) ditentukan dengan rumus seperti
di bawah ini :
Tabel 2.3 Kriteria Jenis Tiang
Jenis tiang
Modulus Tanah
Kaku
(Pendek)
Elastis
(panjang)
a. R = 4
L≤2T
L≤2R
L≥4T
L ≥ 3,5 R
EI
KD
(2.13)
Dimana :
E = modulus elastisitas tiang (t/m2)
I
= momen inersia (m4)
D = diameter tiang (m)
ks = modulus subgrade tanah dalam arah horisontal (t/m3) ; dimana
k s = 67 x
cu
B
(2.14)
K = modulus tanah (t/m3) ; dimana
K =
b. T = 5
ks
1,5
EI
ηh
(2.15)
(2.16)
Dimana :
E = modulus elastisitas tiang (t/m2)
I
= momen inersia (m4)
ηh = koefisien variasi modulus yang diperoleh Terzaghi dari hasil uji beban
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 31
tiang dalam yang terendam tanah pasir (t/m2); dimana
ηh = 67 x cu (dengan cu = kohesi tanah (kN/m2)
(2.17)
Setelah kita menentukan jenis perilaku tiang, kita dapat menganalisis daya
dukung ultimit tiang pondasi. Untuk tiang pondasi yang dirancang untuk
menerima beban lateral juga harus meninjau besar defleksi maksimum yang
terjadi akibat menerima beban tersebut. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan
meninjau besar daya dukung ultimit lateral dan besar defleksi maksimum pada
tiang pondasi tiang. Berikut metode untuk mencari besar daya dukung lateral
pada tiang pondasi tiang dan defleksi maksimumnya, yaitu :
a. Metode Brinch Hansen
Metode ini berdasarkan teori tekanan tanah dan memiliki keuntungan karena
dapat diterapkan baik pada tanah homogen, tanah dengan c-φ dan tanah
berlapis, tetapi hanya berlaku untuk tiang pendek dan dalam solusinya
membutuhkan cara coba-coba untuk mendapatkan titik rotasi dari tiang.
b. Metode Broms
Metode
perhitungan
ini
menggunakan
teori
tekanan
tanah
yang
disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang,
tanah mencapai nilai ultimit.
Keuntungan metode Broms :
•
Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek
•
Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 32
Kerugian metode Broms :
•
Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogen, yaitu tanah lempung
saja atau tanah pasir saja
•
Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis
Karena kedua metode diatas tidak dapat digunakan dalam penelitian maka
tinjauan pustaka yang dilakukan hanya garis besar saja.
c. Metode Reese & Matlock
Disamping kapasitas lateral ultimit sebagai kriteria desain, dapat pula
digunakan defleksi lateral ijin. Metode yang digunakan adalah Reese &
Matlock yang menggunakan pendekatan reaksi subgrade.
(a)
(b)
Gambar 2.9 Perlawanan Tanah dan Momen Lentur
Tiang Panjang – Kepala Tiang Terjepit
(a) Pada Tanah Pasir
(b) Pada Tanah Lempung
(Sumber, Broms, 1964)
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
(a)
(b)
(c)
2 - 33
(d)
Gambar 2.10 Pondasi Tiang dengan Beban Lateral H dan Momen M
(a) Defleksi (b) Slope (c) Momen (d) Geser
(e) Reaksi Tanah
(Sumber: Reese & Matlock, 1956)
•
Kepala tiang bebas (free head)
Rumus untuk menghitung defleksi akibat beban lateral untuk kondisi
kepala tiang bebas adalah sebagai berikut :
yx = yA + yB = Ay ⋅
H ⋅ T3
M.T 2
+ By
EI
EI
(2.18)
Nilai Ay dan By dapat dilihat pada Tabel 2.4. Koefisien A dan B
besarnya bervariasi tergantung pada harga Z. Rumus untuk mencari
harga Z adalah :
Z=
x
T
Dimana :
x = kedalaman yang ditinjau
T = faktor kekakuan
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
(2.19)
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 34
Tabel 2.4 Koefisien A untuk Tiang Panjang
(Zmax ≥ 5) Kondisi Kepala Tiang Bebas
(Sumber : R.J. Woodwood. et.al., 1972)
•
Kepala tiang terjepit (fixed head)
Untuk kepala tiang pondasi pada gedung tinggi biasanya dianggap terjepit
(fixed head) maka rumus untuk menghitung defleksi yang terjadi pada
tiang pondasi menurut Reese dan Matlock adalah :
y x = cy
H ⋅ T3
EI
(2.20)
Koefisien cy diperoleh dari grafik pada Gambar 2.11, dimana koefisien
kedalaman diperoleh dari rumus 2.19. Untuk harga Zmax diperoleh dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
Zmax =
L
T
2 - 35
(2.21)
Gambar 2.11 Koefisien Defleksi (Cy) Pada Tiang Kepala Terjepit
(Sumber Reese and Matlock, 1956)
Nilai defleksi yang diijinkan untuk suatu gedung bertingkat adalah maksimal
0,25 inch atau 0,00635 m walaupun beban lateral yang bekerja berbeda-beda.
