BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Umum
Tiang pancang adalah bagian-bagian konstruksi yang dibuat dari kayu, beton, dan
atau baja, yang digunakan untuk meneruskan (mentransmisikan) beban-beban permukaan ke
tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah di dalam massa tanah (Bowles, 1991).
Penggunaan pondasi tiang pancang sebagai pondasi bangunan apabila tanah yang
berada dibawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang
cukup untuk memikul berat bangunan dan beban yang bekerja padanya (Sardjono HS, 1988).
Atau apabila tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat
bangunan dan seluruh beban yang bekerja berada pada lapisan yang sangat dalam dari
permukaan tanah kedalaman > 8 m (Bowles, 1991).
Fungsi dan kegunaan dari pondasi tiang pancang adalah untuk memindahkan atau
mentransfer beban-beban dari konstruksi di atasnya (super struktur) ke lapisan tanah keras
yang letaknya sangat dalam.
Dalam pelaksanaan pemancangan pada umumnya dipancangkan tegak lurus dalam
tanah, tetapi ada juga dipancangkan miring (battle pile) untuk dapat menahan gaya-gaya
horizontal yang bekerja, Hal seperti ini sering terjadi pada dermaga dimana terdapat tekanan
kesamping dari kapal dan perahu. Sudut kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang tergantung
dari alat yang dipergunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaannya.
Tiang Pancang umumnya digunakan :
1. Untuk mengangkat beban-beban konstruksi diatas tanah kedalam atau melalui sebuah
stratum/lapisan tanah. Didalam hal ini beban vertikal dan beban lateral boleh jadi terlibat.
2. Untuk menentang gaya desakan keatas, gaya guling, seperti untuk telapak ruangan bawah
tanah dibawah bidang batas air jenuh atau untuk menopang kaki-kaki menara terhadap
guling.
3. Memampatkan endapan-endapan tak berkohesi yang bebas lepas melalui kombinasi
perpindahan isi tiang pancang dan getaran dorongan. Tiang pancang ini dapat ditarik
keluar kemudian.
Universitas Sumatera Utara
4. Mengontrol lendutan/penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak berada pada
tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi.
5. Membuat tanah dibawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo
getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut.
6. Sebagai faktor keamanan tambahan dibawah tumpuan jembatan dan atau pir, khususnya
jika erosi merupakan persoalan yang potensial.
7. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban-beban diatas permukaan air
melalui air dan kedalam tanah yang mendasari air tersebut. Hal seperti ini adalah
mengenai tiang pancang yang ditanamkan sebagian dan yang terpengaruh oleh baik beban
vertikal (dan tekuk) maupun beban lateral (Bowles, 1991).
2.2.
Defenisi Tanah
Tanah, pada kondisi alam, terdiri dari campuran butiran-butiran mineral dengan atau
tanpa kandungan bahan organik. Butiran-butiran tersebut dapat dengan mudah dipisahkan
satu sama lain dengan kocokan air. Material ini berasal dari pelapukan batuan, baik secara
fisik maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah, kecuali oleh sifat batuan induk yang merupakan
material asal, juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menjadi penyebab terjadinya
pelapukan batuan tersebut.
Istilah-istilah seperti kerikil, pasir, lanau dan lempung digunakan dalam teknik sipil
untuk membedakan jenis-jenis tanah. Pada kondisi alam, tanah dapat terdiri dari dua atau
lebih campuran jenis-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat pula kandungan bahan organik.
Material campurannya kemudian dipakai sebagai nama tambahan dibelakang material unsur
utamanya. Sebagai contoh, lempung berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau
dengan material utamanya adalah lempung dan sebagainya.
Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tidak
mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah.
Ruang diantara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila
rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi
udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah
tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol (Hardiyatmo, 1996).
Universitas Sumatera Utara
2.3
Macam-macam Pondasi
Pondasi adalah bagian terendah bangunan yang meneruskan beban bangunan ketanah
atau batuan yang berada dibawahnya. Klasifikasi pondasi dibagi 2 (dua) yaitu:
1.
Pondasi dangkal
Pondasi dangkal adalah pondasi yang mendukung beban secara langsung dengan
kedalaman Df/B
seperti :
a. Pondasi telapak yaitu pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom
(Gambar 2.1b).
b. Pondasi memanjang yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung sederetan
kolom yang berjarak dekat sehingga bila dipakai pondasi telapak sisinya akan
terhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1a).
c. Pondasi rakit (raft foundation) yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung
bangunan yang terletak pada tanah lunak atau digunakan bila susunan kolomkolom jaraknya sedemikian dekat disemua arahnya, sehingga bila dipakai pondsi
telapak, sisi-sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1c).
2.
Pondasi dalam
Pondasi dalam adalah pondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau
batu yang terletak jauh dari permukaan dengan kedalaman Df/B
, seperti:
a. Pondasi sumuran (pier foundation) yaitu pondasi yang merupakan peralihan antara
pondasi dangkal dan pondasi tiang (Gambar 2.1d), digunakan bila tanah dasar
yang kuat terletak pada kedalaman yang relatif dalam, dimana pondasi sumuran
nilai kedalaman (Df) dibagi lebarnya (B) lebih besar 4 sedangkan pondasi dangkal
Df/B ≤ 1.
b. Pondasi tiang (pile foundation), digunakan bila tanah pondasi pada kedalaman
yang normal tidak mampu mendukung bebannya dan tanah kerasnya terletak pada
kedalaman yang sangat dalam (Gambar 2.1e). Pondasi tiang umumnya
berdiameter lebih kecil dan lebih panjang dibanding dengan pondasi sumuran
(Bowles, 1991).
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Gambar 2.1 Macam-macam tipe pondasi : (a) Pondasi memanjang, (b) Pondasi telapak, (c)
Pondasi rakit, (d) Pondasi sumuran, (e) Pondasi tiang ( Hardiyatmo,H.C., 1996 )
Universitas Sumatera Utara
2.4.
Penggolongan Pondasi Tiang Pancang
Pondasi tiang pancang dapat digolongkan berdasarkan pemakaian bahan, cara tiang
meneruskan beban dan cara pemasangannya, berikut ini akan dijelaskan satu persatu.
2.4.1. Pondasi
tiang
pancang
menurut
pemakaian
bahan
dan
karakteristik
strukturnya
Tiang pancang dapat dibagi kedalam beberapa kategori (Bowles, 1991), antara lain:
A. Tiang Pancang Kayu
Tiang pancang kayu dibuat dari batang pohon yang cabang-cabangnya telah dipotong
dengan hati-hati, biasanya diberi bahan pengawet dan didorong dengan ujungnya yang kecil
sebagai bagian yang runcing. Kadang-kadang ujungnya yang besar didorong untuk maksudmaksud khusus, seperti dalam tanah yang sangat lembek dimana tanah tersebut akan bergerak
kembali melawan poros. Kadang kala ujungnya runcing dilengkapi dengan sebuah sepatu
pemancangan yang terbuat dari logam bila tiang pancang harus menembus tanah keras atau
tanah kerikil.
Pemakaian tiang pancang kayu ini adalah cara tertua dalam penggunaan tiang
pancang sebagai pondasi. Tiang kayu akan tahan lama dan tidak mudah busuk apabila tiang
kayu tersebut dalam keadaan selalu terendam penuh di bawah muka air tanah. Tiang pancang
dari kayu akan lebih cepat rusak atau busuk apabila dalam keadaan kering dan basah yang
selalu berganti-ganti.