2.3.2 Pelaksanaan Pondasi Tiang Bor
Tiga metode pelaksanaan pondasi tiang bor adalah sebagai berikut :
•
Pelaksanaan dengan cara kering (dry method)
Cara ini sesuai dengan jenis tanah kohesif dan pada tanah dengan muka air
tanah yang berada pada kedalaman di bawah dasar lubang bor atau jika
permeabilitas tanahnya sangat kecil, sehingga pengecoran beton dapat
dilakukan sebelum pengaruh air terjadi.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
•
2 - 36
Pelaksanaan dengan casing
Casing diperlukan karena runtuhan tanah (caving) atau deformasi lateral
dalam lubang bor dapat terjadi. Perlu dicatat bahwa slurry perlu
dipertahankan sebelum casing masuk.
Dalam kondisi tertentu, casing harus dimasukkan dengan menggunakan alat
penggetar (vibrator).
Penggunaan casing harus cukup panjang dan mencakup seluruh bagian tanah
yang dapat runtuh akibat penggalian dan juga diperlukan bila terdapat
tekanan artesis. Kadang-kadang casing sukar dicabut kembali bila beton
sudah mengalami setting, tetapi sebaliknya casing tidak boleh dicabut
mendahului elevasi beton karena tekanan air di sekeliling dinding dapat
menyebabkan curing beton tidak sempurna. Casing juga dibutuhkan pada
pengecoran di atas tanah atau di tengah-tengah air, misalnya pada pondasi
untuk dermaga atau jembatan.
•
Pelaksanaan dengan Slurry
Metode ini hanya dapat dilakukan untuk suatu situasi yang membutuhkan
casing. Perlu dicatat disini bahwa tinggi slurry dalam lubang bor harus
mencukupi untuk memberikan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan air di
sekitar lubang bor. Akan tetapi, slurry tidak boleh didiamkan dalam jangka
waktu yang lama pada lubang galian karena slurry akan menempel pada
dinding lubang galian. Penempelan slurry akan menyebabkan kapasitas
gesekan selimut tiang bor berkurang.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
Bentonite
adalah
bahan
yang
dipakai
2 - 37
sebagai
slurry
dengan
mencampurkannya dengan air. Umumnya diperlukan bentonite sebanyak 4%
hingga 6 % untuk pencampuran tersebut.
2.4
Pengujian Beban Pada Tiang Pondasi (Pile Load Tests)
Pengujian beban pada tiang pondasi dilakukan dengan tujuan :
a. Untuk menentukan grafik hubungan beban dan penurunan
b. Untuk menentukan kapasitas ultimit tiang pondasi yang sebenarnya, yaitu
dengan cara membandingkan hasil hitungan kapasitas tiang pondasi (dari
rumus empiris statis ataupun dinamis) dengan kapasitas tiang pondasi dari
hasil pengujian di lapangan
c. Sebagai percobaan untuk meyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak akan
terjadi sebelum beban rencana tercapai. Beban ini nilainya beberapa kali dari
beban kerja yang terpilih dalam perancangan. Berdasarkan Perda DKI Jakarta
No. 7 Tahun 1991 mengenai Bangunan Dalam Wilayah DKI Jakarta
menetapkan, untuk perencanaan pondasi dan struktur penahan tanah harus
dilakukan percobaan pembebanan sebesar 200 % dari beban kerja rencana,
baik untuk aksial tekan, aksial tarik dan beban lateral
Menentukan letak titik pengujian perlu dilakukan sebelum menguji tiang pondasi.