Sedangkan pengawetan serta pemakaian obat-obatan pengawet untuk kayu hanya
akan menunda atau memperlambat kerusakan dari pada kayu, akan tetapi tetap tidak akan
dapat melindungi untuk seterusnya. Pada pemakaian tiang pancang kayu biasanya tidak
diijinkan untuk menahan muatan lebih besar dari 25 sampai 30 ton untuk setiap tiang.
Tiang pancang kayu ini sangat cocok untuk daerah rawa dan daerah-daerah dimana
sangat banyak terdapat hutan kayu seperti daerah Kalimantan, sehingga mudah memperoleh
balok/tiang kayu yang panjang dan lurus dengan diameter yang cukup besar untuk di gunakan
sebagai tiang pancang.
 Keuntungan pemakaian tiang pancang kayu
•
Tiang pancang dari kayu relative lebih ringan sehingga mudah dalam pengangkutan.
Universitas Sumatera Utara
•
Kekuatan tarik besar sehingga pada waktu pengangkatan untuk pemancangan tidak
menimbulkan kesulitan seperti misalnya pada tiang pancang beton precast.
•
Mudah untuk pemotongannya apabila tiang kayu ini sudah tidak dapat masuk lagi ke
dalam tanah.
•
Tiang pancang kayu ini lebih baik untuk friction pile dari pada untuk end bearing pile
sebab tegangan tekanannya relative kecil.
•
Karena tiang kayu ini relative flexible terhadap arah horizontal di bandingkan dengan
tiang-tiang pancang selain dari kayu, maka apabila tiang ini menerima beban
horizontal yang tidak tetap, tiang pancang kayu ini akan melentur dan segera kembali
ke posisi setelah beban horizontal tersebut hilang. Hal seperti ini sering terjadi pada
dermaga dimana terdapat tekanan kesamping dari kapal dan perahu.
 Kerugian pemakaian tiang pancang kayu
•
Karena tiang pancang ini harus selalu terletak di bawah muka air tanah yang terendah
agar dapat tahan lama, maka kalau air tanah yang terendah itu letaknya sangat dalam,
hal ini akan menambah biaya untuk penggalian.
•
Tiang pancang yang di buat dari kayu mempunyai umur yang relative kecil di
bandingkan dengan tiang pancang yang di buat dari baja atau beton, terutama pada
daerah yang muka air tanahnya sering naik dan turun.
•
Pada waktu pemancangan pada tanah yang berbatu ( gravel ) ujung tiang pancang
kayu dapat dapat berbentuk berupa sapu atau dapat pula ujung tiang tersebut hancur.
Apabila tiang kayu tersebut kurang lurus, maka pada waktu dipancangkan akan
menyebabkan penyimpangan terhadap arah yang telah ditentukan.
•
Tiang pancang kayu tidak tahan terhadap benda-benda yang agresif dan jamur yang
menyebabkan kebusukan.
B. Tiang Pancang Beton
1. Precast Renforced Concrete Pile
Precast Renforced Concrete Pile adalah tiang pancang dari beton bertulang yang
dicetak dan dicor dalam acuan beton ( bekisting ), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat
dan di pancangkan. Karena tegangan tarik beton adalah kecil dan praktis dianggap sama
dengan nol, sedangkan berat sendiri dari pada beton adalah besar, maka tiang pancang beton
ini haruslah diberi penulangan-penulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur
Universitas Sumatera Utara
yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan. Karena berat sendiri adalah
besar, biasanya pancang beton ini dicetak dan dicor di tempat pekerjaan, jadi tidak membawa
kesulitan untuk transport.
Tiang pancang ini dapat memikul beban yang besar ( >50 ton untuk setiap tiang ), hal
ini tergantung dari dimensinya. Dalam perencanaan tiang pancang beton precast ini panjang
dari pada tiang harus dihitung dengan teliti, sebab kalau ternyata panjang dari pada tiang ini
kurang terpaksa harus di lakukan penyambungan, hal ini adalah sulit dan banyak memakan
waktu.
Reinforced Concrete Pile penampangnya dapat berupa lingkaran, segi empat, segi delapan
dapat dilihat pada (Gambar 2.2).
Gambar 2.2 Tiang pancang beton precast concrete pile ( Bowles, 1991)
 Keuntungan pemakaian Precast Concrete Reinforced Pile
• Precast Concrete Reinforced Pile ini mempunyai tegangan tekan yang besar, hal ini
tergantung dari mutu beton yang di gunakan.
• Tiang pancang ini dapat di hitung baik sebagai end bearing pile maupun friction pile.
• Karena tiang pancang beton ini tidak berpengaruh oleh tinggi muka air tanah seperti
tiang pancang kayu, maka disini tidak memerlukan galian tanah yang banyak untuk
poernya.
• Tiang pancang beton dapat tahan lama sekali, serta tahan terhadap pengaruh air
maupun bahan-bahan yang corrosive asal beton dekkingnya cukup tebal untuk
melindungi tulangannya.
Universitas Sumatera Utara
 Kerugian pemakaian Precast Concrete Reinforced Pile
•
Karena berat sendirinya maka transportnya akan mahal, oleh karena itu Precast
reinforced concrete pile ini di buat di lokasi pekerjaan.
•
Tiang pancang ini di pancangkan setelah cukup keras, hal ini berarti memerlukan
waktu yang lama untuk menunggu sampai tiang beton ini dapat dipergunakan.
•
Bila memerlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan
memerlukan waktu yang lama.
•
Bila panjang tiang pancang kurang, karena panjang dari tiang pancang ini tergantung
dari pada alat pancang ( pile driving ) yang tersedia maka untuk melakukan
panyambungan adalah sukar dan memerlukan alat penyambung khusus.
2. Precast Prestressed Concrete Pile
Precast Prestressed Concrete Pile adalah tiang pancang dari beton prategang yang
menngunakan baja penguat dan kabel kawat sebagai gaya prategangnya
Gambar 2.3 Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile ( Bowles, 1991 )
 Keuntungan pemakaian Precast prestressed concrete pile
•
Kapasitas beban pondasi yang dipikulnya tinggi.
•
Tiang pancang tahan terhadap karat.
•
Kemungkinan terjadinya pemancangan keras dapat terjadi.
 Kerugian pemakaian Precast prestressed concrete pile
•
Pondasi tiang pancang sukar untuk ditangani.
•
Biaya permulaan dari pembuatannya tinggi.
•
Pergeseran cukup banyak sehingga prategang sukar untuk disambung.
Universitas Sumatera Utara
3. Cast in Place Pile
Pondasi tiang pancang tipe ini adalah pondasi yang di cetak di tempat dengan jalan
dibuatkan lubang terlebih dahulu dalam tanah dengan cara mengebor tanah seperti pada
pengeboran tanah pada waktu penyelidikan tanah. Pada Cast in Place ini dapat dilaksanakan
dua cara:
1. Dengan pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton
dan ditumbuk sambil pipa tersebut ditarik keatas.
2. Dengan pipa baja yang di pancangkan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton,
sedangkan pipa tersebut tetap tinggal di dalam tanah.
 Keuntungan pemakaian Cast in Place
• Pembuatan tiang tidak menghambat pekerjan.
• Tiang ini tidak perlu diangkat, jadi tidak ada resiko rusak dalam transport.
• Panjang tiang dapat disesuaikan dengan keadaan dilapangan.
 Kerugian pemakaian Cast in Place
•
Pada saat penggalian lubang, membuat keadaan sekelilingnya menjadi kotor akibat
tanah yang diangkut dari hasil pengeboran tanah tersebut.
•
Pelaksanaannya memerlukan peralatan yang khusus.
•
Beton yang dikerjakan secara Cast in Place tidak dapat dikontrol.
C. Tiang Pancang Baja.
Kebanyakan tiang pancang baja ini berbentuk profil H. karena terbuat dari baja maka
kekuatan dari tiang ini sendiri sangat besar sehingga dalam pengangkutan dan pemancangan
tidak menimbulkan bahaya patah seperti halnya pada tiang beton precast. Jadi pemakaian
tiang pancang baja ini akan sangat bermanfaat apabila kita memerlukan tiang pancang yang
panjang dengan tahanan ujung yang besar.
Tingkat karat pada tiang pancang baja sangat berbeda-beda terhadap texture tanah,
panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembaban tanah.
a. Pada tanah yang memiliki texture tanah yang kasar/kesap, maka karat yang terjadi
karena adanya sirkulasi air dalam tanah tersebut hampir mendekati keadaan karat
yang terjadi pada udara terbuka.
Universitas Sumatera Utara
b. Pada tanah liat ( clay ) yang mana kurang mengandung oxygen maka akan
menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena
terendam air.
c. Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak dibawah lapisan tanah yang padat
akan sedikit sekali mengandung oxygen maka lapisan pasir tersebut juga akan akan
menghasilkan karat yang kecil sekali pada tiang pancang baja.
Pada umumnya tiang pancang baja akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan
permukaan tanah. Hal ini disebabkan karena Aerated-Condition ( keadaan udara pada poripori tanah ) pada lapisan tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organis dari air tanah. Hal
ini dapat ditanggulangi dengan memoles tiang baja tersebut dengan ( coaltar ) atau dengan
sarung beton sekurang-kurangnya 20” ( ± 60 cm ) dari muka air tanah terendah.
Karat /korosi yang terjadi karena udara ( atmosphere corrosion ) pada bagian tiang
yang terletak di atas tanah dapat dicegah dengan pengecatan seperti pada konstruksi baja
biasa.
 Keuntungan pemakaian Tiang Pancang Baja.
•
Tiang pancang ini mudah dalam dalam hal penyambungannya.
•
Tiang pancang ini memiliki kapasitas daya dukung yang tinggi.
•
Dalam hal pengangkatan dan pemancangan tidak menimbulkan bahaya patah.
 Kerugian pemakaian Tiang Pancang Baja.
•
Tiang pancang ini mudah mengalami korosi.
•
Bagian H pile dapat rusak atau di bengkokan oleh rintangan besar.
D. Tiang Pancang Komposit.
Tiang pancang komposit adalah tiang pancang yang terdiri dari dua bahan yang
berbeda yang bekerja bersama-sama sehingga merupakan satu tiang. Kadang-kadang pondasi
tiang dibentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bagian bawah tiang dengan bahan
yang berbeda, misalnya dengan bahan beton di atas muka air tanah dan bahan kayu tanpa
perlakuan apapun disebelah bawahnya. Biaya dan kesulitan yang timbul dalam pembuatan
sambungan menyebabkan cara ini diabaikan.
Universitas Sumatera Utara
1. Water Proofed Steel and Wood Pile.
Tiang ini terdiri dari tiang pancang kayu untuk bagian yang di bawah permukaan air
tanah sedangkan bagian atas adalah beton. Kita telah mengetahui bahwa kayu akan tahan
lama/awet bila terendam air, karena itu bahan kayu disini diletakan di bagian bawah yang
mana selalu terletak dibawah air tanah.
Kelemahan tiang ini adalah pada tempat sambungan apabila tiang pancang ini
menerima gaya horizontal yang permanen. Adapun cara pelaksanaanya secara singkat
sebagai berikut:
a. Casing dan core ( inti ) dipancang bersama-sama dalam tanah hingga mencapai
kedalaman yang telah ditentukan untuk meletakan tiang pancang kayu tersebut dan
ini harus terletak dibawah muka air tanah yang terendah.
b. Kemudian core ditarik keatas dan tiang pancang kayu dimasukan dalam casing dan
terus dipancang sampai mencapai lapisan tanah keras.
c. Secara mencapai lapisan tanah keras pemancangan dihentikan dan core ditarik
keluar dari casing. Kemudian beton dicor kedalam casing sampai penuh terus
dipadatkan dengan menumbukkan core ke dalam casing.
2. Composite Dropped in – Shell and Wood Pile
Tipe tiang ini hampir sama dengan tipe diatas hanya bedanya di sini memakai shell
yang terbuat dari bahan logam tipis permukaannya di beri alur spiral. Secara singkat
pelaksanaanya sebagai berikut:
a. Casing dan core dipancang bersama-sama sampai mencapai kedalaman yang telah
ditentukan di bawah muka air tanah.
b. Setelah mencapai kedalaman yang dimaksud core ditarik keluar dari casing dan
tiang pancang kayu dimasukkan dalam casing terus dipancang sampai mencapai
lapisan tanah keras. Pada pemancangan tiang pancang kayu ini harus diperhatikan
benar-benar agar kepala tiang tidak rusak atau pecah.
c. Setelah mencapai lapisan tanah keras core ditarik keluar lagi dari casing.
d. Kemudian shell berbentuk pipa yang diberi alur spiral dimasukkan dalam casing.
Pada ujung bagian bawah shell dipasang tulangan berbentuk sangkar yang mana
tulangan ini dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat masuk pada ujung atas tiang
pancang kayu tersebut.
Universitas Sumatera Utara
e. Beton kemudian dicor kedalam shell. Setelah shell cukup penuh dan padat casing
ditarik keluar sambil shell yang telah terisi beton tadi ditahan terisi beton tadi
ditahan dengan cara meletakkan core diujung atas shell.
3. Composit Ungased – Concrete and Wood Pile.
Dasar pemilihan tiang composit tipe ini adalah:
 Lapisan tanah keras dalam sekali letaknya sehingga tidak memungkinkan untuk
menggunakan cast in place concrete pile, sedangkan kalau menggunakan precast concrete
pile terlalu panjang, akibatnya akan susah dalam transport dan mahal.
 Muka air tanah terendah sangat dalam sehingga bila menggunakan tiang pancang kayu
akan memerlukan galian yang cukup dalam agar tiang pancang kayu tersebut selalu
berada dibawah permukaan air tanah terendah.
Adapun prinsip pelaksanaan tiang composite ini adalah sebagai berikut:
a. Casing baja dan core dipancang bersama-sama dalam tanah sehingga sampai pda
kedalaman tertentu ( di bawah m.a.t )
b. Core ditarik keluar dari casing dan tiang pancang kayu dimasukkan casing terus
dipancang sampai kelapisan tanah keras.
c. Setelah sampai pada lapisa tanah keras core dikeluarkan lagi dari casing dan beton
sebagian dicor dalam casing. Kemudian core dimasukkan lagi dalam casing.
d. Beton ditumbuk dengan core sambil casing ditarik ke atas sampai jarak tertentu
sehingga terjadi bentuk beton yang menggelembung seperti bola diatas tiang
pancang kayu tersebut.
e. Core ditarik lagi keluar dari casing dan casing diisi dengan beton lagi sampai padat
setinggi beberapa sentimeter diatas permukaan tanah. Kemudian beton ditekan
dengan core kembali sedangkan casing ditarik keatas sampai keluar dari tanah.
f. Tiang pancang composit telah selesai
Tiang pancang composit seperti ini sering dibuat oleh The Mac Arthur Concrete
Pile Corp.
4. Composite Dropped – Shell and Pipe Pile
Dasar pemilihan tipe tiang seperti ini adalah:
Universitas Sumatera Utara
 Lapisan tanah keras letaknya terlalu dalam bila digunakan cast in place concrete.
 Muka air tanah terendah terlalu dalam kalau digunakan tiang composit yang bagian
bawahnya terbuat dari kayu.