Letak titik pengujian adalah titik yang dekat dengan lokasi penyelidikan tanah,
dimana karakteristik tanahnya telah diketahui dan lokasi yang mewakili kondisi
yang paling buruk di lokasi rencana bangunan. Apabila tiang yang akan diuji
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 38
bukan bagian dari pondasi yang akan digunakan, sebaiknya memiliki ukuran
yang sama dengan yang digunakan untuk mendukung bangunan.
2.4.1 Uji Pembebanan Statis (Static Loading Test)
Sistem pembebanan dalam static loading test terbagi atas beberapa cara yang
biasanya digunakan dalam pelaksanaan pengujian tiang, antara lain :
a. Dengan Metode blok-blok beton
Satu landasan (platform) yang dibebani dengan beban yang berat dibangun
dan diletakkan langsung di atas tiang uji. Cara ini biasanya memiliki resiko
ketidakseimbangan beban yang dapat menimbulkan kecelakaan.
Gambar 2.12 Pengujian Dengan Beban Langsung di Kepala Tiang
b. Dengan Metode Hidrolis
Gelagar reaksi yang dibebani dengan beban berat, dibangun melintasi tiang
yang diuji. Sebuah dongkrak hidrolik (hydraulic jack) yang berfungsi untuk
memberikan gaya kebawah dan pengukur besar beban (load gauge atau
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 39
proving ring) diletakkan diantara kepala tiang dan gelagar reaksi. Untuk
memperkecil pengaruh pendukung gelagar reaksi terhadap penurunan tiang,
pendukung gelagar disarankan harus berjarak lebih besar 1,25 m dari tiang
uji.
Gambar 2.13 Pengujian Dengan Sistem Dongkrak Hidrolik
c. Dengan Metode Tiang Angker
Yakni disekitar tiang uji dibangun pondasi sementara sebagai angker untuk
mendapatkan gaya tekan. Gelagar reaksi diikat pada tiang-tiang angker yang
dibangun di kedua sisi tiang. Dongkrak hidrolik dan alat pengukur besar gaya
diletakkan diantara gelagar reaksi dan kepala tiang. Tiap angker harus
berjarak paling sedikit 3 kali diameter tiang, diukur dari masing-masing
sumbunya dan harus lebih dari 2 m. Jika tiang uji berupa tiang yang
membesar pada ujungnya, jarak sumbu angker ke sumbu tiang harus 2 kali
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 40
diameter ujung atau 4 kali diameter badan tiang. Dipilih mana yang lebih
besar.
Gambar 2.14 Pengujian Dengan Tiang Angker (Tomlinson, 1980)
Uji pembebanan statis memiliki 3 macam metode pembebanan, yaitu :
a. Slow Maintained Load Test Method (SM Test)
Metode ini mengikuti prosedur ASTM D1143-81 yang terdiri dari :
•
Penambahan beban terdiri dari 8 tahap yaitu 25 %, 50 %, 75 %, 100 %,
125 %, 150 %, 175 %, dan 200 % dari beban rencana
•
Untuk setiap penambahan beban, pembacaan penurunan diteruskan
hingga penurunan tidak lebih dari 2,54 mm/jam, tetapi tidak lebih dari 2
jam
•
Pada saat penambahan beban sebesar 200 % dari beban rencana, beban
ditahan selama 24 jam
•
Setelah penambahan beban sebesar 200 % selesai dilakukan, beban
diturunkan secara bertahap untuk pengukuran rebound
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 41
Metode Slow Maintained Load Test Method (SM Test) membutuhkan waktu
yang lama pada proses pengerjaannya.