Cara pelaksanaan tiang tipe ini adalah sebagai berikut:
a. Casing dan core dipasang bersama-sama sehingga casing seluruhnya masuk dalam
tanah. Kemudian core ditarik.
b. Tiang pipa baja dengan dilengkapi sepatu pada ujung bawah dimasukkan dalam
casing terus dipancang dengan pertolongan core sampai ke tanah keras.
c. Setelah sampai pada tanah keras kemudian core ditarik keatas kembali.
d. Kemudian shell yang beralur pada dindingnya dimasukkan dalam casing hingga
bertumpu pada penumpu yang terletak diujung atas tiang pipa baja.bila diperlukan
pembesian maka besi tulangan dimasukkan dalam shell dan kemudian beton dicor
sampai padat.
e. Shell yang telah terisi dengan beton ditahan dengan core sedangkan casing ditarik
keluar dari tanah. Lubang disekeliling shell diisi dengan tanah atau pasir. Variasi
lain pada tipe tiang ini dapat pula dipakai tiang pemancang baja H sebagai ganti
dari tiang pipa.
5. Franki Composite Pile
Prinsip tiang hampir sama dengan tiang franki biasa hanya bedanya disini pada bagian
atas dipergunakan tiang beton precast biasa atau tiang profil H dari baja.
Adapun cara pelaksanaan tiang composit ini adalah sebagai berikut:
a. Pipa dengan sumbat beton dicor terlebih dahulu pada ujung bawah pipa baja
dipancang dalam tanah dengan drop hammer sampai pada tanah keras. Cara
pemasangan ini sama seperti pada tiang franki biasa.
b. Setelah pemancangan sampai pada kedalaman yang telah direncanakan, pipa diisi
lagi dengan beton dan terus ditumbuk dengan drop hammer sambil pipa ditarik lagi
ke atas sedikit sehingga terjadi bentuk beton seperti bola.
c. Setelah tiang beton precast atau tiang baja H masuk dalam pipa sampai bertumpu
pada bola beton pipa ditarik keluar dari tanah.
Universitas Sumatera Utara
d. Rongga disekitar tiang beton precast atau tiang baja H diisi dengan kerikil atau
pasir.
2.4.2. Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya
Pondasi tiang pancang menurut cara pemasangannya dibagi dua bagian besar, yaitu:
A. Tiang pancang pracetak
Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang yang dicetak dan dicor didalam acuan
beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan dipancangkan. Tiang
pancang pracetak ini menurut cara pemasangannya terdiri dari :
1. Cara penumbukan
Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan kedalam tanah dengan cara
penumbukan oleh alat penumbuk (hammer).
2. Cara penggetaran
Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan kedalam tanah dengan cara penggetaran
oleh alat penggetar (vibrator).
3. Cara penanaman
Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman tertentu, lalu
tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi dengan tanah.
Cara penanaman ini ada beberapa metode yang digunakan :
a. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah sebelumnya lalu
tiang dimasukkan kedalamnya dan ditimbun kembali.
b. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan tanah dari
bagian dalam tiang.
c. Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan kedalam tanah
dengan memberikan tekanan pada tiang.
d. Cara pemancaran, yaitu tanah pondasi diganggu dengan semburan air yang keluar
dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat dipancangkan kedalam tanah.
Universitas Sumatera Utara
B. Tiang yang dicor ditempat (cast in place pile)
Tiang yang dicor ditempat (cast in place pile) ini menurut teknik penggaliannya
terdiri dari beberapa macam cara yaitu :
1. Cara penetrasi alas
Cara penetrasi alas yaitu pipa baja yang dipancangkan kedalam tanah kemudian pipa
baja tersebut dicor dengan beton.
2. Cara penggalian
Cara ini dapat dibagi lagi urut peralatan pendukung yang digunakan antara lain :
a. Penggalian dengan tenaga manusia
Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga manusia adalah
penggalian lubang pondsi yang masih sangat sederhana dan merupakan cara
konvensional. Hal ini dapat dilihat dengan cara pembuatan pondasi dalam, yang
pada umumnya hanya mampu dilakukan pada kedalaman tertentu.
b. Penggalian dengan tenaga mesin
Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga mesin adalah penggalian
lubang pondasi dengan bantuan tenaga mesin, yang memiliki kemampuan lebih
baik dan lebih canggih.
2.5.
Alat Pancang Tiang
Dalam pemasangan tiang kedalam tanah, tiang dipancang dengan alat pemukul yang
dapat berupa pemukul (hammer) mesin uap, pemukul getar atau pemukul yang hanya
dijatuhkan. Skema dari berbagai macam alat pemukul diperlihatkan dalam Gambar 2.4a
sampai dengan 2.4d. Pada gambar terebut diperlihatkan pula alat-alat perlengkapan pada
kepala tiang dalam pemancangan. Penutup (pile cap) biasanya diletakkan menutup kepala
tiang yang kadang-kadang dibentuk dalam geometri tertutup.
A. Pemukul Jatuh (drop hammer)
Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas. Pemberat ditarik
dengan tinggi jatuh tertentu kemudian dilepas dan menumbuk tiang. Pemakaian alat tipe ini
membuat pelaksanaan pemancangan berjalan lambat, sehingga alat ini hanya dipakai pada
volume pekerjaan pemancangan yang kecil.
Universitas Sumatera Utara
B. Pemukul Aksi Tiang (single-acting hammer)
Pemukul aksi tunggal berbentuk memanjang dengan ram yang bergerak naik oleh
udara atau uap yang terkompresi, sedangkan gerakan turun ram disebabkan oleh beratnya
sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama dengan berat ram dikalikan tinggi jatuh
(Gambar 2.4a).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Gambar 2.4 Skema pemukul tiang : (a) Pemukul aksi tunggal (single acting hammer), (b)
Pemukul aksi double (double acting hammer), (c) Pemukul diesel (diesel hammer), (d)
Pemukul getar (vibratory hammer) ( Hardiyatmo,H.c., 2002 )
C. Pemukul Aksi Double (double-acting hammer)
Pemukul aksi double menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram dan untuk
mempercepat gerakan ke bawahnya (Gambar 2.4b). Kecepatan pukulan dan energi output
biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal.
Universitas Sumatera Utara
D. Pemukul Diesel (diesel hammer)
Pemukul diesel terdiri dari silinder, ram, balok anvil dan sistem injeksi bahan bakar.
Pemukul tipe ini umumnya kecil, ringan dan digerakkan dengan menggunakan bahan bakar
minyak. Energi pemancangan total yang dihasilkan adalah jumlah benturan dari ram
ditambah energi hasil dari ledakan (Gambar 2.4c).
E. Pemukul Getar (vibratory hammer)
Pemukul getar merupakan unit alat pancang yang bergetar pada frekuensi tinggi
(Gambar 2.4d).
2.6.
Metode Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang
Aspek teknologi sangat berperan dalam suatu proyek konstruksi. Umumnya, aplikasi
teknologi ini banyak diterapkan dalam metode pelaksanaan pekerjaan konstruksi.
Penggunaan metode yang tepat, praktis, cepat dan aman, sangat membantu dalam
penyelesaian pekerjaan pada suatu proyek konstruksi. Sehingga target waktu, biaya dan mutu
sebagaimana ditetapkan dapat tercapai.
Langkah - langkah dari pekerjaan untuk dimensi kubus/ ukuran dan tiang pancang:
1. Menghitung daya dukung yang didasarkan pada karakteristik tanah dasar yang diperoleh
dari penyelidikan tanah. Dari sini, kemudian dihitung kemungkinan nilai daya dukung
yang diizinkan pada berbagai kedalaman, dengan memperhatikan faktor aman terhadap
keruntuhan daya dukung yang sesuai, dan penurunan yang terjadi harus tidak berlebihan.
2. Menentukan kedalaman, tipe, dan dimensi pondasinya. Hal ini dilakukan dengan jalan
memilih kedalaman minimum yang memenuhi syarat keamanan terhadap daya dukung
tanah yang telah dihitung. Kedalaman minimum harus diperhatikan terhadap erosi
permukaan tanah, pengaruh perubahan iklim, dan perubahan kadar air. Bila tanah yang
lebih besar daya dukungnya berada dekat dengan kedalaman minimum yang dibutuhkan
tersebut,dipertimbangkan untuk meletakkan dasar pondasi yang sedikit lebih dalam yang
daya dukung tanahnya lebih besar. Karena dengan peletakan dasar pondasi yang sedikit
lebih dalam akan mengurangi dimensi pondasi, dengan demikian dapat menghemat biaya
pembuatan pelat betonnya.
3. Ukuran dan kedalaman pondasi yang ditentukan dari daya dukung diizinkan
dipertimbangkan terhadap penurunan toleransi. Bila ternyata hasil hitungan daya dukung
Universitas Sumatera Utara
ultimit yang dibagi faktor aman mengakibatkan penurunan yang berlebihan, dimensi
pondasi diubah sampai besar penurunan memenuhi syarat.
Tahapan pekerjaan pondasi tiang pancang adalah sebagai berikut :
A. Pekerjaan Persiapan
1. Membubuhi tanda, tiap tiang pancang harus dibubuhi tanda serta tanggal saat tiang
tersebut dicor. Titik-titik angkat yang tercantum pada gambar harus dibubuhi tanda
dengan jelas pada tiang pancang. Untuk mempermudah perekaan, maka tiang pancang
diberi tanda setiap 1 meter.
2. Pengangkatan/pemindahan, tiang pancang harus dipindahkan/diangkat dengan hati-hati
sekali guna menghindari retak maupun kerusakan lain yang tidak diinginkan.
3. Rencanakan final set tiang, untuk menentukan pada kedalaman mana pemancangan tiang
dapat dihentikan, berdasarkan data tanah dan data jumlah pukulan terakhir (final set).
4. Rencanakan urutan pemancangan, dengan pertimbangan kemudahan manuver alat. Lokasi
stock material agar diletakkan dekat dengan lokasi pemancangan.
5. Tentukan titik pancang dengan theodolith dan tandai dengan patok.
6. Pemancangan dapat dihentikan sementara untuk peyambungan batang berikutnya bila
level kepala tiang telah mencapai level muka tanah sedangkan level tanah keras yang
diharapkan belum tercapai.
Proses penyambungan tiang :
a. Tiang diangkat dan kepala tiang dipasang pada helmet seperti yang dilakukan pada
batang pertama.
b. Ujung bawah tiang didudukkan diatas kepala tiang yang pertama sedemikian sehingga
sisi-sisi pelat sambung kedua tiang telah berhimpit dan menempel menjadi satu.
c. Penyambungan sambungan las dilapisi dengan anti karat
d. Tempat sambungan las dilapisi dengan anti karat.
7. Selesai penyambungan, pemancangan dapat dilanjutkan seperti yang dilakukan pada
batang pertama. Penyambungan dapat diulangi sampai mencapai kedalaman tanah keras
yang ditentukan.
Universitas Sumatera Utara
8. pemancangan tiang dapat dihentikan bila ujung bawah tiang telah mencapai lapisan tanah
keras/final set yang ditentukan.
9. Pemotongan tiang pancang pada cut off level yang telah ditentukan.
B. Proses Pengangkatan
1.
Pengangkatan tiang untuk disusun ( dengan dua tumpuan )
Metode pengangkatan dengan dua tumpuan ini biasanya pada saat penyusunan tiang
beton, baik itu dari pabrik ke trailer ataupun dari trailer ke penyusunan lapangan.
Persyaratan umum dari metode ini adalah jarak titik angkat dari kepala tiang adalah
1/5 L. Untuk mendapatkan jarak harus diperhatikan momen maksimum pada bentangan,
haruslah sama dengan momen minimum pada titik angkat tiang sehingga dihasilkan
momen yang sama.
Pada prinsipnya pengangkatan dengan dua tumpuan untuk tiang beton adalah dalam
tanda pengangkatan dimana tiang beton pada titik angkat berupa kawat yang terdapat
pada tiang beton yang telah ditentukan dan untuk lebih jelas dapat dilihat oleh gambar.
Kabel Baja Pengangkat
Titik Angkat ( Garis Rantal )
Bantalan
Kepala Tiang
Kabel Baja Pengangkat
1
5
L
3
5L
1
5L
Gambar 2.5 Pengangkatan Tiang Dengan Dua tumpuan
Universitas Sumatera Utara
2.
Pengangkatan dengan satu tumpuan
Metode pengangkatan ini biasanya digunakan pada saat tiang sudah siap akan
dipancang oleh mesin pemancangan sesuai dengan titik pemancangan yang telah
ditentukan di lapangan.
Adapun persyaratan utama dari metode pengangkatan satu tumpuan ini adalah jarak
antara kepala tiang dengan titik angker berjarak L/3. Untuk mendapatkan jarak ini,
haruslah diperhatikan bahwa momen maksimum pada tempat pengikatan tiang sehingga
dihasilkan nilai momen yang sama.
Kepala Tiang
Kabel Baja Pengangkat
1
3
Ujung Tiang
2
3
L
L
Permukaan tanah
+
D=0
_
Gambar Lintang
+
_
Gambar momen
+
Momen Max
Gambar 2.6 Pengangkatan Tiang Dengan Satu Tumpuan
C. Proses Pemancangan
1. Alat pancang ditempatkan sedemikian rupa sehingga as hammer jatuh pada patok titik
pancang yang telah ditentukan.
2. Tiang diangkat pada titik angkat yang telah disediakan pada setiap lubang.
3. Tiang didirikan disamping driving lead dan kepala tiang dipasang pada helmet yang telah
dilapisi kayu sebagai pelindung dan pegangan kepala tiang.
4. Ujung bawah tiang didudukkan secara cermat diatas patok pancang yang telah ditentukan.
5. Penyetelan vertikal tiang dilakukan dengan mengatur panjang backstay sambil diperiksa
dengan waterpass sehingga diperoleh posisi yang betul-betul vertikal. Sebelum
pemancangan dimulai, bagian bawah tiang diklem dengan center gate pada dasar driving
lead agar posisi tiang tidak bergeser selama pemancangan, terutama untuk tiang batang
pertama.
Universitas Sumatera Utara
6. Pemancangan dimulai dengan mengangkat dan menjatuhkan hammer secara kontiniu ke
atas helmet yang terpasang diatas kepala tiang.
D. Quality Control
1. Kondisi fisik tiang
a. Seluruh permukaan tiang tidak rusak atau retak
b. Umur beton telah memenuhi syarat
c. Kepala tiang tidak boleh mengalami keretakan selama pemancangan
2. Toleransi
Vertikalisasi tiang diperiksa secara periodik selama proses pemancangan berlangsung.
Penyimpangan arah vertikal dibatasi tidak lebih dari 1:75 dan penyimpangan arah
horizontal dibatasi tidak leboh dari 75 mm.
3. Penetrasi
Tiang sebelum dipancang harus diberi tanda pada setiap setengah meter di sepanjang
tiang untuk mendeteksi penetrasi per setengah meter. Dicatat jumlah pukulan untuk
penetrasi setiap setengah meter.
4. Final set
Pamancangan baru dapat dihentikan apabila telah dicapai final set sesuai perhitungan.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.7 Urutan pemancangan : (a) Pemancangan tiang, (b) Penyambungan tiang, (c)
Kalendering/final set
Universitas Sumatera Utara
2.7
Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek
Ditinjau dari cara mendukung beban, tiang dapat dibagi menjadi 2 (dua) macam
(Hardiyatmo, 2002), yaitu :
1. Tiang dukung ujung (end bearing pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya
ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam
zone tanah yang lunak yang berada diatas tanah keras. Tiang-tiang dipancang
sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung
beban yang diperkirakan tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas
tiang sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada
dibawah ujung tiang (Gambar 2.6a).
2. Tiang gesek (friction pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan
oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah disekitarnya (Gambar 2.9b).
Tahanan
gesek
dan
pengaruh
konsolidasi
lapisan
tanah
dibawahnya
diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang.
(b)
(b)
Gambar 2.8 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya ( Hardiyatmo,H.C., 2002 )
Universitas Sumatera Utara
2.8.
Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Sondir
Diantara perbedaaan tes dilapangan, sondir atau cone penetration test (CPT)
seringkali sangat dipertimbangkan berperanan dari geoteknik. CPT atau sondir ini tes yang
sangat cepat, sederhana, ekonomis dan tes tersebut dapat dipercaya dilapangan dengan
pengukuran terus-menerus dari permukaan tanah-tanah dasar. CPT atau sondir ini dapat juga
mengklasifikasi lapisan tanah dan dapat memperkirakan kekuatan dan karakteristik dari
tanah. Didalam perencanaan pondasi tiang pancang (pile), data tanah sangat diperlukan dalam
merencanakan kapasitas daya dukung (bearing capacity) dari tiang pancang sebelum
pembangunan dimulai, guna menentukan kapasitas daya dukung ultimit dari tiang pancang.
Kapasitas daya dukung ultimit ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
Qu = Qb + Qs = qbAb + f.As ........................................................... (2.1)
dimana :
Qu = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang.
Qb = Kapasitas tahanan di ujung tiang.
Qs
= Kapasitas tahanan kulit.
qb
= Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas.
Ab = Luas di ujung tiang.
f
= Satuan tahanan kulit persatuan luas.
As
= Luas kulit tiang pancang.
Dalam menentukan kapasitas daya dukung aksial ultimit (Qu) dipakai Metode Aoki
dan De Alencar.
Aoki dan Alencar mengusulkan untuk memperkirakan kapasitas dukung ultimit dari
data Sondir. Kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) diperoleh sebagai berikut :
qb =
qca (base)
............................................................................. (2.2)
Fb
Universitas Sumatera Utara
dimana :
qca (base)
= Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D dibawah
ujung tiang dan Fb adalah faktor empirik tergantung pada tipe tanah.
Tahanan kulit persatuan luas (f) diprediksi sebagai berikut :
F = qc (side)
αs
Fs
........................................................................... (2.3)
dimana :
qc (side)
= Perlawanan konus rata-rata pada masing lapisan sepanjang tiang.
Fs
= Faktor empirik tahanan kulit yang tergantung pada tipe tanah.
Fb
= Faktor empirik tahanan ujung tiang yang tergantung pada tipe tanah.
Faktor Fb dan Fs diberikan pada Tabel 2.1 dan nilai-nilai faktor empirik αs diberikan
pada Tabel 2.2.
Tabel 2.1 Faktor empirik Fb dan Fs (Titi & Farsakh, 1999 )
Tipe Tiang Pancang
Fb
Fs
Tiang Bor
3,5
7,0
Baja
1,75
3,5
Beton Pratekan
1,75
3,5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah yang berbeda (Titi & Farsakh, 1999 )
Tipe Tanah
Pasir
αs
(%)
1,4
Pasir kelanauan
2,0
Tipe Tanah
αs (%)
Pasir berlanau
2,2
Pasir berlanau
dengan lempung
Lempung
berpasir
αs (%)
2,4
Lempung
2,8
berpasir
2,8
dengan lanau
Pasir kelanauan
Lempung
2,4
dengan
Tipe Tanah
Lanau
3,0
lempung
berlanau
3,0
dengan pasir
Pasir
Lanau
berlempung
2,8
dengan lanau
Pasir
berlempung
berlempung
3,0
dengan pasir
3,0
Lanau
berlempung
3,4
Lempung
4,0
berlanau
Lempung
6,0
Pada umumnya nilai αs untuk pasir = 1,4 persen, nilai αs untuk lanau = 3,0 persen dan
nilai αs untuk lempung = 1,4 persen.
Untuk menghitung daya dukung tiang pancang berdasarkan data hasil pengujian
sondir dapat dilakukan dengan menggunakan metode Meyerhoff.
Daya dukung ultimate pondasi tiang dinyatakan dengan rumus :
Qult = (qc x Ap)+(JHL x K11) ........................................................ (2.4)
dimana :
Qult
= Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal.
qc
= Tahanan ujung sondir.
Ap
= Luas penampang tiang.
Universitas Sumatera Utara
JHL
= Jumlah hambatan lekat.
K11
= Keliling tiang.
Daya dukung ijin pondasi dinyatakan dengan rumus :
Qijin =
qc xAc JHLxK11
............................................................... (2.5)
+
3
5
dimana :
2.9.
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin pondasi.
qc
= Tahanan ujung sondir.
Ap
= Luas penampang tiang.
JHL
= Jumlah hambatan lekat.
K11
= Keliling tiang.
Faktor Aman
Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, maka diperlukan untuk membagi kapasitas
ultimit dengan faktor aman tertentu. Faktor aman ini perlu diberikan dengan maksud :
a. Untuk memberikan keamanan terhadap ketidakpastian metode hitungan yang digunakan.
b. Untuk memberikan keamanan terhadap variasi kuat geser dan kompresibilitas tanah.
c. Untuk meyakinkan bahwa bahan tiang cukup aman dalam mendukung beban yang
bekerja.
d. Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal atau kelompok
masih tetap dalam batas-batas toleransi.
e. Untuk meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam diantara tiang-tiang masih dalam
batas toleransi.
Sehubungan dengan alasan butir (d), dari hasil banyak pengujian-pengujian beban
tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang berdiameter kecil sampai sedang (600 mm),
penurunan akibat beban bekerja (working load) yang terjadi lebih kecil dari 10 mm untuk
faktor aman yang tidak kurang dari 2,5 (Tomlinson, 1977).
Universitas Sumatera Utara
Besarnya beban bekerja (working load) atau kapasitas tiang ijin (Qa) dengan
memperhatikan keamanan terhadap keruntuhan adalah nilai kapasitas ultimit (Qu) dibagi
dengan faktor aman (SF) yang sesuai. Variasi besarnya faktor aman yang telah banyak
digunakan untuk perancangan pondasi tiang pancang, sebagai berikut :
Qa =
Qu
....................................................................................... (2.6)
2,5
2.10. Data Kalendering
Untuk perencanaan daya dukung tiang pancang dari hasil kalendering yaitu digunakan
metode Modified New ENR.
Modified New ENR
…………………………………………….. (2.7)
Qu =
Ket:
E
= Effisiensi hammer
C
= 0.254 cm untuk unit S dan h dalam cm
Wp
= Berat tiang
WR
= Berat hammer
n
= koef. Restitusi antara ram dan pile cap
h
= tinggi jatuh
WR x h = Energi palu
SF yang direkomendasikan = 6
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Harga Effisiensi Hammer dan koef. Restitusi
Tipe Hammer
Efficiency, E
Single and double acting hammer
0.7 - 0.8
Diesel Hammer
0.8 - 0.9
drop Hammer
0.7 - 0.9
Pile Material
Coefficient of restitution, n
Cast iron hammer and concrette pile ( whitout cap )
0.4 - 0.5
Wood cushion on steel pile
0.3 - 0.4
Wooden pile
0.25 - 0.3
2.11. Penurunan Tiang
Dalam bidang teknik sipil ada dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan,
yaitu :
a. Besarnya penurunan yang akan terjadi.
b. Kecepatan penurunan.
Istilah penurunan (settlement) digunakan untuk menunjukkan gerakan titik tertentu
pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap. Umumnya, penurunan yang tidak seragam
lebih membahayakan bangunan dari pada penurunan totalnya. Contoh-contoh bentuk
penurunan dapat dilihat pada Gambar 2.9
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9 Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan
a. Pada gambar (a), dapat diperhatikan jika tepi bangunan turun lebih besar dari
bagian tengahnya, bangunan diperkirakan akan retak-retak pada bagian tengahnya.
b. Pada gambar (b), jika bagian tengah bangunan turun lebih besar, bagian atas
bangunan dalam kondisi tertekan dan bagian bawah tertarik. Bila deformasi yang
terjadi sangat besar, tegangan tarik yang berkembang dibawah bangunan dapat
mengakibatkan retakan-retakan.
c. Pada gambar (c), penurunan satu tepi/sisi dapat berakibat keretakan pada bagian c.
d. Pada gambar (d), penurunan terjadi berangsur-angsur dari salah satu tepi
bangunan, yang berakibat miringnya bangunan tanpa terjadi keretakan pada
bagian bangunan.
Selain dari kegagalan kuat dukung (bearing capacity failure) tanah, pada setiap proses
penggalian selalu dihubungkan dengan perubahan keadaan tegangan didalam tanah.
Perubahan tegangan pasti akan disertai dengan perubahan bentuk, pada umumnya hal ini
yang menyebabkan penurunan pada pondasi (Hardiyatmo, 1996).
2.11.1 Perkiraan penurunan tiang tunggal
Menurut Poulus dan Davis (1980) penurunan jangka panjang untuk pondasi tiang
tunggal tidak perlu ditinjau karena penurunan tiang akibat konsolidasi dari tanah relatif kecil.
Hal ini disebabkan karena pondasi tiang direncanakan terhadap kuat dukung ujung dan kuat
dukung friksinya atau penjumlahan dari keduanya (Hardiyatmo, 2002).
Universitas Sumatera Utara
Perkiraan penurunan tiang tunggal dapat dihitung berdasarkan :
a. Untuk tiang apung atau tiang friksi
S=
Q.I
............................................................................... (2.8)
Es.D
dimana : I = Io . Rk . Rh . Rμ
b. Untuk tiang dukung ujung
S=
Q.I
............................................................................... (2.9)
Es.D
dimana : I = Io . Rk . Rb . Rμ
dengan :
S
= Penurunan untuk tiang tunggal.
Q
= Beban yang bekerja
Io
= Faktor pengaruh penurunan untuk tiang yang tidak mudah mampat (Gambar
2.7).
Rk
= Faktor koreksi kemudah mampatan tiang (Gambar 2.8).
Rh
= Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras
(Gambar 2.9).
Rμ = Faktor koreksi angka Poisson μ (Gambar 2.10).
Rb
= Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung (Gambar 2.11).
h
= Kedalaman total lapisan tanah dari ujung tiang ke muka tanah.
D
= Diameter tiang.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Faktor penurunan Io (Poulos dan Davis)
Gambar 2.11 Koreksi kompresi, Rk (Poulos dan Davis)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12 Koreksi kedalaman, Rh (Poulos dan Davis)
Gambar 2.13 Koreksi angka Poisson, Rμ (Poulus dan Davis) ( Hardiyatmo, H.C., 2002 )
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.14 Koreksi kekakuan lapisan pendukung, Rb (Poulos dan Davis)
Pada Gambar 2.16, 2.18, dan 2.19, K adalah suatu ukuran kompresibilitas relatif dari
tiang dan tanah yang dinyatakan oleh persamaan :
K=
E p .RA
Es
................................................................................... (2.10)
Universitas Sumatera Utara
dimana : RA =
Ap
1 π .d 2
4
dengan :
K
= Faktor kekakuan tiang.
Ep
= Modulus elastisitas dari bahan tiang.
Es
= Modulus elastisitas tanah disekitar tiang.
Eb
= Modulus elastisitas tanah didasar tiang.
Perkiraan angka Poisson (μ) dapat dilihat pada Tabel 2.5 Terzaghi menyarankan nilai
μ = 0,3 untuk tanah pasir, μ = 0,4 sampai 0,43 untuk tanah lempung. Umumnya, banyak
digunakan μ = 0,3 sampai 0,35 untuk tanah pasir dan μ = 0,4 sampai 0,5 untuk tanah
lempung.
Tabel 2.4 Perkiraan angka poisson (μ ) ( Hardiyatmo. H.C., 1996 )
Macam Tanah
Lempung jenuh
0,4 – 0,5
Lempung tak jenuh
0,1 – 0,3
Lempung berpasir
0,2 – 0,3
Lanau
0,3 – 0,35
Pasir padat
0,2 – 0,4
Pasir kasar
0,15
Pasir halus
0,25
Berbagai metode tersedia untuk menentukan nilai modulus elastisitas tanah (Es),
antara lain dengan percobaan langsung ditempat yaitu dengan menggunakan data hasil
pengujian kerucut statis (sondir). Karena nilai laboratorium dari Es tidak sangat baik dan
Universitas Sumatera Utara
mahal untuk mendapatkan (Bowles, 1977). Bowles memberikan persamaan yang dihasilkan
dari pengumpulan data pengujian kerucut statis (sondir), sebagai berikut :
Es = 3qc
(untuk pasir)............................................... (2.11a)
Es = 2 sampai 8qc
(untuk lempung)......................................... (2.11b)
Dari analisa yang dilakukan secara mendetail oleh Meyerhoff, untuk nilai modulus
elastisitas tanah dibawah ujung tiang (Eb) kira-kira 5-10 kali harga modulus elastisitas tanah
di sepanjang tiang (Es).
Rumus untuk penurunan tiang elastis adalah :
S =
(Q + ξQs ) L
..................................................................... (2.12)
A.Ep
dimana :
Q
= Beban yang bekerja
Qs
= Tahanan gesek
ξ
= Koefisien dari skin friction
Ep = Modulus elastisitas
Nilai ξ tergantung kepada unit tahanan friksi ( kulit ) alami pada sepanjang tiang
terpancang di dalam tanah. Nilai ξ = 0,5 adalah dimana bentuk unit tahanan friksi
( kulit ) alaminya berbentuk seragam atau simetris, seperti persegi panjang maupun parabolic
seragam, umumnya pada tanah lempung atau lanau. Nilai ξ = 0,67 adalah jika bentuk unit
tahanan friksi ( kulit ) alaminya berbentuk segitiga, umumnya pada tanah pasir.
2.12
Data Loading Test
Loading test biasa disebut juga dengan uji pembebanan statik. Cara yang paling dapat
diandalkan untuk menguji daya dukung pondasi tiang adalah dengan uji pembebanan statik.
Interprestasi dari hasil benda uji pembebanan statik merupakan bagian yang cukup penting
untuk mengetahui respon tiang pada selimut dan ujungnya serta besarnya daya dukung
Universitas Sumatera Utara
ultimitnya. Berbagai metode interprestasi perlu mendapat perhatian dalam hal nilai daya
dukung ultimit yang diperoleh karena setiap metode dapat memberikan hasil yang berbeda.
Yang terpenting adalah agar dari hasil nilai uji pembebanan statik, seorang praktisi
dalam rekayasa pondasi dapat menentukan mekanisme yang terjadi, misalnya dengan melihat
kurva beban – penurunan, besarnya deformasi plastis tiang, kemungkinan terjadinya
kegagalan bahan tiang, dan sebagainya.
Pengujian hingga 200% dari beban kerja sering dilakukan pada tahap verifikasi daya
dukung, tetapi untuk alasan lain misalnya untuk keperluan optimasi dan untuk control beban
ultimit pada gempa kuat, seringkali diperlukan pengujian sebesar 250% hingga 300% dari
beban kerja.
Pengujian beban statik melibatkan pemberian beban statik dan pengukuran
pergerakan tiang. Beban – beban umumnya diberikan secara bertahap dan penurunan tiang
diamati. Umumnya definisi keruntuhan yang diterima dan dicatat untuk interprestasi lebih
lanjut adalah bila di bawah suatu beban yang konstan, tiang terus – menerus mengalami
penurunan. Pada umumnya beban runtuh tidak dicapai pada saat pengujian. Oleh karena itu
daya dukung ultimit dari tiang hanya merupakan suatu estimasi.
Sesudah tiang uji dipersiapkan ( dipancang atau dicor ), perlu ditunggu terlerbih
dahulu selama 7 hingga 30 hari sebelum tiang dapat diuji. Hal ini penting untuk
memungkinkan tanah yang telah terganggu kembali keadaan semula, dan tekanan air pori
akses yang terjadi akibat pemancangan tiang telah berdisipasi.
Beban kontra dapat dilakukan dengan dua cara. Cara pertama adalah dengan
menggunakan system kentledge seperti ditujukan pada gambar. Selain itu juga dapat
digunakan kerangka baja atau jangkar pada tanah seperti diilustrasikan pada gambar.
Pembebanan diberikan pada tiang dengan menggunakan dongkrak hidrolik.
Pergerakan tiang dapat diukur dengan menggunakan satu set dial guges yang
terpasang pada kepala tiang. Toleransi pembacaan antara satu dial gauge lainnya adalah 1
mm. Dalam banyak hal, sangat penting untuk mengukur pergerakan relative dari tiang.
Untuk mendapatkan informasi lebih lanjut dari interaksi tanah dengan tiang,
pengujian tiang sebaiknya dilengkapi dengan instrumentasi. Instrumentasi yang dapat
digunakan adalah strain gauges yang dapat dipasang pada lokasi – lokasi tertentu
disepanjang tiang. Tell – tales pada kedalaman – kedalaman tertentu atau load cells yang
ditempatkan di bawah kaki tiang. Instrumentasi dapat memberikan informasi mengenai
pergerakan kaki tiang, deformasi sepanjang tiang, atau distribusi beban sepanjang tiang
selama pengujian.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Pengujian dengan sistem kentledge ( Coduto,2001 )
Gambar 2.16 Pengujian dengan tiang jangkar ( Tomlinson,1980 )
a. Metode Pembebanan
Metode pembebanan dapat dilakukan dengan beberapa cara:
1)
Prosedur Pembebanan Standar ( SML ) Monotonik
Slow Maintained Load Test ( SML ) menggunakan delapan kali pengingkatan beban.
Prosedur standar SML adalah dengan memberikan beban secara bertahap setiap 25%
dari beban rencana. Untuk tiap tahap beban, pembacaan diteruskan hingga penurunan (
settlement ) tidak lebih dari 254 mm/ jam, tetapi tidak lebih dari 2 jam. Penambahan
beban dilakukan hingga dua kali beban rencana, kemudian ditahan. Setelah itu beban
diturunkan secara bertahap untuk pengukuran rebound.
Universitas Sumatera Utara
2)
Prosedur Pembebanan Standar ( SML ) siklik
Metode pembebanan sama dengan SML monotonik, tetapi pada tiap tahapan beban
dilakukan pelepasan beban dan kemudian dibebani kembali hingga tahap beban
berikutnya ( unloading – reloading ). Dengan cara ini, rebound dari setiap tahap beban
diketahui dan perilaku pemikulan beban pada tanah dapat disimpulkan dengan lebih
baik. Metode ini membutuhkan waktu yang lebih lama daripada metode SML
monotonik.
3)
Quick Load Test ( Quick ML )
Karena prosedur standar membutuhkan waktu yang cukup lama, maka para peneliti
membuat modifikasi untuk mempercepat pengujian. Metode ini kontrol oleh waktu dan
penurunan, dimana setiap 8 tahapan beban ditahan dalam waktu yang singkat tanpa
memperhatikan kecepatan pergerakan tiang. Pengujian dilakukan hingga runtuh atau
hingga mencapai beban tertentu. Waktu total yang dibutuhkan 3 hingga 6 jam.
Gambar 2.16 Contoh hasil uji pembebanan statik aksial tekan ( Tomlinson,2001 )
4)
Prosedur Pembebanan dengan Kecepatan Konstan ( Constant Rate of Penetration
Method Atau CRP )
Metode CRP merupakan salah satu alternative lain untuk pengujian tiang secara
statis. Prosedurnya adalah dengan membebani tiang secara terus – menerus hingga
kecepatan penetrasi ke dalam tanah konstan. Umumnya diambil patokan sebesar 0.245
cm/ menit atau lebih rendah bila jenis tanah adalah lempung.
Hasil pengujian tiang dengan metode CRP menunujukkan bahwa beban runtuh
relative tidak tergantung oleh kecepatan penetrasi bila digunakan batasan kecepatan
Universitas Sumatera Utara
penurunan kurang dari 0.125 cm/menit. Kecepatan yang lebih tinggi dapat
menghasilkan daya dukung yang sedikit. Beban dan pembacaan deformasi diambil
setiap menit. Pengujian dihentikan bila pergerakan total kepala tiang mencapai 10%
dari diameter tiang bila pergerakan ( displacement ) sudah cukup besar.
Pengujian dengan metode CRP umumnya membutuhkan waktu sekitar 1 jam
(tergantung ukuran dan daya dukung tiang). Metode CRP memberikan hasil serupa
dengan metode Quick ML, dan sebagaimana metode Quick ML, metode ini juga dapat
diselesaikan dalam waktu 1 hari.
b. Interprestasi Hasil Uji Pembebanan Statik
Dari hasil uji pembebanan, dapat dilakukan interprestasi untuk menentukan
besarnya beban ultimit. Ada berbagai metode interprestasi, namun dalam Tugas
Akhir hanya akan dibahas Metode Davisson.
1) Metode Davisson
Prosedur penentuan beban ultimit dari pondasi tiang dengan menggunakan
metode ini adalah sebagai berikut:
Gambarkan kurva beban terhadap penurunan.
1. Penurunan elastik dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
………….. (2.13)
Dimana :
Se
= Penurunan elastik
Q
= Beban uji yang diberikan
L
= Panjang Tiang
Ap
= Luas Penampang Tiang
Ep
= Modulus elastisitas tiang
2. Tarik garis OA seperti gambar berdasarkan persamaan penurunan elastik ( Se ).
3. Tarik garis BC yang sejajar dengan garis OA dengan jarak X, dimana X adalah:
X = 0.15 + D/120 ….. ( dalam inchi )
dengan D adalah diameter atau sisi tiang dalam satuan inchi.
Universitas Sumatera Utara
4. Perpotongan antara kurva beban – penurunan dengan garis lurus merupakan daya
dukung ultimit.
Gambar 2.18 Interpretasi daya dukung ultimit dengan metode Davisson M.T
Universitas Sumatera Utara