b. Swedish Cyclic Test Method (SC Test)
Metode ini hampir sama dengan metode Slow Maintained Load Test Method
(SM Test), hanya saja pada metode ini sebelum penambahan beban dilakukan
pelepasan beban (unloading-reloading). Dengan dilakukan pelepasan beban,
rebound dari setiap tahap dapat diketahui dan perilaku pemikulan beban pada
tanah dapat disimpulkan dengan lebih baik.
c. Quick Maintained Load Test Method (QM Test)
Prosedur pada Quick Maintained Load Test Method (QM Test) adalah
sebagai berikut :
•
Penambahan beban untuk pengujian dimulai dari 20 % sampai 300 % dari
beban rencana dengan penambahan 15 % setiap tahapnya.
•
Penambahan bebannya dilakukan setiap periode 5 menit. Untuk
pembacaan dilakukan setiap 2,5 menit. Selain itu, metode ini tidak
memperhatikan pergerakan tiang.
Metode Quick Maintained Load Test Method (QM Test) membutuhkan
waktu 3 – 5 jam dalam proses pengerjaannya. Metode ini tidak dapat
digunakan untuk memperkirakan penurunan pada suatu bangunan karena
penambahan beban dilakukan dalam waktu yang singkat.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 42
d. Constant Rate of Penetration Test Method (CRP Test)
Metode CRP merupakan salah satu alternatif lain yang digunakan untuk
pengujian tiang secara statis. Prosedur metode CRP adalah sebagai berikut :
•
Tiang dibebani terus menerus hingga kecepatan penetrasi ke dalam tanah
konstan. Umumnya diambil patokan sebesar 0,254 cm/menit atau lebih
rendah bila jenis tanah adalah lempung
•
Pengujian dihentikan apabila pergerakan total kepala tiang mencapai 10%
dari diameter tiang atau pergerakan tiang sudah cukup besar
•
Hasil pengujian tiang dengan metode CRP menunjukkan bahwa bebann
runtuh relative tidak tergantung oleh kecepatan penetrasi bila digunakan
batasan kecepatan penurunan kurang dari 0,125 cm/menit
pengujian tiang dibawah beban yang diterapkan secara kontinu oleh sebuah
dongkrak hidrolis dengan kecepatan penetrasi tiang ke tanah konstan. Waktu
yang digunakan untuk pengujian tergantung dari ukuran dan daya dukung
tiang.
Dari hasil uji pembebanan, dapat dilakukan interpretasi untuk menentukan
besar beban ultimit. Ada berbagai metode interpretasi hasil uji pembebanan
statis pada pondasi tiang bor, yaitu :
a. Metode P – S
Metode ini dilakukan dengan cara menarik garis lurus yang menyinggung
lengkung kurva beban terhadap penurunan pondasi. Dari hasil
perpotongan kedua garis tersebut ditarik ke arah sumbu beban akan
diperoleh daya dukung ultimit tiang bor.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 43
b. Metode Fuller dan Hoy
Metode Fuller dan Hoy hampir sama dengan metode P – S, hanya salah
satu garis singgung harus membentuk sudut tangen 0,05 in/ton.
Metode ini tidak efektif digunakan untuk tiang panjang.
Interpretasi dapat dilakukan jika kurva penurunan – beban mencapai nilai
ultimit, sehingga jika kurva tidak mencapai ultimit daya dukung ultimit dapat
dicari dengan cara mengambil nilai beban uji maksimum (200 % dari beban
rencana).
2.4.4.1 Uji Beban Vertikal (Axial Compression Loading Test)
Uji beban vertikal digunakan untuk mengetahui besar daya dukung ultimit tiang
untuk menerima gaya aksial.
Gambar 2.15 menunjukkan jenis kurva penurunan – beban yang dialami oleh
tiang vertikal dalam berbagai kondisi.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 44
Gambar 2.15 Ciri Khusus Beban - Penurunan Pada Uji Pembebanan
Vertikal yang Berada Pada :
(a) Lempung lunak – kaku padat atau pasir tak padat
(b) Lempung kaku
(c) Tiang dukung ujung pada batu berpori lunak
(d) Badan tiang dari beton lunak tergesek secara
menyeluruh
(e) Celah tiang tertutup akibat beban
(f) Beton kurang kuat dan mengalami keretakan
(Sumber : Tomlinson, 1977)
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 45
2.4.4.2 Uji BebanTarik (Uplift Loading Test)
Pada uji pembebanan tarik, pengukuran beban dengan gerakan tiang ditarik ke
atas sama dengan seperti pengujian beban aksial.
Uji beban tarik digunakan untuk mengetahui daya dukung ultimit pondasi tiang
menahan tarik, seperti beban gempa, momen dan lain sebagainya.
Interpretasi untuk menentukan beban keruntuhan pada uji tarik bisa bervariasi,
tergantung pada besarnya gerakan yang bisa ditolerir, tetapi lebih mudah
dilakukan dibandingkan dengan uji tekan karena komponen perlawanan tidak
bercampur dengan tahanan ujung. Cara untuk menentukan daya dukung ultimit
untuk tarik dicapai pada defleksi kepala tiang sebesar 6,25 mm.
Gambar 2.16 Uji Pembebanan Tarik
(Sumber :Tomlinson, 1980)
2.4.4.3 Uji Beban Lateral (Lateral Loading Test)
Uji beban lateral (horisontal) digunakan untuk mengetahui kekakuan defleksi
tiang pada waktu beban telah bekerja. Beban lateral yang diijinkan dapat
ditentukan dari nilai beban pada defleksi tiang tertentu (0,25 inchi atau 0,00635
m) yang dibagi dengan faktor keamanan (McNulty,1956). Pada uji pembebanan
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 46
lateral yang diamati adalah pergeseran yang dialami pondasi akibat variasi
pembebanan lateral. Pengujian dilakukan sampai defleksi tiang mencapai 2 inch.
Uji pembebanan lateral dilakukan dengan cara menekan satu atau sepasang
kepala dengan dongkrak hidrolik yang disandarkan pada suatu sistem reaksi yang
berupa blok beban, pondasi tiang, maupun blok jangkar (Gambar 2.14).
Pada saat pembebanan, pergerakan kepala tiang dapat diukur dengan dial gauge.
Cara pengujian beban lateral dapat bervariasi, akan tetapi umumnya dilakukan
dengan cara menambahkan beban secara berangsur-angsur sampai kecepatan
gerakan tertentu. Alideth dan Davidson (1970) menunggu sampai 1 jam untuk
tiap penambahan beban atau setelah gerakan kepala tiang kurang dari 0,01 inch
per jam.
Gambar 2.17 Uji Pembebanan Lateral
(Sumber :Tomlinson, 1980)
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 47
2.4.2 Uji Beban Dinamis (Dynamic Loading Test)
Uji pembebanan dinamis awal dikembangkan hanya untuk pondasi tiang
pancang, namun dengan cara analog uji pembebanan dinamis dapat diaplikasikan
pada tiang bor.
Uji pembebanan dinamis yang mulai berkembang digunakan adalah uji Pile
Driving Analyzer (PDA) yang dikembangkan oleh Professor Goble di Case
Institute of Technology, Ohio.
Cara pengujian Pile Driving Analyzer (PDA) adalah dengan memasang strain
transducer dan accelerometer di dekat kepala tiang yang kemudian alat tersebut
dihubungkan ke komputer. Strain transducer dan accelerometer berguna untuk
menginterpretasikan gelombang satu dimensi (one dimensional wave) yang
dihasilkan tiang pondasi agar regangan dan percepatan yang terjadi di sepanjang
tiang pondasi dapat diukur.
Pada uji PDA digunakan model analitis yang menggabungkan data lapangan
dengan teori perambatan gelombang untuk memprediksi besarnya daya dukung
ultimit, distribusi gesekan selimut di sepanjang tiang dan simulasi perilaku beban
terhadap penurunan dari tiang pondasi.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 48
Gambar 2.18 Komputer yang Digunakan Sebagai Perekam Gelombang
Tiang
(a)
(b)
Gambar 2.19 (a) Strain transducer dan accelerometer (b) DropHammer
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA