Page 1
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG
DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA
( PROYEK PEMBANGUNAN JALAN TOL MEDAN-BINJAI SEKSI 1
LOKASI JEMBATAN SUNGAI DELI STA 1+575)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun oleh :
AMIRAH HANUN
15 0404 027
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2019
Universitas Sumatera Utara
Page 2
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil
bidang studi Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara, dengan judul :
“ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG
DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA
(PROYEK PEMBANGUNAN JALAN TOL MEDAN-BINJAI SEKSI 1
LOKASI JEMBATAN SUNGAI DELI STA 1+575)”
Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian Tugas Akhir ini tidak terlepas
dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa
pihak yang berperan penting yaitu :
1. Terutama kepada kedua orang tua saya, ayahanda Ir.Parlaungan Lubis dan
Ibunda Intan Khoiriah Nasution serta kepada saudara kandung saya Atiqah
Hajar Lubis,S.Ikom, Nurul Husniyah Lubis, S.Pd, dan Ghina ‘Alimah Parlina
Lubis,S.Ab, yang telah memberikan dukungan penuh serta mendoakan saya
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan
sabar memberi bimbingan, saran, dan dukungan dalam bentuk waktu dan
pemikiran untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
Page 3
ii
3. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, ST. MT. PhD sebagai Ketua Departemen
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ridwan Anas, ST. MT. PhD, sebagai Sekretaris Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE selaku Koordinator Sub Jurusan
Geoteknik Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara sekaligus dosen
pembanding dan penguji saya.
6. Ibu Ika Puji Hastuty, S.T., M.T selaku dosen pembanding dan penguji saya.
7. Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Bapak Ir. Maulana, M.T dan Abang Haposan, ST yang bersedia memberikan
data-data yang saya butuhkan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, serta
mendukung saya dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.
9. Partner skripsi saya Ahmad Fadli Lubis yang menjadi teman seperjuangan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Teman-teman angkatan 2015, Arifa Dita W, Aulia Azhari Hasibuan, Ayu
Gustina Mora Siregar, Catrin Monica Gultom, Cindy Mariani Dwifitri Silalahi,
Irpan Ramadhan, Muhammad Fadhil Lubis, Muhammad Rizki Laduni, Oetary
Dwitya Larasati, Pandu Ramadhan, Rizal Kurnia Riski, Syarkiah Anna
Batubara serta teman-teman 2015 lainnya.
11. Kepada Kak Titi Hayati, ST yang senantiasa memberikan arahan dan dukungan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
12. Abang dan kakak senior angkatan 2014, Kak Nurhayati Pane yang memberikan
arahan, bantuan, serta dukungan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
Page 4
iii
13. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas
dukungannya yang sangat baik.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat
membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Juli 2019
Penulis
(Amirah Hanun)
15 0404 027
Universitas Sumatera Utara
Page 5
iv
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................. i
DAFTAR ISI ................................................................................................ iv
DAFTAR TABEL ....................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xi
DAFTAR NOTASI ...................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN…............................................................................. xviii
ABSTRAK ................................................................................................... xix
BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian......................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ......................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian....................................................................... 3
1.6 Metode Pengumpulan Data ........................................................ 4
1.7 Sistematika Penelitian ................................................................ 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 6
2.1 Umum ........................................................................................ 6
2.1.1 Definisi Tanah .................................................................... 6
2.1.2 Karakteristik Tanah ............................................................ 7
2.2 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ..................................... 8
2.2.1 Pengambilan Contoh Tanah ............................................... 9
2.2.2 SPT ..................................................................................... 9
2.2.3 Kalendering ........................................................................ 11
Universitas Sumatera Utara
Page 6
v
2.2.4 PDA .................................................................................... 12
2.3 Pondasi ....................................................................................... 13
2.3.1 Pondasi Tiang Pancang ...................................................... 14
2.3.2 Pondasi Berdasarkan Cara Penyaluran Beban ................... 14
2.3.3 Pondasi Tiang Pancang Menurut Pemasangannya ............. 16
2.3.4 Pondasi Tiang Berdasarkan Perpindahannya ..................... 16
2.4 Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang .................... 17
2.4.1 Kapasitas Daya Dukung Aksial.......................................... 17
2.4.2 Kapasitas Daya Dukung Lateral ......................................... 24
2.5 Efisiensi dan Kapasitas Kelompok Tiang ................................... 37
2.6 Penurunan Tiang Pancang .......................................................... 40
2.6.1 Penurunan Tiang Pancang Tunggal.................................... 40
2.6.2 Penurunan Tiang Pancang Kelompok ................................ 45
2.7 Faktor Keamanan ....................................................................... 46
2.8 Metode Elemen Hingga (MEH) Bidang Geoteknik ................... 46
2.9 Plaxis .......................................................................................... 47
2.10 Studi Literatur (Literature Review) ............................................ 55
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 57
3.1 Data Umum Proyek ................................................................... 57
3.2 Data Teknis Tiang Pancang........................................................ 58
3.3 Karakteristik Tanah .................................................................... 59
3.4 Tahap Penelitian ......................................................................... 60
3.5 Flowchart .............................................................................. 61
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 62
Universitas Sumatera Utara
Page 7
vi
4.1 Pendahuluan ................................................................................. 62
4.2 Perhitungan Daya Dukung Aksial Tiang Pancang ....................... 62
4.2.1. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang
Pancang Berdasarkan Data SPT………………………… 62
4.2.2. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang
Pancang Berdasarkan Data Kalendering………………… 67
4.2.3. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang
Pancang Berdasarkan Data PDA………………………… 68
4.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang
Pancang…………………………………………….….……….. 68
4.4 Penurunan Tiang Pancang Tunggal dan Kelompok ................... 72
4.4.1 Penurunan Tiang Pancang Tunggal.................................... 72
4.4.2 Penurunan Tiang Pancang Kelompok ................................ 75
4.5 Menghitung Efisiensi Tiang Pancang Kelompok ........................ 76
4.6 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang ...
Berdasarkan Metode Elemen Hingga .......................................... 77
4.6.1 Pemodelan Pada Program MEH ......................................... 80
4.7 Diskusi .......................................................................................... 84
4.7.1 Perbandingan Nilai Daya Dukung Ultimit Sebelum
dan Sesudah Konsolidasi dari Program MEH ................... 84
4.7.2 Perbandingan Tekanan Air Pori Sebelum
dan Setelah Konsolidasi dari Program MEH ..................... 85
4.7.3 Perbandingan Penurunan Sebelum dan Sesudah
Konsolidasi dari Program MEH ........................................ 86
Universitas Sumatera Utara
Page 8
vii
4.7.4 Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang .. 86
4.7.5 Hasil Perhitunga Daya Dukung Lateral Tiang Pancang..... 87
4.7.6 Hasil Penurunan Tiang Pancang ........................................ 87
4.7.7 Nilai Efisiensi Kelompok Tiang ......................................... 87
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 88
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 88
5.2 Saran ........................................................................................... 89
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 90
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... 93
Universitas Sumatera Utara
Page 9
viii
DAFTAR TABEL
No Judul Hal
2.1 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N dari
data SPT (Sosrodarsono, 1983)
18
2.2 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan Kepadatan
Relatif (Sosrodarsono & Nakazawa, 2000)
19
2.3 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah (Das, 1995) 19
2.4 Hubungan antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut Geser
Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir (Das, 1995)
21
2.5 Koefisien Restitusi (Sosrodarsono, 1997) 22
2.6 Efisiensi Jenis Alat Pancang (Sosrodarsono, 1997) 23
2.7 Karakteristik Alat Pancang Diesel Hammer (Sosrodarsono, 1997) 23
2.8 Hubungan Modulus Subgrade (k1) dengan Kuat Geser Undrained
untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi Berlebih (Overconsolidated)
(Hardiyatmo, 2002)
26
2.9 Nilai-nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0) (Hardiyatmo, 2002) 27
Universitas Sumatera Utara
Page 10
ix
2.10 Nilai-nilai nh untuk Tanah Kohesif (Hardiyatmo, 2002) 27
2.11 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku (Hardiyatmo, 2002) 28
2.12 Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga (PT. WIKA Beton) 36
2.13 Nilai Koefisien Empiris (Cp) (Das, 1995) 45
2.14 Faktor Aman yang Disarankan oleh Reese dan O’Neill 46
2.15 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah 51
2.16 Korelasi NSPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung 52
2.17 Korelasi NSPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir 52
2.18 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ)
(Hardiyatmo, 2011)
53
2.19 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah (Das, 1995) 54
3.1 Deskripsi Tanah Bore Hole II dari hasil SPT 59
4.1 Bore Hole Tiang PancangDiameter 60 cm 65
4.2 Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang 66
4.3 Hasil Analisis Program CAPCAW 68
4.4 Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Tiang Pancang Tunggal
Diameter 60 cm
74
4.5 Data Data Pemodelan Tiang Pancang 78
Universitas Sumatera Utara
Page 11
x
4.6 Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga pada
Bore Hole II
79
4.7 Daya Dukung Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga 85
4.8 Perbandingan Nilai Tekanan Air Pori 85
4.9 Penurunan Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga 86
4.10 Nilai Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang 86
4.11 Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang 87
4.12 Hasil Penurunan Tiang Pancang 87
4.13 Efisiensi Kelompok Tiang 87
Universitas Sumatera Utara
Page 12
xi
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal
2.1 Diagram Fase Tanah (Das, Braja M.1995) 7
2.2 Proses Uji Penetrasi Standar 10
2.3 Tumpuan Ujung (Sumber :Hardiyatmo, 2002) 15
2.4 Tumpuan Geser/Sisi (Sumber :Hardiyatmo, 2002) 15
2.5 Grafik Hubungan antara Kuat Geser (Cu) dengan Faktor
Adhesi (α) (API, 1987)
21
2.6 Mekanisme Keruntuhan Pondasi (Sumber:Hardiyatmo,
2011)
29
2.7 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif
(Hardiyatmo, 2002)
30
2.8 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang
dengan Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban
Lateral pada Tanah Kohesif (Hardiyatmo, 2002)
31
Universitas Sumatera Utara
Page 13
xii
2.9 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang
dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban
Lateral pada Tanah Granular (Hardiyatmo, 2002)
33
2.10 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang
dengan Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban
Lateral pada Tanah Granular (Hardiyatmo, 2002)
34
2.11 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler (Tomlinson,
1977)
35
2.12 Tiang Pancang Kelompok (Das,B.M) 37
2.13 Faktor Penurunan Io (Poulus dan Davis, 1980) 41
2.14 Faktor Penurunan Rk (Poulus dan Davis, 1980) 42
2.15 Faktor Penurunan Rh (Poulus dan Davis, 1980) 42
2.16 Faktor Penurunan Rµ (Poulus dan Davis, 1980) 42
2.17 Faktor Penurunan Rb (Poulus dan Davis, 1980) 43
2.18 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami
Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam
Tanah (Bowles, 1993)
45
2.19 Titik Nodal dan Titik Tegangan 48
Universitas Sumatera Utara
Page 14
xiii
3.1 Denah Lokasi Proyek 57
3.2 Dokumentasi di Jembatan Sungai Deli STA 1+575 58
3.3 Pile Layout A7-N 58
4.1 Penentuan nilai ultimit lateral resisdence berdasarkan
plot garis
71
4.2 Susunan Kelompok Tiang Pancang 76
4.3 Lembar General Setting pada Program Plaxis 80
4.4 Input Data Material Set 81
4.5 Hitungan pada Program Plaxis 82
4.6 Tahap Kalkulasi 83
4.7 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf Sebelum Konsolidasi 83
4.8 Hasil Kalkulasi dan besar Σ Msf pada Fase 5 84
4.9 Nilai tekanan Air Pori Berlebih 85
4.10 Nilai Penurunan Tiang Pancang Tunggal 86
Universitas Sumatera Utara
Page 15
xiv
DAFTAR NOTASI
Ap = Luas penampang tiang (m2)
B = Lebar atau diameter tiang (m)
Cp = Koefisien empiris
Cs = Konstanta Empiris
c = Kohesi tanah (kg/cm²)
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
d = Diameter tiang (m)
Dr = Kerapatan relatif (%)
Eb = Modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kN/m2)
Eg = Efisiensi kelompok tiang
Ep = Modulus elastis tiang (kN/m2)
Es = Modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kN/m2)
e = Angka pori
ef = Efisiensi hammer (%)
f = Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
Gs = Specific gravity
g = Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang
(m)
H = Tebal lapisan (m)
Hu = Beban lateral (kN)
I = Momen inersia tiang (cm4)
Universitas Sumatera Utara
Page 16
xv
I0 = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah
mampat
JP = Jumlah perlawanan (perlawanan ujung konus + selimut)
JHL = Jumlah hambatan lekat (kg/cm)
K = Faktor kekakuan tiang
Kp = Koefisien tanah pasif
k = Koefisien permeabilitas
ki = Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi
kh = Koefisien permeabilitas arah horizontal
kv = Koefisien permeabilitas arah vertikal
L = Panjang tiang pancang (m)
Lb = Panjang lapisan tanah (m)
Li = Tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap
interval kedalaman pemboran (m)
m = Jumlah baris tiang
My = Momen ultimit (kN-m)
NSPT = nilai SPT
N1 = Nilai SPT pada kedalaman 10D pada ujung tiang ke atas
N2 = Nilai SPT pada kedalaman 4D pada ujung tiang ke bawah
n = Jumlah tiang dalam satu baris
nh = Koefisien fariasi modulus
P = Keliling tiang (m)
pu = Tahanan tanah ultimit
𝑃𝑡𝑖𝑎𝑛𝑔 = Kekuatan yang diijinkan pada tiang (kg)
Universitas Sumatera Utara
Page 17
xvi
Q = Besar beban yang bekerja (kN)
Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan
keruntuhan (Ton)
Qa = Beban maksimum tiang tunggal (Ton)
Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg)
Qult = Kapasitas daya dukung ultimit tiang pancang tunggal (kg)
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
Q p
= Tahanan Ujung Ultimate (kN)
Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm2)
qc = Tahanan ujung sondir (kg/cm2)
Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
Rh = Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada
tanah keras
Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang
Rμ = Faktor koreksi angka poisson
S = Penurunan untuk tiang tunggal
Sg = Penurunan Kelompok tiang
Se(1) = Penurunan elastis dari tiang
Se(2) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang
Se(3) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang
batang tiang
s = Jarak pusat ke pusat tiang (cm)
Tult = Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik
(kg)
Universitas Sumatera Utara
Page 18
xvii
α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
𝜂 = Efisiensi grup tiang
Ø = Sudut geser dalam (˚)
𝛾 = Berat isi tanah (kN/m3)
γdry = Berat jenis tanah kering (kN/m3)
γsat = Berat jenis tanah jenuh (kN/m3)
γw = Berat isi air (kN/m3)
ξ = Koefisien dari skin friction
ʋ = Poisson’s ratio
ψ = Sudut dilantansi (o)
𝜎𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = Tegangan tekan ijin bahan tiang (kg/cm2)
𝜋 = Phi lingkaran
Universitas Sumatera Utara
Page 19
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I Data- Data Hasil Pengujian SPT
Lampiran II Data- Data Hasil Pengujian PDA Analaysis CAPCAW
Lampiran III Data-Data Hasil Pengujian Kalendering
Lampiran IV Gambar Lokasi Penelitian
Universitas Sumatera Utara
Page 20
xix
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG
DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN
HINGGA
(PROYEK PEMBANGUNAN JALAN TOL MEDAN-BINJAI
SEKSI 1 LOKASI JEMBATAN SUNGAI DELI STA 1+575)
ABSTRAK
Pondasi merupakan struktur utama dalam suatu konstruksi dimana berfungsi
sebagai penopang beban atau yang menyalurkan gaya-gaya yang terjadi di atas konstruksi
dan diteruskan ke dalam tanah keras yang dapat menjamin kestabilan bangunan
terhadap berat sendiri dan gaya- gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi dan
lain-lain serta tidak boleh terjadi penurunan pondasi dari batas tertentu dan
digunakan jika tanah yang berada di bawah dasar bangunan tidak mempunyai daya
dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan beban yang bekerja padanya.
Tujuan dari studi ini adalah untuk menghitung dan membandingkan hasil
dari daya dukung ultimit aksial tiang pancang tunggal dari data SPT metode
Meyerhof, data Kalendering metode Hiley, metode Danish, dan metode ENR data
PDA, dan dengan Metode Elemen Hingga. Sedangkan untuk perhitungan daya
dukung lateral menggunakan metode Broms. menghitung penurunan elastis yang
terjadi, dan mengitung efisiensi kelompok tiang pancang. Metodologi pengumpulan
data adalah dengan melalukan observasi serta pengambilan data dari konsultan dan
perusahaan pemancangan.
Terdapat perbedaan nilai hasil perhitungan daya dukung dan penurunan
pondasi, baik ditinjau dari metode perhitungan dan lokasinya. Berdasarkan hasil
perhitungan daya dukung aksial tiang tunggal dengan data SPT = 112,69 Ton, ENR
= 755,36 Ton, Danish = 840,38 Ton, data PDA = 228,00 Ton, dengan Metode
Elemen Hingga bernilai 308,00 Ton. Sedangkan perhitungan daya dukung lateral
tiang tunggal dengan menggunakan metode Broms diperoleh hasil secara analitis =
41,77 Ton, secara grafis = 37,68 Ton. Penurunan Poulus dan Davis = 3,90 mm,
penurunan elastis tiang tunggal = 1,35 mm, dan penurunan dengan Metode Elemen
Hingga = 13,84 mm. Nilai efisiensi kelompok tiang dengan metode Converse
Laberre = 0,61. Perbedaan daya dukung dan penurunan tersebut dapat disebabkan
oleh perbedaan jenis tanah, cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada
ketelitian operator dan perbedaan parameter yang digunakan dalam perhitungan.
Kata Kunci : Meyerhof, Broms, Plaxis, Danish Formula,ENR.
Universitas Sumatera Utara
Page 21
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tanah memiliki peranan penting pada suatu pekerjaan konstruksi. Tanah
adalah pondasi pendukung suatu bangunan, atau bahan konstruksi dari bangunan
itu sendiri. Pondasi merupakan bagian paling bawah (sub structure) dari suatu
konstruksi dan merupakan bagian terpenting dalam sebuah pekerjaan konstruksi
karena pondasi berfungsi memikul beban bangunan di atasnya (upper structure)
dan beban lainnya seperti angin, gempa dan sebagainya ke lapisan tanah yang ada
dibawahnya.
Pondasi harus mampu menahan beban dan mengalami penurunan sampai
batas keamanan yang telah ditentukan. Sehingga diperlukan suatu pondasi yang
sesuai agar lapisan tanah pondasi mampu menahan seluruh beban dan pengaruh
yang akan terjadi.
Dalam perencanaan pondasi untuk suatu konstruksi dapat digunakan
beberapa tipe pondasi. Pemilihan pondasi ini didasarkan atas :
Fungsi bangunan atas (super structure) yang akan dipikul oleh pondasi
Besarnya beban dan beratnya bangunan atas
Keadaan tanah dimana bangunan tersebuat akan didirikan
Biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan di atas
Secara umum pondasi dapat dibagi dalam 2 (dua) jenis, yaitu pondasi
dangkal dan pondasi dalam. Pemilihan jenis pondasi tergantung kepada jenis
konstruksi yang berada di atasnya dan tergantung pada jenis dan kondisi tanahnya.
Untuk konstruksi beban ringan dan kondisi tanah cukap baik, biasanya
menggunakan pondasi dangkal, dan untuk konstruksi beban berat biasanya
menggunakan pondasi dalam.
Pondasi tiang pancang termasuk kedalam kategori pondasi dalam dan
berfungsi memindahkan atau mentransferkan beban-beban konstruksi di atasnya
kelapisan tanah yang lebih dalam. Untuk mendesain pondasi dalam, terdapat
beberapa metode analitis untuk menentukan kapasitas daya dukung pondasi
dalam. Selain itu kapasitas daya dukung juga dapat di analisa dengan metode
Universitas Sumatera Utara
Page 22
2
numerik dengan bantuan program. Salah satu diantaranya adalah Plaxis. Plaxis
adalah program pemodelan dan post processing metode elemen hingga yang
mampu melakukan analisa masalah geoteknik dalam perencanaan bangunan
sipil.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka rumusan masalah yang
akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana menghitung dan membandingkan hasil daya dukung utimit
aksial pondasi tiang pancang berdasarkan data SPT, Kalendering, PDA
dan Metode Elemen Hingga?
2. Berapa besar kapasitas daya dukung lateral pondasi tiang pancang dengan
rumus empiris yaitu menggunakan metode Broms?
3. Berapa besar penurunan elastis tiang pancang tunggal secara analitis
dengan Metode Elemen Hingga?
4. Berapa besar efisiensi kelompok tiang pancang?
5. Berapa faktor keamanan tiang pancang?
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penulis menganalisis tiang pancang adalah :
1. Menghitung dan membandingkan daya dukung ultimit aksial pondasi
tiang pancang secara analitis dan numeris. Secara analitis penulis
menggunakan data SPT (Standart Penetration Test), data Kalendering
serta data PDA, dan secara numeris, penulis menggunakan Metode
Elemen Hingga dengan Program Palxis.
2. Menghitung besarnya kapasitas daya dukung ultimit lateral tiang
pancang tunggal.
3. Menghitung penurunan tiang pancang tunggal secara analitis dan
Metode Elemen Hingga.
4. Menghitung efisiensi tiang pancang tunggal secara analitis dengan
Metode Elemen Hingga.
5. Menghitung faktor keamanan
Universitas Sumatera Utara
Page 23
3
1.4. Batasan Masalah
Untuk memperjelas ruang lingkup yang akan dibahas dalam tugas akhir ini
dan untuk mempermudah penulis dalam menganalisa maka dibuat batasan batasan
masalah yang meliputi :
1. Studi Literatur
Mengumpulkan tulisan-tulisan dalam bentuk buku maupun tulisan ilmiah
yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
2. PengumpulanData
Lokasi Penelitian : Jalan Bebas Hambatan Medan – Binjai Jembatan
Sungai Deli STA 1+575
Sampel diuji : Tiang pancang tunggal dengan diameter 0,6 m
Data : - SPT
- Data PDA
- Data Kalendering
- Denah titik pancang dan detail tiang pancang
3. Analisis Masalah
Melakukan penelitian untuk menghitung kapasitas daya dukung aksial dan
lateral tiang pancang dengan 2 metode yaitu:
- Metode Analitis (Metode Meyerhof)
- Metode Numeris (Metode Elemen Hingga)
4. Tidak dilakukan analisis biaya
5. Mengevaluasi dan membandingkan hasil nilai plaxis versi 8.6 dengan
Metode Analitis
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penyusunan tugas akhir ini antara lain :
1. Agar penulis maupun pembaca dapat mengetahui perbandingan
perhitungan daya dukung ultimit dan penurunan tiang pancang secara
analitis maupun numeris.
Universitas Sumatera Utara
Page 24
4
2. Sebagai bahan referensi bagi pihak-pihak yang membutuhkan informasi
dan ingin mempelajari hal yang dibahas Tugas Akhir ini.
1.6. Metode Pengumpulan Data
Dalam penulisan Tugas Akhir ini dilakukan beberapa hal untuk
mengumpulkan data yang mendukung agar Tugas Akhir ini dapat diselesaikan
dengan baik. Beberapa cara yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Metode Literatur
Mengumpulkan tulisan-tulisan dalam bentuk buku maupun tulisan ilmiah yang
berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
2. Pengumpulan Data
Pengambilan data yang diperlukan dalam perencanaan diperoleh dari pihak PT.
HUTAMA KARYA selaku pelaksana proyek pembangunan jalan tol Medan-
Binjai. Adapun data yang dibutuhkan adalah data SPT, data kalendering, data
spesifikasi tiang pancang.
3. Studi bimbingan
Studi bimbingan yaitu melakukan bimbingan dan konsultasi dengan dosen
pembimbing yang turut berperan penting dalam penyelesaian Tugas Akhir.
4. Analisis Masalah
Melakukan analisis terhadap data-data diatas berdasarkan teori-teori yang telah
dikumpulkan pada studi literatur.
1.7. Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan dalamm penelitian ini akan dibuat dalam 5 (lima) bab uraian
sebagai berikut:
Bab 1 : Pendahuluan
Dalam bab ini dijelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan, manfaat
penulisan, pembatasan masalah, metodologi penelitian data dan sistematika
penulisan.
Bab 2 : Tinjauan Pustaka
Universitas Sumatera Utara
Page 25
5
Dalam bab ini berisi dasar teori, rumus dan segala sesuatu yang digunakan
untuk menghitung daya dukung dan tiang pancang secara analisis dan dengan
Metode Elemen Hingga yang menggunakan pemodelan tanah Mohr-Coulomb
Bab 3 : Metodologi Penulisan
Bab ini berisi tentang metodologi yang dilakukan dalam analisa berupa
pengumpulan data dan analisis data yang telah diperoleh.
Bab 4 : Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi tentang pembahasan perhitungan analisa daya dukung dan
penurunan tiang pancang baik secara analitis maupun dengan Metode Elemen
Hingga. Hasil perhitungan ini akan dibandingkan dengan data di lapangan.
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan saran-saran yang
diberikan atas hasil yang diperoleh.
Universitas Sumatera Utara
Page 26
6
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Konstruksi bangunan terdiri dari struktur bangunan atas dan struktur
bangunan bawah. Struktur bangunan atas terdiri dari kolom, balok, plat, dinding
dan sebagainya. Sedangkan struktur bangunan bawah terdiri dari konstruksi
pondasi.
Pondasi adalah struktur bagian bawah bangunan yang berhubungan
langsung dengan tanah, atau bagian bangunan yang terletak dibawah tanah
permukaan yang mempunyai fungsi memikul beban bagian bangunan lain diatasnya
(Joseph E. Bowles, 1997).
Untuk merencanakan pondasi suatu bangunan ada dua hal yang harus
diperhatikan yaitu daya dukung dan penurunan. Daya dukung pondasi yang
direncanakan harus lebih besar daripada beban yang bekerja pada pondasi baik
beban statik maupun beban dinamiknya dan penurunan yang terjadi akibat
pembebanan tidak boleh melebihi penurunan yang diijinkan. Sehingga, dalam
pemilihan pondasi sangat dibutuhkan pengetahuan tentang jenis tanah, daya dukung
ultimit pondasi yang harus lebih besar daripada beban yang bekerja pada pondasi
baik beban statik maupun beban dinamik, dan penurunan yang akan ditimbulkan
akibat pembebanan tidak boleh melebihi penurunan yang diijinkan, pengendalian
mutu menjadi salah satu kunci penting keberhasilan pondasi.
2.1.1. Definisi Tanah
Tanah memiliki peranan penting pada sebuah pekerjaan kontruksi. Tanah
adalah pondasi pendukung dari suatu konstruksi atau bahan konstruksi itu sendiri.
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran)
mIneral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain
dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai
dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel
padat tersebut (Das, B. M., 1985).
Universitas Sumatera Utara
Page 27
7
Tanah memiliki tiga komponen yaitu udara, air dan bahan padat (butiran
tanah). Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis,sedangkan air memiliki
pengaruh besar terhadap sifat teknis tanah. Rongga diantara butiran, sebagian, atau
seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara.
Apabila ruang pori tanah terisi air seluruhnya maka dikatakan tanah dalam
kondisi jenuh air (saturated). Bila ruang pori tanah terisi oleh air dan udara
dikatakan tanah dalam kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Sedangkan
tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau tidak memiliki kadar air maka
kondisi tersebut dikatakan tanah kering (unsaturated).
Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah
(Sumber : Das, Braja M.1995)
2.1.2. Karakteristik Tanah
Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau
(silt), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan
pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan ukuran-ukuran
partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan ukuran
golongan jenis tanah (soil separate size limits). (Das, B. M., 1985).
a. Kerikil adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadang-kadang juga
mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar, dan mineral-mineral
lain
b. Pasir sebagian besar terdiri dari mineral quartz dan feldspar. Butiran dari
mineral yang lain mungkin juga masih ada pada golongan ini
c. Lanau sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis (berukuran sangat
kecil) dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus,
Universitas Sumatera Utara
Page 28
8
dan sejumlah partikel berbentuk lempengan-lempengan pipih yang
merupakan pecahan dari mineral-mineral mika
d. Lempung sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan
submikroskopis (tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan
mikroskopis biasa) yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan
merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung (clay
minerals), dan mineral-mineral yang sangat halus lain.
2.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)
Penyelidikan tanah merupakan kegiatan paling penting diakukan sebelum
pembuatan pondasi karena memiliki peran sangat penting untuk menentukan jenis
dan kedalaman pondasi yang akan digunakan.
Penyelidikan tanah adalah tahap awal untuk mengetahui sifat-sifat tanah,
daya dukung ultimit tanah, dan karakteristik tanah serta kondisi gelogi, seperti
susunan lapisan tanah atau sifat tanah serta mengetahui kekuatan lapisan tanah.
Tidak hanya itu, penyelidikan tanah juga berfungsi untuk mengetahui kedalaman
muka air tanah, besarnya tekanan tanah terhadap dinding penahan tanah, membuat
perkiraan besar penurunan yang mungkin terjadi serta menyelidiki keamanan suatu
struktur bila penyelidikan pada bangunan telah ada sebelumnya.
Pada proyek jalan raya dan irigasi, penyelidikan tanah berguna untuk
menentukan letak-letak saluran, gorong-gorong, penentuan lokasi, dan macam
bahan timbunan.
Penyelidikan tanah ada dua jenis yaitu :
a. Penyelidikan di lapangan (in situ test)
Jenis penyelidikan di lapangan berguna untuk mengetahui karakteristik
tanah dalam mendukung pondasi. Jenis penyelidikan ini seperti pengeboran
(hand boring ataupun machine boring), Cone Penetrometer Test (Sondir),
SPT, Sand Cone Test dan Dynamic Cone Penetrometer
b. Penyelidikan di laboratorium (laboratory test)
Sifat-sifat fisik tanah dapat dipelajari dari hasil uji laboratorium pada sampel
tanah yang diambil dari pengeboran.Hasil yang diperoleh dapat digunakan
untuk menghitung kapasitas daya dukung ultimit dan penurunan. Jenis
Universitas Sumatera Utara
Page 29
9
penyelidikan di laboratorium terdiri dari uji index properties tanah
(Atterberg Limit, Water Content, Spesific Gravity, Sieve Analysis) dan
engineering properties tanah (Direct Shear Test, Triaxial Test,
Consolidation Test, Permeability Test, Compaction Test, dan CBR).
2.2.1. Pengambilan Contoh Tanah
Dari hasil penyelidikan tanah diperoleh contoh tanah (soil sampling) yang
dapat dibedakan menjadi dua yaitu :
a. Contoh tanah tidak terganggu (undisturbed soil)
Suatu contoh tanah dikatakan tidak terganggu apabila contoh tanah
itu dianggap masih menunjukkan sifat-sifat asli tanah tersebut. Sifat asli
yang dimaksud adalah contoh tanah tersebut tidak mengalami perubahan
pada strukturnya, kadar air, atau susunan kimianya. Contoh tanah seperti ini
tidaklah mungkin bisa didapatkan, akan tetapi dengan menggunakan teknik-
teknik pelaksanaan yang baik, maka kerusakan-kerusakan pada contoh
tanah tersebut dapat diminimalisir. Undisturbed soil digunakan untuk
percobaan engineering properties
b. Contoh tanah terganggu (disturbed soil)
Contoh tanah terganggu adalah contoh tanah yang diambil tanpa
adanya usaha-usaha tertentu untuk melindungi struktur asli tanah tersebut.
Disturbed soil digunakan untuk percobaan uji index properties tanah.
2.2.2. SPT
SPT adalah uji penetrasi standar yang bertujuan untuk menentukan
kepadatan relatif dan sudut geser lapisan tanah tersebut dari pengambilan contoh
tanah dengan tabung, dapat diketahui jenis tanah dan ketebalan dari setiap lapisan
tanah tersebut , untuk memperoleh data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi
tanah dan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi. SPT sering
digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah secara langsung dilokasi.
Pengujian ini dilakukan setiap interval kedalaman pemboran 1-2 meter atau sesuai
keperluan, langsung dilobang bor.
Universitas Sumatera Utara
Page 30
10
Adapun proses uji SPT terlihat pada Gambar 2.2.
Adapun prosedur pengujian SPT sebagai berikut:
1. Lakukan pengujian pada setiap perubahan lapisan tanah atau pada interval
sekitar 1,50 m sampai dengan 2,00 m atau sesuai keperluan
2. Tarik hammer dengan tinggi jatuh bebas hammer adalah 30 inci (75 cm).
Hammer yang dipakai mempunyai berat 140 lbs (63,5 kg)
3. Lepaskan tali sehingga palu jatuh bebas menimpa penahan
4. Ulangi langkah 2 dan 3 berkali-kali sampai mencapai penetrasi 15 cm
5. Hitung jumlah pukulan atau tumbukan N pada penetrasi 15 cm yang
pertama
6. Ulangi langkah 2, 3, 4, dan 5 sampai pada penetrasi 15 cm yang kedua dan
ke-tiga
7. Catat jumlah pukulan N pada setiap interval penetrasi 15 cm. Jumlah
pukulan tersebut merupakan angka N dari pelaksanaan SPT dimana nilai N
yang dihitung adalah jumlah pukulan 15 cm kedua dan 15 cm ke tiga (N2
+ N3). Nilai pukulan pertama N1 tidak diperhitungkan karena masih kotor
bekas pengeboran.
8. Bila nilai N lebih besar dari pada 50 pukulan, hentikan pengujian dan
tambah pengujian sampai minimum 6 meter.
Gambar 2.2 Proses Uji Penetrasi Standar
Keuntungan dan kerugian SPT yaitu :
1. Keuntungan:
Dapat diperoleh nilai N dan contoh tanah terganggu
Universitas Sumatera Utara
Page 31
11
Dapat digunakan pada sembarang jenis tanah dan batuan lunak
Pengujian Penetrasi Standar pada pasir, hasilnya dapat digunakan secara
langsung untuk memprediksi kerapatan relatif dan kapasitas daya dukung
ultimit tanah.
2. Kerugian :
Sampel dalam tabung SPT diperoleh dalam kondisi terganggu
Nilai N yang diperoleh merupakan data sangat kasar, bila digunakan untuk
tanah lempung
Derajat ketidakpastian hasil uji SPT yang diperoleh bergantung pada
kondisi alat dan operator
Hasil tidak dapat dipercaya dalam tanah yang mengandung banyak kerikil.
2.2.3. Kalendering
Secara umum kalendering digunakan untuk mengetahui daya dukung tanah
secara empiris melalui perhitungan yang dihasilkan oleh proses pemukulan alat
pancang. Alat pancang bisa berupa diesel hammer maupun hydraulic hammer.
Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung tanah
dalam ton.
Pembacaan kalendering dilakukan pada alat pancang sewaktu
memancang. Jika dari bacaan tinggi bacaan sudah bernilai ≤1 cm , maka
pemancangan sudah siap dihentikan. Itu artinya tiang sudah mencapai titik
tanah keras, tanah keras itulah yang menyebabkan bacaan kalenderingnya kecil
yaitu 1 cm atau kurang. Jika diteruskan dikhawatirkan akan terjadi kerusakan
pada tiang pancang itu sendiri seperti pada topi tiang pancang atau badan tiang
pancang itu sendiri. Pembacaan 1 kalendering dilakukan dengan 10 pukulan.
Sebelum dilaksanakan kalendering biasanya juga dilakukan monitoring
pemukulan saat pemancangan yaitu untuk mengetahui jumlah pukulan tiap meter
dan total sebagai salah satu bentuk data yang dilampirkan beserta hitungan
kalendering. Untuk menghitungnya disediakan terlebih dahulu counter agar mudah
dalam menghitung jumlah pukulan tiap meter dan totalnya.
Metode pelaksanaan kalendering bersifat sederhana. Alat yang disediakan
cukup spidol, kertas millimeter blok, selotip, waterpass, dan kayu pengarah spidol
Universitas Sumatera Utara
Page 32
12
agar selalu pada posisinya. Alat tersebut biasanya juga telah disediakan oleh subkon
pancang. Dan pelaksanannya pun merupakan bagian dari kontrak pemancangan.
Pelaksanaanya dilakukan pada saat 10 pukulan terakhir. Kapan saat dilaksanakan
kalendering adalah saat hampir mendekati top pile yang disyaratkan dan faktor lain
yang disesuaikan kondisi dilapangan.
Tahapan pelaksanaannya yaitu :
1. Saat kalendering telah ditentukan dihentikan pemukulannya oleh
hammer
2. Memasang kertas milimeter blok pada tiang pancang menggunakan
selotip atau lem
3. Menyiapkan spidol yang ditumpu pada papan penopang dan waterpass
tukang, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas millimeter
4. Menjalankan pemukulan
5. Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta
menghitung jumlah pukulan
6. Setelah 10 pukulan kertas milimeter diambil
7. Tahap ini bisa dilakukan 2-3 kali agar memperoleh grafik yang bagus
8. Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer
biasanya kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli
9. Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditanda tangani kontraktor,
pengawas, dan direksi lapangan untuk selanjutnya dihitung daya
dukungnya.
2.2.4. PDA
PDA Test Merupakan suatu alat pengujian untuk mengukur daya dukung
pondasi dalam dengan beban dinamis (hammer dengan berat tertentu yang
dijatuhkan di atas kepala tiang uji).
Secara umum, PDA Test dilaksanakan pada saat tiang uji memiliki
kekuatan yang cukup untuk menerima dan menahan beban dinamis pengujian.
Untuk meminimalisir tegangan berlebih pada kepala tiang dapat dipakai cushion di
sisi atas kepala tiang.
Universitas Sumatera Utara
Page 33
13
Tujuan dari pengujian PDA adalah untuk memperoleh kapasitas daya
dukung, penurunan, dan keutuhan tiang pondasi tiang tunggal yang diuji.
2.3. Pondasi
Pondasi dikelompokkan ke dalam dua bagian, yaitu:
1. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)
Terletak pada kedalaman yang dangkal, umumnya kedalaman pondasi
dangkal lebih kecil dari panjang atau lebar pondasi. Adapun contoh-contoh pondasi
dangkal adalah pondasi tapak, pondasi memanjang, pondasi tikar, dll.
2. Pondasi Dalam (Deep Foundation)
Merupakan pondasi yang dipergunakan untuk meneruskan beban ke lapisan
tanah yang mampu memikulnya dan letaknya cukup dalam. Contoh pondasi
dalam ini adalah pondasi tiang pancang, bore pile, dan pondasi sumuran.
Menurut Bowles,1991, sebuah pondasi harus mampu memenuhi beberapa
persyaratan stabilitas dan deformasi, seperti :
1. Kedalaman harus memadai untuk menghindarkan pergerakan tanah
lateral dari bawah pondasi, khusus untuk pondasi tapak dan rakit.
2. Kedalaman harus berada di bawah daerah perubahan volume
musiman yang disebabkan oleh pembekuan, pencairan, dan
pertumbuhan tanaman.
3. Sistem harus aman terhadap penggulingan, rotasi, penggelinciran
atau pergeseran tanah.
4. Sistem harus aman terhadap korosi atau kerusakan yang disebabkan
oleh bahan berbahaya yang terdapat di dalam tanah.
5. Sistem harus cukup mampu beradaptasi terhadap beberapa
perubahan geometri konstruksi atau lapangan selama proses
pelaksanaan dan mudah dimodifikasi jika perubahan diperlukan.
6. Metode pemasangan pondasi harus seekonomis mungkin.
7. Pergerakan tanah keseluruhan (umumnya penurunan) dan
pergerakan diferensial harus dapat ditolerir oleh elemen pondasi dan
elemen bangunan atas.
Universitas Sumatera Utara
Page 34
14
8. Pondasi dan konstruksinya harus memenuhi syarat standar untuk
perlindungan lingkungan.
2.3.1. Pondasi Tiang Pancang
Tiang pancang adalah bagian-bagian konstruksi yang dibuat dari kayu,
beton dan baja, yang digunakan untuk mentransmisikan beban-beban permukaan
ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah dalam massa tanah. 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 bebannya, atau apabila tanah keras yang
yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangun dan
bebannya letaknya sangat dalam (Sardjono,1988).
Pondasi tiang pancang berfungsi mentransfer beban bangunan ke lapisan
tanah yang lebih dalam. Pada umumnya tiang pancang dipancangkan tegak lurus ke
dalam tanah, namun jika diperlukan untuk menahan beban horizontal maka tiang
pancang akan dipancangkan secara miring (batter pile). Kemiringan disesuaikan
dengan alat pancang yang digunakan dan sesuai dengan perencanaan.
Pondasi tiang pancang pada umumnya digunakan :
1. Untuk membawa beban-beban konstruksi di atas tanah, ke dalam atau
melalui sebuah lapisan tanah. Di dalam hal ini beban vertikal dan beban
lateral dapat terlihat
2. Untuk menahan gaya desakan ke atas, atau gaya guling, seperti untuk
telapak ruangan bawah tanah di bawah bidang batas air jenuh atau untuk
kaki-kaki menara terhadap guling
3. Sebagai faktor keamanan tambahan di bawah tumpuan jembatan dan /atau
tiang (pile), khususnya jika erosi merupakan persoalan yang potensial
4. Tiang pancang seringkali digunakan untuk mengontrol pergerakan tanah
seperti longsoran tanah.
2.3.2. Pondasi Berdasarkan Cara Penyaluran Beban
1. Tumpuan Ujung (End Bearing Pile)
Menurut Hardiyatmo, 2002, Tiang dukung ujung adalah tiang yang
kapasitas dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung
Universitas Sumatera Utara
Page 35
15
ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada di atas 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 di bawah ujung tiang seperti pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Tumpuan Ujung
(Sumber :Hardiyatmo, 2002)
2. Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile)
Menurut Hardiyatmo, 2002, Tiang gesek adalah tiang yang kapasitas
dukungnya lebih ditentukan oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah
disekitarnya seperti pada Gambar 2.4. Tahanan gesek dan pengaruh konsolidasi
lapisan tanah di bawahnya diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang.
Gambar 2.4 Tumpuan Geser/Sisi
(Sumber :Hardiyatmo, 2002)
3. Tiang pancang dengan tahanan lekat (adhesive pile)
Bila tiang dipancangkan di dasar tanah pondasi yang memiliki nilai
kohesi yang tinggi, maka beban yang diterima oleh tiang akan ditahan oleh
lekatan antara tanah di sekitar dan permukaan tiang.
Universitas Sumatera Utara
Page 36
16
2.3.3. Pondasi Tiang Pancang menurut Pemasangannya
Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya dibagi menjadi dua yaitu
tiang pancang pracetak dan tiang pancang yang dicor di tempat.
1. Tiang Pancang Pracetak
Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang yang dicetak dan dicor di dalam
acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan
dipancangkan. Tiang pancang pracetak ini menurut cara pemasangannya terdiri
dari:
a. Cara Penumbukan
Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara
penumbukan oleh hammer.
b. Cara Penggetaran
Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara
penggetaran oleh vibrator.
c. Cara Penanaman
Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman
tertentu, lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun
lagi dengan tanah.
2.3.4. Pondasi Tiang Berdasarkan Perpindahannya
1. Tiang Perpindahan Besar (Large Displacement Pile)
Yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup dipancang ke dalam
tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relative besar seperti tiang
kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja
bulat (tertutup pada ujungnya).
2. Tiang Perpindahan Kecil (Small Displacement Pile)
Yaitu sama seperti tiang kategori pertama hanya volume tanah yang
dipindahkan saat pemancangan relative kecil, contohnya tiang beton berlubang
dengan ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang dengan ujung terbuka, tiang
baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, dan tiang ulir.
Universitas Sumatera Utara
Page 37
17
3. Tiang Tanpa Perpindahan (Non Displacement Pile)
Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau
mengebor tanah seperti bored pile, yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung
di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di dalam lubang dan
dicor beton (Hardiyatmo, 2002).
2.4. Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang
Kapasitas daya dukung ultimate menyatakan tahanan geser tanah untuk
melawan penurunan akibat pembebanan yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan
oleh tanah disepanjang bidang-bidang gesernya (Hardiyatmo, Hary Christady,
2011).
Perancangan pondasi harus mempertimbangkan adanya keruntuhan geser
dan penurunan yang berlebih. Untuk itu, perlu dipenuhi 2 (dua) kriteria, yaitu:
kriteria stabilitas dan kriteria keruntuhan.
Untuk memenuhi stabilitas jangka panjang, pondasi harus diletakkan pada
kedalaman yang cukup untuk menanggulangi resiko erosi permukaan, gerusan,
kembang susut tanah dan gangguan yang disekitar pondasi lainnya.
Jika satuan yang digunakan dalam kapasitas dukung pondasi dangkal adalah
satuan tekanan (kPa), maka dalam kapasitas dukung tiang satuannya adalah satuan
gaya (kN). Dalam beberapa literatur digunakan istilah pile capacity atau pile
carrying capacity.
2.4.1. Kapasitas Daya Dukung Axial
A. Kapasitas Daya Dukung Axial Tiang Pancang dari data SPT
SPT merupakan uji penetrasi dinamis yang banyak sekali digunakan untuk
mendapatkan daya dukung tanah secara langsung. Harga N yang diperoleh dari SPT
tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah yang tergantung
pada kuat geser tanah. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh
Coulomb yang dinyatakan dengan:
τ = c + σ tan ø (2.1)
Dimana :
Universitas Sumatera Utara
Page 38
18
τ = kekuatan geser tanah (kg/cm²)
c = kohesi tanah (kg/cm²)
σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm²)
ø = sudut geser tanah (º)
Tabel 2.1 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N dari data
SPT
Klasifikasi Hal-hal yang Perlu Diperhatikan dan
Dipertimbangkan
Hal yang perlu
dipertimbangkan secara
menyeluruh dari hasil-
hasil survei sebelumnya
Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal
(kedalaman permukaan dan susunannya),
adanya lapisan lunak (ketebalan
konsolidasi atau penurunan), kondisi
drainase dan lain-lain
Hal-hal yang perlu
diperhatikan langsung
Tanah pasir
(tidak kohesif)
Berat isi, sudut geser
dalam, ketahanan
terhadap penurunan dan
daya dukung tanah
Tanah lempung
(kohesif)
Keteguhan, kohesi, daya dukung dan
ketahanan terhadap hancur
(Sosrodarsono, 1983)
Untuk mendapatkan sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasir)
biasanya dapat dipergunakan rumus Dunham (1962) sebagai berikut :
1. Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran
pasir bersegi segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser
sebesar:
ø = √12N + 15 (2.2)
2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya :
ø = 0,3N + 27 (2.3)
Universitas Sumatera Utara
Page 39
19
Menurut Peck dan Meyerhof, 1997, dari nilai N yang diperoleh pada uji SPT,
dapat diketahui hubungan empiris tanah non kohesi sepertif sudut geser dalam (ø),
indeks densitas, dan berat isi tanah basah (γwet). Hubungan empirisnya dapat dilihat
pada Tabel 2.2 dan Tabel 2.3.
Tabel 2.2 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan Kepadatan
Relatif
Nilai N
Kepadatan relative
Sudut geser dalam (ø)
Menurut
Peck
Menurut
Meyerhof
0 – 4 Sangat lepas (0,0 – 0,2) < 28,5 < 30
4 – 10 Lepas (0,2 – 0,4) 28,5 – 30 30 – 35
10 – 30 Sedang (0,4 – 0,6) 30 – 36 35 – 40
30 – 50 Padat (0,6 – 0,8) 36 – 41 40 – 45
>50 Sangat padat (0,8 – 1,0) > 41 >45
(Sosrodarsono & Nakazawa, 2005)
Tabel 2.3 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah
Tanah tidak
kohesif
Harga N < 10 10 – 30 30 – 50 > 50
Berat isi, 𝛾
(kN/m3) 12-16 14-18 16-20 18-23
Tanah
kohesif
Harga N < 4 4 – 15 16 – 25 > 25
Berat isi, 𝛾
(kN/m3) 14 – 18 16 – 18 16 – 18 > 20
(Das, 1995)
Tanah dapat dikatakan mempunyai daya dukung yang baik dari hasil uji
SPT dapat dinilai dari ketentuan berikut :
Universitas Sumatera Utara
Page 40
20
1. Lapisan kohesif mempunyai nilai SPT, N > 35.
2. Lapisan kohesif mempunya nilai kuat tekan (qu) 3-4 kg/cm2, atau harga N > 15.
Untuk menghitung daya dukung pondasi tiang pancang berdasarkan data SPT
dapat digunakan metode Meyerhof, adapun rumus yang dapat digunakan antara
lain:
1. Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang pada Tanah Non Kohesif (Pasir dan
Kerikil)
a) Daya Dukung Ujung Pondasi Tiang
Qp = 40 x Nb x Ap (2.4)
Dimana :
𝑁𝑏 =𝑁1 + 𝑁2
2
N1 = Nilai SPT pada kedalaman 10D pada ujung tiang ke atas
N2 = Nilai SPT pada kedalaman 4D pada ujung tiang ke bawah
Ap = Luas Tiang (m2)
D = Diameter tiang pancang (m)
b) Tahanan Geser Selimut Tiang
Qs = 2 x N-SPT x P x Li (2.5)
Dimana :
N-SPT = Nilai SPT
Li = Tebal lapisan tanah (m)
P = Keliling tiang (m)
2. Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang pada Tanah Kohesif
a) Daya Dukung Ujung Pondasi Tiang
Qp = 9 x cu x Ap (2.6)
b) Tahanan Geser Selimut Tiang
Qs = α x cu x P x Li (2.7)
Universitas Sumatera Utara
Page 41
21
Dimana :
α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
cu = N-spt x 2
3 x 10 (2.8)
Ap = Luas penampang tiang (m2)
P = Keliling tiang (m)
Li = Tebal lapisan tanah (m)
Gambar 2.5 Grafik Hubungan antara Kuat Geser (Cu) dengan Faktor Adhesi (α)
(Sumber : API, 1987)
Dari nilai N yang diperoleh dari uji SPT, dapat diketahui hubungan empiris tanah
non-kohesif seperti sudut geser dalam (ø), indeks densitas, dan berat isi tanah basah
(γwet).
Tabel 2.4 Hubungan antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut Geser Dalam
dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir
(Das, 1995)
Angka penetrasi standar, N Kepadatan Relatif, Dr (%) Sudut geser dalam ø
(°)
0 – 5 0 – 5 26 – 30
5 – 10 5 – 30 28 – 35
10 – 30 30 – 60 35 – 42
30 – 50 60 – 65 38 – 46
Universitas Sumatera Utara
Page 42
22
B. Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dari Data Kalendering
Kapasitas daya dukung tiang pancang dari data kalendering dapat dihitung
dengan tiga metode, yaitu :
a) Metode Hiley Formula
Qu =2𝑊𝑟 𝑥 ℎ
𝑆+𝐾+
𝑊𝑟+𝑒2 𝑥 𝑊𝑝
𝑊𝑟+𝑊𝑝 (2.9)
Dimana : Qu : Kapasitas daya dukung (ton)
Wr : Berat Hammer (ton)
Wp : Berat pile (ton)
e : Koefisien restitusi
S : Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (cm)
h : Tinggi jatuh hammer (cm)
K : Rata-rata rebound untuk 10 pukulan terakhir
K = 0,5(k1+k2+k3)
k1,k2,k3 : Faktor capping, tiang, dan tanah
Koefisien restitusi adalah rasio besarnya kecepatan relatif sesudah dan
sebelum tumbukan antara drop hammer dengan kepala tiang.
Tabel 2.5 Koefisien Restitusi
Pile Material Coefficient of Restitution
Cast iron hammer and concrete pile
(without cap) 0,4 – 0,5
Wood cushion and concrete pile
(without cap) 0,3 – 0,4
Wooden pile 0,25 – 0,3
(Sosrodarsono, 1997)
b) Metode Danish Formula
𝑄𝑢 =𝜂 𝑥 𝐸
𝑆+[ᶇ 𝑥 𝐸 𝑥 𝐿
2 𝑥 𝐴 𝑥 𝐸𝑝]0,5
(2.10)
Universitas Sumatera Utara
Page 43
23
Dimana : 𝜂 : Efisiensi alat pancang (Tabel 2.6)
E : Energi alat pancang (kg.cm)
L : Panjang tiang pancang (cm)
Ep: : Modulus Elastisitas Tiang (kg/ cm2)
Tabel 2.6 Efisiensi Jenis Alat Pancang
Jenis Alat Pancang Efisiensi
Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75 – 1,00
Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75 – 0,85
Pemukul aksi ganda (double acting hammer) 0,85
Pemukul diesel 0,85 – 1,00
(Sosrodarsono, 1997)
Tabel 2.7 Karakteristik Alat Pancang Diesel Hammer
Type
Tenaga Hammer Jumlah
Pukulan
Per
Menit
Berat Balok Besi Panjang
kN-m Kips-
fit Kg-cm kN Kips Kg
K 150 379,9 280 3872940 45 - 60 147,20 33,11 15014,40
K 60 143,2 105,60 1460640 42 - 60 58,70 13,20 5987,40
K 45 123,5 91,10 1259700 39 – 60 44 9,90 4480
K 35 96 70,80 979200 39 – 60 34,3 7,70 3498,60
K 25 68,8 50,70 701760 39 - 60 24,5 5,50 2499
(Sosrodarsono, 1997)
c) Metode Modified New Enginering News Record (ENR)
𝑄𝑢 =𝐸𝑓 𝑥 𝑊𝑟 𝑥 ℎ
𝑆+𝐶+
𝑊𝑟+ 𝑒2 𝑥 𝑊𝑝
𝑊𝑟+𝑊𝑝 (2.11)
Universitas Sumatera Utara
Page 44
24
Dimana :
Ef = Efisiensi hammer (%)
Wr = Berat hammer (Ton) (Tabel 2.7)
Wp = Berat pile (Ton)
S = Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (cm)
C = 0,25
e = Koefisien restitusi (Tabel 2.5)
h = Tinggi jatuh hammer (cm)
C. Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dari Data PDA
Hasil uji dinamis tiang dengan menggunakan PDA telah dianalisis lanjut
dengan menggunakan program Case Pile Wave Analysis Program (CAPCAW).
2.4.2. Kapasitas Daya Dukung Lateral
Pondasi tiang terkadang harus menahan beban lateral (horizontal), seperti
beban gempa dan beban lainnya. Beban-beban tersebut akan bekerja pada ujung
atas (kepala tiang). Hal ini akan menyebabkan kepala tiang terdeformasi lateral
dan akan menimbulkan gaya geser pada tiang dan tiang akan melentur sehingga
timbul momen lentur.
Besarnya beban lateral yang harus didukung pondasi tiang bergantung pada
rangka bangunan yang mengirimkan gaya lateral tersebut ke kolom bagian bawah.
Jika tiang dipasang vertical dan dirancang untuk mendukung beban horizontal yang
cukup besar, maka bagian atas dari tanah pendukung harus mampu menahan gaya
tersebut, sehingga tiang-tiang tidak mengalami gerakan lateral yang berlebihan.
Karena itu, tiang-tiang perlu dihubungkan dengan gelagar-gelagar horizontal yang
berfungsi sebagai penahan gaya lateral.
Secara umum tiang yang menerima beban lateral dapat di bagi dalam dua
bagian besar, yaitu tiang pendek dan tiang panjang (elastic pile). Jika kepala tiang
dapat berinteraksi dan berotasi akibat beban geser atau momen maka tiang tersebut
dapat dikatakan berkepala bebas sedangkan jika kepala tiang hanya bertranslasi
maka disebut kepala jepit.
Universitas Sumatera Utara
Page 45
25
Jika gaya lateral yang harus didukung tiang sangat besar, maka dapat
digunakan tiang miring. Menurut McNulty (1956), tiang yang disebut berkepala
jepit adalah tiang yang yang ujung atasnya terjepit dalam pile cap paling sedikit
sedalam 60 cm, sedangkan tiang berkepala bebas adalah tiang yang tidak terjepit
ke dalam pile cap atau terjepit ke dalam pile cap tetapi kurang dari 60 cm.
A. Menghitung Tahanan Beban Lateral Ultimit
Untuk tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over
consolidated clay), modulus tanah umumnya dianggap konstan di seluruh
kedalamannya. Faktor kekakuan R dinyatakan dengan persamaan :
R = √𝐸𝐼
𝐾
4 (2.12)
Dimana :
K = khd = k1/1,5 = Modulus tanah
ki = Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi (Tabel 2.8)
E = Modulus elastis tiang = 4700 √fc′ (𝑘𝑔/𝑐𝑚2) (2.13)
I = Momen inersia tiang = 1
64π D4 (2.14)
D = Diameter tiang (cm)
Universitas Sumatera Utara
Page 46
26
Tabel 2.8 Hubungan Modulus Subgrade (k1) dengan Kuat Geser
Undrained untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi Berlebih
(Overconsolidated)
Konsistensi Kaku Sangat kaku Keras
kohesi undrained Cu
kN/m2 100-200 200-400 ˃400
kg/cm2 1 – 2 2 – 4 ˃4
k1
MN/m3 18 – 36 36 -72 ˃72
kg/cm3 1,8 - 3,6 3,6 - 7,2 ˃7,2
k1 direkomendasikan
MN/m3 27 54 ˃108
kg/cm3 2,7 5,4 ˃10,8
(Hardiyatmo, 2002)
Untuk tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) dan
tanah granuler, modulus tanah dapat dianggap bertambah secara linier dengan
kedalamannya (semakin ke bawah semakin besar). Faktor kekakuan untuk modulus
tanah yang tidak konstan (T) dinyatakan oleh persamaan :
T = (EI
𝑛ℎ)
15⁄ (2.15)
Dengan modulus tanah:
K = nh. z (2.16)
Kh = nh z/d (2.17)
Dimana:
K = Modulus tanah
Universitas Sumatera Utara
Page 47
27
E = Modulus elastis tiang
I = Momen inersia tiang
𝑛ℎ = Koefisien variasi modulus tanah (Tabel 2.9 dan 2.10)
D = Diameter tiang
Tabel 2.9 Nilai-nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0)
Kerapatan relatif (Dr) Tidak
padat Sedang Padat
Interval nilai A 100 – 300 300 – 1000 1000 – 2000
Nilai A dipakai 200 600 1500
nh, pasir kering atau lembab
(Terzaghi) (kN/m3) 2425 7275 19400
nh, pasir terendam air (kN/m3)
Terzaghi 1386 4850 11779
Reese, dkk. 5300 16300 34000
(Hardiyatmo, 2002)
Tabel 2.10 Nilai-nilai nh untuk Tanah Kohesif
Tanah nh(kN/m3) Referensi
Lempung
terkonsolidasi
normal lunak
166 – 3518 Reese dan Matlock (1956)
277 – 554 Davisson - Prakash (1963)
Lempung
terkonsolidasi
normal organik
111 – 277 Peck dan Davidsson (1962)
111 – 831 Davidsson (1970)
Gambut 55 Davidsson (1970)
27,7 – 111 Wilson dan Hilts (1967)
Loses 8033 – 11080 Bowles (1968)
(Hardiyatmo, 2002)
Dari nilai-nilai faktor kekakuan R dan T yang telah dihitung, Tomlinson
(1977) mengusulkan kriteria tiang pendek (tiang kaku) dan panjang (tiang elastis)
yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L). Seperti yang
ditunjukkan dalam Tabel 2.11 Batasan ini terutama digunakan untuk menghitung
defleksi tiang oleh akibat gaya horizontal.
Universitas Sumatera Utara
Page 48
28
Tabel 2.11 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku
Tipe Tiang Modulus tanah (K) bertambah
dengan kedalaman
Modulus tanah
(K) konstan
Kaku L ≤ 2T L ≤ 2R
Tidak Kaku L ≤ 4T L ≤ 3,5R
(Hardiyatmo, 2002)
B. Kapasitas Ultimit Tiang Pancang dengan Metode Broms
Tahanan tanah ultimit tiang yang terletak pada tanah kohesif atau tana
lempung (𝜑 = 10) bertamah dengan kedalaman dari 2cu dipermukaan tanah sampai
12cu pada kedalaman kira-kira 3 kali diameter tiang. Broms (1964) mengusulkan
cara pendekatan sederhana untuk mengestimasi distribusi tekanan tanah yang
menahan tiang dalam lempung. Yaitu, tahanan tanah dianggap sama dengan nol di
permukaan tanah sampai kedalaman 1,5 kali diameter tiang (1,5d) dengan konstan
sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5d tersebut. Hal ini dianggap
sebagai efek penyusutan tanah.
Broms, 1964, mengemukakan beberapa anggapan dalam metode ini bahwa
tanah adalah salah satu dari non-kohesif saja (c = 0) atau kohesif saja (f = 0), oleh
karena itu, tiang pada setiap tipe tanah dianalisis secara terpisah. Broms juga
menyatakan bahwa tiang pendek kaku (short rigid pile) dan tiang panjang lentur
(long flexible pile) dianggap terpisah. Jika L/T ≤ 2 atau L/R ≤ 2 maka tiang
dianggap tiang pendek kaku dan jika L/T ≥ 4 atau L/R ≥ 3,5 maka tiang dianggap
tiang panjang lentur.
a) Tiang dalam Tanah Kohesif
Tahanan tanah ultimit tiang yang terletak pada tanah kohesif atau tanah
lempung (𝜑 = 10) bertamah dengan kedalaman dari 2cu dipermukaan tanah sampai
12cu pada kedalaman kira-kira 3 kali diameter tiang. Broms (1964) mengusulkan
cara pendekatan sederhana untuk mengestimasi distribusi tekanan tanah yang
menahan tiang dalam lempung. Yaitu, tahanan tanah dianggap sama dengan nol di
permukaan tanah sampai kedalaman 1,5 kali diameter tiang (1,5d) dengan konstan
sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5d tersebut. Hal ini dianggap
sebagai efek penyusutan tanah.
Universitas Sumatera Utara
Page 49
29
1. Tiang Ujung Bebas
Mekanisme keruntuhan tiang ujung bebas untuk tiang panjang dan tiang
pendek diperlihatkan dalam Gambar 2.6. Untuk tiang panjang, tahanan tiang
terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat
ditahan tiangnya sendiri (My). Untuk tiang pendek,
a b
Gambar 2.6. Mekanisme Keruntuhan Pondasi (a) Tiang Panjang dan (b)
Tiang Pendek pada Tiang Ujung Bebas Dalam Tanah Kohesif
(Sumber:Hardiyatmo, 2011)
Pada Gambar 2.6, f mendefinisikan letak momen maksimum, sehingga dapat
diperoleh :
f = Hu / (9cu.D) (2.18)
Dengan mengambil momen terhadap titik dimana momen pada tiang
maksimum, diperoleh :
Mmaks = Hu(e + 3 D2⁄ + f) − 1
2⁄ f(9cu × D × f)
= Hu(e + 3 D2⁄ + f) − 1
2⁄ f × Hu
= Hu(e + 3 D2⁄ + 1
2⁄ f)
Mmaks = Hu (e + 1,5D + 0,5f) (2.19)
Momen maksimum dapat pula dinyatakan oleh persamaan :
Mmaks = (94⁄ )D × g2 × cu (2.20)
Universitas Sumatera Utara
Page 50
30
L = 3D/2 + f + g (2.21)
Dimana :
L = Panjang tiang (m)
D = Diameter tiang (iangm)
Hu = Beban lateral (kN)
cu = Kohesi tanah undrained (kN/m2)
f = Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
g = Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)
e = Jarak beban lateral dari permukaan tanah (m)
Karena L = 3D/2 + f + g, maka Hu dapat dihitung dari persamaan di
atas, diperoleh :
Hu = 9cu x D (L − g − 1,5D) (2.22)
(a) (b)
Gambar 2.7 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) untuk Pondasi
Tiang Pendek, (b) untuk Pondasi Tiang Panjang
(Sumber : Hardiyatmo, 2002)
2. Tiang Ujung Jepit
Pada Tiang ujung jepit, Broms menganggap bahwa momen yang terjadi pada
tubuh tiang yang tertanam di dalam tanah sama dengan momen yang terjadi di ujung
atas tiang yang terjepit oleh pile cap.
Universitas Sumatera Utara
Page 51
31
(a) (b)
Gambar 2.8 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi
Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) Pondasi
Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang
(Sumber : Hardiyatmo, 2002)
Untuk tiang pendek, dapat dihitung tahanan ultimit tiang terhadap beban
lateral dengan persamaan :
Hu = 9CuD (L –g – 1,5D) (2.23)
Mmaks = Hu ( 0,5L + 0,75D) (2.24)
Dimana:
Hu = Beban lateral (kN)
D = Diameter tiang (m)
cu = Kohesi tanah (kN/m2)
L = Panjang tiang (m)
g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)
Nilai-nilai Hu dapat diplot dalam grafik hubungan L/d dan Hu/cud2
ditunjukkan pada Gambar (2.7a).
Sedangkan untuk tiang panjang, Hu dapat dicari dengan persamaan :
Hu = 2My
1,5D+0,5f (2.25)
Dimana :
My = Momen leleh (kN-m)
f = Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
Universitas Sumatera Utara
Page 52
32
Nilai-nilai Hu yang diplot dalam grafik hubungan My/cud3 dan Hu/cud
2
ditunjukkan pada Gambar (2.7b).
b) Tiang dalam Tanah Granular (Non-Kohesif)
Untuk tiang dalam tanah granuler (c = 0), Broms menganggap sebagai
berikut.
1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang, diabaikan.
2. Distribusi tekanan tanah pasif disepanjang tiang bagian depan sama
dengan tiga kali tekanan tanah pasif Rankine.
3. Bentuk penampang tiang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanah
ultimit atau tahanan lateral ultimit.
4. Tahanan tanah lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan tiang
yang diperhitungkan.
Distribusi tekanan tanah dinyatakan oleh persamaan :
pu = 3 po Kp (2.26)
Dimana:
pu = Tahanan tanah ultimit
po = Tekanan overburden efektif
Kp = Tan2(45o+ ø/2) (2.27)
ø = Sudut geser dalam efektif
1. Tiang Ujung Bebas
Untuk tiang pendek, tiang dianggap berotasi di dekat ujung bawah tiang.
Tekanan yang terjadi di tempat ini dianggap dapat digantikan oleh gaya terpusat
yang bekerja pada ujung bawah tiang. Dengan mengambil momen terhadap ujung
bawah, maka :
Hu = 0,5 γDL3Kp
e+L (2.28)
Universitas Sumatera Utara
Page 53
33
Momen maksimum terjadi pada jarak f di bawah permukaan tanah, maka :
Hu = 1,5γ D Kp f2 (2.29)
Lokasi momen maksimum:
f = 0,82 √Hu
D Kpγ (2.30)
Sehingga momen maksimum dapat dinyatakan oleh persamaan :
Mmaks = Hu (e + 1,5f) (2.31)
Gambar 2.9 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi
Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular; (a) Pondasi
Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang
(Sumber : Hardiyatmo, 2002)
2. Tiang Ujung Jepit
Untuk tiang ujung jepit yang kaku (tiang pendek), keruntuhan tiang akan
berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh :
Hu = 1,5γ DL2 Kp (2.32)
Lokasi momen maksimum:
Universitas Sumatera Utara
Page 54
34
f=0,82√Hu
D∙Kp∙γ (2.33)
Momen maksimum:
Mmax=2
3Hu∙L (2.34)
Momen leleh :
My = (0,5γ∙D∙L3∙Kp)- HU∙L (2.35)
Dimana:
Hu = Beban lateral (kN)
Kp = Koefisien tekanan tanah pasif
Mmax = Momen maksimum (kN-m)
My = Momen leleh (kN-m)
L = Panjang tiang (m)
D = Diameter tiang (m)
f = Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
𝛾 = Berat isi tanah (kN/m3)
e = Jarak beban lateral dari permukaan tanah (m)
(a) (b)
Gambar 2.10 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan
Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular; (a)
Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang
(Sumber : Hardiyatmo, 2002)
Universitas Sumatera Utara
Page 55
35
Sedangkan untuk tiang ujung jepit yang tidak kaku (tiang panjang), dimana
momen maksimum mencapai My di dua lokasi (Mu+ = Mu-) maka Hu dapat
diperoleh dari persamaan:
Hu = 2My
e+ 2f
3
(2.36)
f=0,82√Hu
D∙Kp∙γ (2.37)
Persamaan (2.37) disubstitusi ke Persamaan (2.36), sehingga nilai Hu
menjadi :
Hu = 2My
𝑒+0,54 √𝐻𝑢
𝛾D𝐾𝑝
(2.38)
Nilai beban lateral (Hu) untuk pondasi tiang pendek dan panjang dapat diperoleh
berdasarkan grafik gambar berikut :
(a) (b)
Gambar 2.11 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler; (a) Tiang Pendek,
(b) Tiang Panjang
(Sumber : Tomlinson, 1977)
Universitas Sumatera Utara
Page 56
36
Tabel 2.12 Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga
Outside
Diameter
(mm)
Unit
weight
(Kg/m)
Class
Panjang
Tiang
(m) dan
Diesel
Hammer
Concrete
Cross
Section
(cm2)
Section
Modulus
(m3)
Momen Lentur
(ton m) Allowable
Axial
Load (ton) Retak Batas
300 115
A2
6-15
k-13 452
2368,70 2,50 3,75 72,60
A3 2389,60 3,00 4,50 70,75
B 2431,40 3,50 6,30 67,50
C 2478,70 4,00 8,00 65,40
350 145
AI
6-15
K-13/
K-25
582
3646,00 3,50 5,25 93,10
A3 3693,90 4,20 6,30 89,50
B 3741,70 5,00 9,00 86,40
C 3787,60 6,00 12,00 85,00
400 195
A2
6-16
K-25/
K-35
765
5481,60 5,50 8,25 121,10
A3 5537,40 6,50 9,75 117,60
B 5591,30 7,50 13,50 114,40
C 5678,20 9,00 18,00 111,50
450 235
A1
6-16
K-35 929
7591,60 7,50 11,25 149,50
A2 7655,60 8,50 12,75 145,80
A3 7717,10 10,00 15,00 143,90
B 7783,80 11,00 19,80 139,10
C 7929,00 12,50 25,00 134,90
500 290
A1
6-16
K-35/
K-45
1159
10506,00 10,50 15,75 185,30
A2 10579,30 12,50 18,75 181,70
A3 10653,50 14,00 21,00 178,20
B 10727,80 15,00 27,00 174,90
C 10944,60 17,00 34,00 169,00
600 395
A1
6-16
K-45 1570
17482,80 17,00 25,50 252,70
A2 17577,70 19,00 28,50 249,00
A3 17792,70 22,00 33,00 243,20
B 17949,60 25,00 45,00 238,30
C 18263,40 29,00 58,00 229,50 (PT. WIKA Beton)
Universitas Sumatera Utara
Page 57
37
2.5. Efisiensi dan Kapasitas Kelompok Tiang
Kelompok tiang adalah sekumpulan tiang yang dipasang secara relatif
berdekatan dan biasanya diikat menjadi satu di bagian atasnya dengan
menggunakan pile cap. Untuk menghitung nilai kapasitas dukung kelompok tiang,
ada beberapa hal yang harus diperhatikan terlebih dahulu, yaitu jumlah tiang dalam
satu kelompok, jarak tiang, dan susunan tiang.
Dalam perhitungan, poer dianggap/dibuat kaku sempurna sehingga :
Bila beban-beban yang bekerja pada kelompok tiang tersebut menimbulkan
penurunan maka setelah penurunan bidang poer tetap akan merupakan
bidang datar.
Gaya-gaya yang bekerja pada tiang berbanding lurus dengan penurunan
tiang-tiang tersebut.
Gambar 2.12 Tiang Pancang Kelompok
(Sumber : Das, B.M)
a. Jarak Tiang (S)
Pada prinsipnya jarak tiang (s) makin rapat, ukuran pile cap makin kecil dan
secara tidak langsung biaya lebih murah. Tetapi bila memikul beban momen maka
jarak tiang perlu diperbesar yang berarti menambah atau memperbesar tahanan
momen. Umumnya, jarak antara 2 (dua) tiang dalam kelompok diisyaratkan
minimum 0,60 m dan maksimum 2,00 m.
Ketentuan ini berdasarkan pada pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:
Bila jarak antar tiang s < 2,5d kemungkinan tanah di sekitar kelompok tiang
akan naik terlalu berlebihan karena terdesak oleh tiang-tiang yang
Universitas Sumatera Utara
Page 58
38
dipancang terlalu berdekatan. Selain itu dapat menyebabkan terangkatnya
tiang-tiang di sekitarnya yang telah dipancang lebih dahulu.
Bila jarak antar tiang s > 3d akan menyebabkan perencanaan menjadi tidak
ekonomis sebab akan memperbesar ukuran/dimensi dari poer, jadi
memperbesar biaya.
b. Jumlah Tiang (n)
Untuk menentukan jumlah tiang yang akan dipasang didasarkan beban yang
bekerja pada pondasi dan kapasitas dukung ijin tiang, maka rumus yang dipakai
ditunjukkan pada Persamaan berikut :
n =𝑃
𝑄𝑎 (2.39)
Dimana :
P = Beban yang berkerja (ton)
Qa = Kapasitas dukung ijin tiang tunggal (ton)
c. Susunan Tiang
Susunan tiang sangat berpengaruh terhadap luas denah pile cap, yang secara
tidak langsung tergantung dari jarak tiang. Bila jarak tiang kurang teratur atau
terlalu lebar, maka luas denah pile cap akan bertambah besar dan berakibat volume
beton menjadi bertambah besar sehingga biaya konstruksi membengkak.
Menurut Coduto (1983), efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor
yaitu :
1. Jumlah, panjang, diameter, susunan dan jarak tiang.
2. Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung).
3. Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang.
4. Urutan pemasangan tiang
5. Jenis tanah
6. Waktu setelah pemasangan.
7. Interaksi antara pelat penutup pile cap dengan tanah.
Universitas Sumatera Utara
Page 59
39
Metode perhitungan didasarkan pada susunan tiang, dengan mengabaikan
panjang tiang, variasi bentuk tiang yang meruncing, variasi sifat tanah dengan
kedalaman dan pengaruh muka air tanah. Berikut ini beberapa metode dalam
perhitungan efisiensi tiang :
a) Metode Converse-Labarre
Efisiensi kelompok tiang (η) diperoleh dari Persamaan :
𝜂 = 1 − θ(𝑛−1)m+(m−1)n
90𝑚𝑛 (2.40)
Dimana :
θ = Arc tan d/s dalam derajat
n = Jumlah tiang dalam satu baris
m = Jumlah baris tiang
b) Metode Los Angeles
Efisiensi kelompok tiang (µ) diperoleh dari Persamaan berikut :
= 1 −𝑑
𝜋.𝑠.𝑚.𝑛[𝑚(𝑛 − 1) + 𝑛(𝑚 − 1) + √2(𝑛 − 1)(𝑚 − 1)] (2.41)
Keterangan:
η = Efisiensi grup tiang
n = Jumlah tiang dalam satu baris
m = Jumlah baris tiang
d = Diameter tiang (m)
s = Jarak antar tiang (m) (as ke as)
𝜋 = Phi lingkaran =22
7
c). Metode Seiler – Keeney
𝜂 = { 1 − [11𝑠
7(𝑠2−1)][
𝑛 + 𝑚−2
𝑛 + 𝑚−1]} +
0,3
𝑚+𝑛 (2.42)
Universitas Sumatera Utara
Page 60
40
Kapasitas ultimit kelompok tiang dengan memperlihatkan faktor efisiensi
tiang dinyatakan dengan persamaan berikut :
Qg = η. n . Qa (2.43)
Dimana :
Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan
keruntuhan (ton)
n = Jumlah tiang dalam kelompok
Qa = Beban maksimum tiang tunggal (ton)
2.6. Penurunan Tiang Pancang
2.6.1. Penurunan Tiang Pancang Tunggal
A. Penurunan Tiang Pancang Tunggal Menurut Poulus dan Davis
Menurut Poulus dan Davis (1980) penurunan jangka panjang untuk pondasi
tiang tunggal tidak perlu ditinjau karena penurunan tiang akibat konsolidasi dari
tanah relatif kecil. Ini dikarenakan pondasi tiang direncanakan terhadap kuat
dukung ujung dan kuat dukung friksinya atau penjumlahan dari keduanya.
Perkiraan penurunan tiang tunggal dapat dihitung berdasarkan :
1. Untuk Tiang Apung atau Tiang Friksi
S =𝑄𝐼
𝐸𝑠𝑑 (2.44)
I = IoRkRhRμ (2.45)
2. Ujung Tiang Dukung Ujung (End Bearing)
S =𝑄𝐼
𝐸𝑠𝑑
I = IoRkRbRμ (2.46)
Dengan:
S = Penurunan untuk tiang tunggal (mm)
Q = Beban yang bekerja (kg)
Io = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat
Universitas Sumatera Utara
Page 61
41
Rk= Faktor koreksi kemudah mampatan tiang
Rh= Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah
Rb= Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
Rμ= Faktor koreksi angka poison µ=0.3
Pada Gambar (2.14), (2.15), (2.16), (2.17), dan (2.18) menunjukkan grafik
faktor koreksi. K adalah suatu ukuran kompressibilitas relatif dari tiang dan tanah
yang dinyatakan oleh persamaan berikut :
𝐾 = 𝐸𝑝.𝑅𝑎
𝐸𝑠 (2.47)
𝑅𝑎 =𝐴𝑝
1
4𝜋𝑑2
(2.48)
Dengan:
K = Faktor kekakuan tiang
Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang
Es = Modulus elastisitas tanah di sekitar tiang
Eb = Modulus elastisitas tanah di dasar tiang
Gambar 2.13 Faktor Penurunan Io
(Sumber : Poulus dan Davis, 1980)
Universitas Sumatera Utara
Page 62
42
Gambar 2.14 Faktor Penurunan Rk
(Sumber : Poulus dan Davis, 1980)
Gambar 2.15 Faktor Penurunan Rh
(Sumber : Poulus dan Davis, 1980)
Gambar 2.16 Faktor Penurunan Rµ
(Sumber : Poulus dan Davis, 1980)
Universitas Sumatera Utara
Page 63
43
Gambar 2.17 Faktor Penurunan Rb
(Sumber : Poulus dan Davis, 1980)
Universitas Sumatera Utara
Page 64
44
B. Penurunan Tiang Elastis
Penurunan segera atau penurunan elastis adalah penurunan pondasi
yang terletak pada tanah berbutir halus yang jenuh dan dapat dibagi menjadi
tiga komponen. Penurunan total adalah jumlah dari ketiga komponen
tersebut, yang ditunjukkan pada Persamaan di bawah ini :
S = Se(1) + Se(2) + Se(3) (2.49)
Dengan :
S = Penurunan total
Se(1) = Penurunan elastis dari tiang
Se(2) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang
Se(3) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang
batang tiang
Se(1) = (Qwp+ξQws).L
ApEp (2.50)
Se(2) = QwpCp
D.qp (2.51)
Se(3) = QwsCs
𝐿.qp (2.52)
Dimana :
Qwp = Daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi daya
dukung friction (kN)
Qws = Daya dukung friction (kN)
Ap = Luas penampang tiang pancang (m2)
L = Panjang tiang pancang (m)
Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang (kN/ m2)
ξ = Koefisien dari skin friction
D = Diameter tiang (m)
qp = Daya dukung ultimit (kN)
Cp = Koefisien empiris
Cs = Konstanta empiris
Cs = (0,93 + 0,16 √L/d) . Cp) (2.53)
Nilai ξ tergantung dari unit tahanan friksi alami (the nature of unit friction
resistance)di sepanjang tiang terpancang di dalam tanah. Nilai ξ= 0,5 untuk bentuk
Universitas Sumatera Utara
Page 65
45
unit tahanan fiksi alaminya berbentuk seragam atau simetris, seperti persegi
panjang atau parabolik seragam, umumnya pada tanah lempung atau lanau.
Sedangkan untuk tanah pasir nilai ξ= 0,67 untuk bentuk unit tahanan fiksi alaminya
berbentuk segitiga. Pada Gambar 2.18 akan ditunjukkan bentuk unit tahanan friksi.
Gambar 2.18 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami
Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam Tanah
(Sumber : Bowles, 1993)
Tabel 2.13 Nilai Koefisien Empiris (Cp) (Das, 1995)
Tipe Tanah Tiang Pancang Tiang Bor
Sand (dense to loose) 0,02-0,04 0,09-0,18
Clay (stiff to soft) 0,02-0,03 0,03-0,06
Silt (dense to loose) 0,03-0,05 0,09-0,12
(Das, 1995)
2.6.2. Penurunan Tiang Pancang Kelompok
Penurunan tiang pancang kelompok didefinisikan sebagai perpindahan titik
tiang pancang yang diakibatkan oleh peningkatan tegangan pada lapisan dasar
sedalam pemancangan tiang pancang dengan sifat elastisitas tanah ditambah
pemendekan elastis tiang akibat pembebanan. Penurunan tiang pancang kelompok
merupakan jumlah dari penurunan elastis dan penurunan konsolidasi. Penurunan
elastis tiang adalah penurunan yang terjadi dalam waktu dekat atau dengan segera
setelah penerapan beban (elastic settlement atau immediate settlement)
Penurunan tiang kelompok (Meyerhof, 1976) dapat dihitung dengan
persamaan berikut :
Sg =2𝑞√𝐵𝑔𝐼
𝑁60 (2.54)
Universitas Sumatera Utara
Page 66
46
q =𝑄𝑔
𝐿𝑔𝐵𝑔 (2.55)
Dengan
I = (1 −𝐿
8𝐵𝑔) ≥ 0.5 (2.56)
Sg = Penurunan Kelompok tiang (mm)
q = Tekanan pada dasar pondasi
Bg = Lebar kelompok tiang (cm)
L = Kedalaman pondasi tiang (cm)
Penurunan yang diizinkan dari suatu bangunan tergantung pada beberapa
faktor seperti jenis, tinggi, kekakuan, dan fungsi bangunan, besar dan kecepatan
penurunan serta distribusinya.
2.7. Faktor Keamanan
Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, maka kapasitas ultimit tiang dibagi
dengan faktor aman tertentu. Tabel 2.14 menunjukkan faktor keamanan yang
disarankan oleh Reese dan O’Neill.
Tabel 2.14 Faktor Aman yang Disarankan
Klasifikasi
Struktur
Faktor Aman
Kontrol
Baik
Kontrol
Normal
Kontrol
Jelek
Kontrol
Sangat Jelek
Monumental 2,3 3 3,5 4
Permanen 3 2,5 2,8 3,4
Sementara 1,4 2,0 2,3 2,8
(Reese dan O’Neill)
2.8. Metode Elemen Hingga (MEH) Bidang Geoteknik
Metode elemen hingga pada rekayasa geoteknik memiliki sedikit perbedaan
dengan metode elemen hingga pada rekayasa struktur, karena pada rekayasa
geoteknik terjadi interaksi elemen yang memiliki kekakuan yang berbeda-beda
antara dua elemen, yaitu elemen tanah dan elemen struktur atau pondasi itu sendiri.
Jaring (mesh) terdiri dari elemen-elemen yang dihubungkan oleh node.
Node merupakan titik-titik pada jaring di mana nilai dari variabel primernya
Universitas Sumatera Utara
Page 67
47
dihitung. Misal untuk analisa displacement, nilai variabel primernya adalah nilai
dari displacement. Nilai-nilai nodal displacement diinterpolasikan pada elemen
agar didapatkan persamaan aljabar untuk displacement, dan regangan, melalui
jaring-jaring yang terbentuk.
2.9. Plaxis
Plaxis adalah sebuah paket program yang disusun berdasarkan metode
elemen hingga yang telah dikembangkan secara khusus untuk melakukan analisis
deformasi dan stabilitas dalam bidang Geoteknik (Plaxis,2012). Kondisi
sesungguhnya dapat dimodelkan dalam regangan bidang maupun secara
axisymetris.
Program ini menerapkan metode antarmuka grafis yang mudah digunakan
sehingga pengguna dapat dengan cepat membuat model geometri dan jaring elemen
berdasarkan penampang melintang dari kondisi yang ingin dianalisis. Program ini
terdiri dari empat buah sub-program yaitu masukan, perhitungan, keluaran, dan
kurva.
Pemodelan geometri dalam program Plaxis menggunakan tiga buah
komponen utama yaitu: titik, garis dan klaster. Apabila model geometri telah
terbentuk, maka suatu model elemen hingga dapat secara otomatis dibentuk dengan
komposisi dari klaster-klaster dan garis-garis yang membentuk model geometri
tersebut. Komponen penyusun sebuah jaring elemen hingga dapat dibedakan
menjadi 3 (tiga), yaitu :
1. Elemen
Sebuah pilihan dapat diambil antara elemen dengan 15 buah titik nodal dan elemen
dengan 6 buah titik nodal.Elemen 15 titik nodal sangat berguna untuk menghasilkan
perhitungan tegangan dan beban runtuh yang akurat. Selain itu, elemen dengan 6
titik nodal dapat dipilih untuk melakukan proses perhitungan yang singkat.
2. Titik Nodal
Sebuah elemen dengan 15 titik nodal akan terdiri dari 15 titik nodal dan sebuah
elemen segitiga dengan 6 titik nodal. Penyebaran titik-titik nodal dalam suatu
elemen baik pada elemen 15 titik nodal maupun pada elemen 6 titik nodal
ditunjukkan pada Gambar 2.20.
Universitas Sumatera Utara
Page 68
48
3. Titik tegangan
Sebuah elemen 15 titik nodal memiliki 12 buah titik tegangan seperti ditunjukkan
pada Gambar 2.19-a sedangkan elemen 6 titik nodal memiliki 3 buah titik tegangan
seperti ditunjukkan pada Gambar 2.19-b.
Gambar 2.19 Titik Nodal dan Titik Tegangan
(Sumber :Dokumen)
Di dalam program Plaxis ada beberapa jenis pemodelan tanah beberapa
diantaranya adalah model Mohr-Coulomb dan Soft Soil.
1. Model Tanah Mohr-Coulomb
Pemodelan Mohr-Coulomb mengasumsikan bahwa perilaku tanah bersifat
plastis sempurna (Linear Elastic Perfectl Plastic Model), dengan menetapkan suatu
nilai tegangan batas dimana pada titik tersebut tegangan tidak lagi dipengaruhi oleh
regangan. Input parameter meliputi 5 (lima) buah parameter yaitu :
Modulus young (E), rasio poisson (υ) yang memodelkan keelastisitasan
tanah
Kohesi (c), sudut geser (ø) memodelkan perilaku plastis dari tanah
Sudut dilantasi (ψ) memodelkan perilaku dilantansi tanah.
Pada pemodelan Mohr-Coulumb umumnya dianggap bahwa nilai E konstan
untuk suatu kedalaman pada suatu jenis tanah, namun jika diinginkan adanya
peningkatan nilai E perkedalaman tertentu disediakan input tambahan dalam
program Plaxis. Untuk setiap lapisan yang memperkirakan rata-rata kekakuan yang
konstan sehingga perhitungan relatif lebih cepat dan dapat diperoleh deformasinya.
Selain 5 (lima) parameter di atas, kondisi tanah awal memiliki peran penting dalam
masalah deformasi tanah.
Universitas Sumatera Utara
Page 69
49
Nilai rasio Poisson (υ) dalam pemodelan Mohr-Coulomb didapat dari
hubungannya dengan koefisien tekanan.
𝐾𝑜 = 𝜎ℎ
𝜎𝑣 (2.57)
Dimana : υ
1−υ=
𝜎ℎ
𝜎𝑣 (2.58)
Secara umum nilai υ bervariasi dari 0,3 sampai 0,4 namun untuk kasus-
kasus penggalian (unloading) nilai υ yang lebih kecil masih realistis.
Nilai kohesi c dan sudut geser ø diperoleh dari uji geser Triaxial, atau
diperoleh dari hubungan empiris berdasarkan data uji lapangan. Sementara sudut
dilantasi (ψ) digunakan untuk memodelkan regangan volumetrik plastik yang
bernilai positif. Pada tanah lempung (NC), umumnya tidak terjadi dilantasi (ψ = 0),
sementara pada tanah pasir dilantasi tergantung dari kerapatan dan sudut geser (ø)
dimana ψ = ø -30°. Jika ø < 30° maka ψ = 0. Sudut dilantasi (ψ) bernilai negatif
hanya bersifat realistis jika diaplikasikan pada pasir lepas.
2. Model Tanah Lunak (Soft Soil)
Seperti pada pemodelan Mohr-Coulomb, batas kekuatan tanah dimodelkan
dengan parameter kohesi (c), sudut geser dalam tanah (ø), dan sudut dilantasi
(ψ).Sedangkan untuk kekakuan tanah dimodelkan menggunakan parameter λ* dan
k*, yang merupakan parameter kekakuan yang didapatkan dari uji Triaksial maupun
Oedometer.
λ∗ =𝐶𝑐
2.3(1+𝑒) (2.59)
𝑘∗ =2𝐶𝑠
2.3 (1+𝑒) (2.60)
Model Soft Soil ini dapat memodelkan hal-hal sebagai berikut :
Kekakuan yang berubah bersama dengan tegangan (stress dependent
stiffness)
Membedakan pembebanan primer (primary loading) terhadap
unloading-reloading
Mengingat tegangan pra-konsolidasi.
Parameter-parameter yang digunakan pada Program Plaxis :
1. Tanah
Model tanah yang dipilih yaitu model Mohr-Coulomb, dimana
perilaku tanah dianggap elastis dengan parameter yang dibutuhkan yaitu :
Universitas Sumatera Utara
Page 70
50
a. Modulus elastisitas, E (stiffness modulus)
b. Poisson’s ratio (υ) diambil 0,2 – 0,4
c. Sudut geser dalam (ø) didapat dari hasil pengujian laboratorium
d. Kohesi (c) di dapat dari hasil pengujian laboratorium
e. Sudut dilantansi (ψ) diasumsikan sama dengan nol
f. Berat isi tanah γ (kN/m3) didapat dari hasil pengujian laboratorium.
a. Modulus Young (E)
Karena sulitnya pengambilan contoh asli di lapangan untuk tanah
granular maka beberapa pengujian lapangan telah dikerjakan untuk
mengestimasi nilai modulus elastisitas tanah. Terdapat beberapa usulan
nilai E yang diberikan oleh peneliti, diantaranya pengujian Sondir yang
dilakukan oleh DeBeer (1965) dan Webb (1970) memberikan korelasi
antara tahanan kerucut qc dan E sebagai berikut :
E = 2 qc (dalam satuan kg/cm) (2.61)
Bowles memberikan persamaan yang dihasilkan dari pengumpulan
data pengumpulan data Sondir, sebagai berikut :
E = 3 qc (untuk pasir) (2.62)
E = 2 sampai dengan 8 qc (untuk lempung) (kg/cm2) (2.63)
Nilai perkiraan modulus elastisitas dapat diperoleh dari pengujian
SPT. Nilai modulus elastis yang dihubungkan dengan nilai SPT, sebagai
berikut:
E = 6 ( N + 5 ) k/ft2 (untuk pasir berlempung) (2.64)
E = 10 ( N + 15 ) k/ft2 (untuk pasir) (2.65)
(Sumber : Hardiyatmo,1994)
Hasil hubungan yang diperoleh adalah modulus elastisitas undrained
(Es) sedangkan input yang dibutuhkan adalah modulus elastisitas efektif
(Es’).
Es′ = (
Es(1+v)
1,5) (2.66)
Sedangkan untuk keperluan praktis dapat dipakai Persamaan di bawah ini:
Es’=0,8 Es (2.67)
Menurut Bowles, 1997, nilai modulus elastisitas tanah juga dapat
ditentukan berdasarkan jenis tanah perlapisan pada Tabel 2.15.
Universitas Sumatera Utara
Page 71
51
Tabel 2.15 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah
Macam Tanah
Es
(Kg/cm2)
LEMPUNG
1. sangat lunak 3,0 – 30
2. lunak 20 – 40
3. sedang 45 – 90
4. berpasir 300 – 425
PASIR
1. berlanau 50 – 200
2. tidak padat 100 – 250
3. padat 500 – 1000
(Hardiyatmo, 2011)
Selain itu modulus elastisitas tanah dapat juga dicari dengan pendekatan
terhadap jenis dan konsistensi tanah dengan NSPT , seperti pada Tabel 2.16 dan
2.17.
PASIR DAN KERIKIL
1. padat 800 – 2000
2. tidak padat 500 – 1400
LANAU 20 – 200
LOSES 150 – 600
CADAS 1400 – 14000
Universitas Sumatera Utara
Page 72
52
Tabel 2.16 Korelasi NSPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung
Subsurface
condition
Penetration
resistance
range N
(bpf)
Ɛ50
(%)
Poisson’s
Ratio (υ)
Shear
strengh
Su (psf)
Young’s
Modulus
Range Es
(psi)
Shear
Modulus
Range G
(psi)
Very soft 2 0,020 0,5 250 170-340 60-110
Soft 2-4 0,020 0,5 375 260-520 80-170
Medium 4-8 0,020 0,5 750 520-1040 170-340
Stiff 8-15 0,010 0,45 1500 1040-2080 340-690
Very stiff 15-30 0,005 0,40 3000 2080-4160 690-1390
Hard 30 0,004 0,35 4000 2890-5780 960-1930
40 0,004 0,35 5000 3470-6940 1150-2310
60 0,0035 0,30 7000 4860-9720 1620-3420
80 0,0035 0,30 9000 6250-12500 2080-4160
100 0,003 0,25 11000 7640-15270 2540-5090
120 0,003 0,25 13000 9020-18050 3010-6020
(Randolph, 1978)
Tabel 2.17 Korelasi NSPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir
(Schmertman, 1970)
b. Poisson’s Ratio (μ)
Poisson’s ratio sering dianggap sebesar 0,2-0,4 dalam pekerjaan-
pekerjaan mekanika tanah. Nilai sebesar 0,5 biasanya dipakai untuk tanah
Subsurface
condition
Penetration
Resistance
range (N)
Friction
Angle ø
(deg)
Poisson
Ratio
( υ)
Cone
penetration
qc=4N
Relatief
Density
Dr(%)
Young’s
Modulus
Range Es
(psi)
Shear
Modulus
Range G
(psi)
Very loose 0-4 28 0,45 0-16 0-15 0-440 0-160
Losse 4-10 28-30 0,4 16-40 15-35 440-1100 160-390
Medium 10-30 30-36 0,35 40-120 35-65 1100-3300 390-1200
Dense 30-50 36-41 0,3 120-100 65-85 3300-5500 1200-1990
Very Dense 50-100 41-45 0,2 200-400 85-100 5500-11000 1990-3900
Universitas Sumatera Utara
Page 73
53
jenuh dan nilai 0 (nol) sering dipakai untuk tanah kering dan tanah lainnya
untuk kemudahan dalam perhitungan. Namun pada program Plaxis
khususnya model tanah undrained μ'< 0,5. Untuk nilai poisson ratio efektif
(μ’) diperoleh dari hubungan jenis tanah, konsistensi tanah dengan poisson
ratio seperti terlihat pada Tabel 2.18.
Tabel 2.18 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s
Ratio (μ)
(Hardiyatmo, 2011)
c. Sudut Geser Dalam (ø)
Sudut geser dalam bersama dengan kohesi merupakan faktor dari
kuat geser tanah yang menentukan ketahanan tanah terhadap deformasi
akibat tegangan yang bekerja pada tanah.Deformasi dapat terjadi akibat
adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser.
Nilai dari sudut geser dalam didapat dari engineering properties tanah, yaitu
dengan Triaxial Test dan Direct Shear Test.
Hubungan antara sudut geser dalam (ø) dengan nilai SPT setelah
dikoreksi menurut Peck, Hanson dan Thornburn, 1974 adalah :
ø (derajat) = 27,1 + 0,3 Ncor – 0,00054 N2cor (2.68)
Dimana :
Ncor = Nilai NSPT setelah dikoreksi
d. Kohesi (c)
Yaitu gaya tarik menarik antar partikel tanah. Bersama dengan sudut
geser tanah, kohesi merupakan parameter kuat geser tanah yang menentukan
Soil type Description (μ')
Clay
Soft 0,35 - 0,40
Medium 0,30 - 0,35
Stiff 0,20 - 0,30
Sand
Loose 0,15 – 0.25
Medium 0,25 - 0,30
Dense 0,25 - 0,35
Universitas Sumatera Utara
Page 74
54
ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada
tanah.Deformasi dapat terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari
tegangan normal dan geser. Nilai dari kohesi didapat dari engineering
properties, yaitu dengan Triaxial Test dan Direct Shear Test.
e. Permeabilitas (k)
Koefisien rembesan (Permeability) pada tanah adalah kemampuan
tanah untuk dapat mengalirkan atau merembeskan air (atau jenis fluida
lainnya) melalui pori-pori tanah.
Nilai koefisien permeabilitas tanah dapat ditentukan berdasarkan
jenis tanah seperti pada Tabel 2.19.
Tabel 2.19 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah (Das, 1995)
(Das, 1995)
f. Berat Isi Tanah
a) Berat Jenis Tanah Kering (γdry)
Berat jenis tanah kering adalah perbandingan antara berat tanah kering
dengan satuan volume tanah. Berat jenis tanah kering dapat diperoleh
dari data Soil Test dan Direct Shear.
b) Berat Jenis Tanah Jenuh (γsat)
Berat jenis tanah jenuh adalah perbandingan antara berat tanah jenuh
air dengan satuan volume tanah jenuh.
Jenis Tanah K
cm/dtk ft/mnt
Kerikil bersih 1.0 – 100 2.0 – 200
Pasir kasar 1.0 - 0.01 2.0 - 0.02
Pasir halus 0.01 - 0.001 0.02 - 0.002
Lanau 0.001 - 0.00001 0.002 - 0.00002
Lempung < 0.000001 < 0.000002
Universitas Sumatera Utara
Page 75
55
2.10. Studi Literatur (Literature Review)
Beberapa peneliti telah melakukan berbagai penelitian tentang analisis daya
dukung tiang pancang, penurunan tiang pancang, dan efisiensi kelompok tiang.
Penelitian tersebut dapat dijadikan sebagai referensi untuk perhitungan analitis dan
metode elemen hingga. Beberapa hasil penelitiannya adalah sebagai berikut:
Andi Yusti dan Ferra Fahriani (2014) meneliti tentang analisis daya dukung
tiang pancang diverifikasi dengan hasil uji Pile Driving Analyzer Test dan
CAPWAP. Daya dukung ultimit pondasi tiang tunggal yang dihitung secara manual
dengan beberapa metode yaitu, dengan metode Bagemann, metode deRuiter dan
Beringen, metode Meyerhof (1976), metode Mayerhof (1956), metode α, metode
Tomlinson (1977) dan metode Elemen Hingga Plaxis. Metode Mayerhof (1956)
dengan menggunakan data tanah hasil pengujian Standar Penetrasion Test (SPT)
paling mendekati dengan hasil pengujian PDA dan CAPWAP yang didapatkan di
lapangan.
Takdir Rochjati Saptorini (2015) meneliti tentang analisis kapasitas daya
dukung tiang pancang terhadap hasil uji Kalendering. Kapasitas daya dukung hasil
calendering lebih besar dari kapasitas daya dukung review design, dengan demikian
struktur dinyatakan aman. Review design dalam proyek konstruksi harus tetap
mempetimbangkan faktor – faktor berikut kemudahan pelaksanaan, tercapainya
standard teknis yang dipersyaratkan, serta efisiensi biaya dan waktu.Review design
harus melalui prosedur yang benar, diketahui oleh semua unsur pengelola proyek,
memiliki justifikasi teknis yang mendukung untuk diadakan review design serta
terdokumentasi dengan baik. Untuk lebih meyakinkan tentang kapasitas tiang
pancang yang terpasang perlu dilakukan pengujian dinamis berupa uji Pile Driven
Analyzer (PDA).
Menurut Kazimierz Jozefiak, Artur Zbiciak, Maciej Maslakowski, dan
Tomasz Piotrows (2015) tentang pemodelan numerik dan analisis daya dukung
pondasi tiang pancang, pemodelan tanah – tiang pancang dimodelkan dengan
menggunakan program Abaqus. FEM memberikan perkiraan daya dukung yang
sangat aman. Hasil numerik daya dukung tiang pancang dan penurunan tiang
pancang dibandingkan dengan hasil uji beban statis tiang pancang.
Universitas Sumatera Utara
Page 76
56
Raden Ridwan Pratama, Hikmad Lukman, dan Andi Rahmah MT (2016)
meneliti tentang analisis daya dukung tiang pancang berdasarkan data Kalendering.
Dalam perhitungan analisa daya dukung tiang, pada saat pemancangan metode yang
digunakan adalah metode Hiley, metode Engineering News Record, metode
Canadian National Building Code dan metode Wika, dari ke empat metode tersebut
ada beberepa tiang yang tidak memenuhi daya dukung ijin tiang yang direncanakan
hal ini terjadi dikarnakan adanya tiang eror.
Kanakeswararao Thadapaneni, Sivaraju Sarikonda Venkata, Grandhi Ravi
Teja ( 2017) Kapasitas beban beban vertikal utama dari analisis tiang dilakukan
dengan Analisis Statis berdasarkan nilai-nilai c-ϕ di mana faktor daya dukung vesic
digunakan untuk tanah kohesif dan kohesi yang lebih kecil. Masalah pondasi yang
dimuat secara lateral di tanah berhubungan erat dengan balok pada pondasi elastis.
Sebuah balok dapat dimuat pada satu atau lebih titik sepanjang panjangnya. Nilai
Ks ditemukan oleh bentuk yang paling umum untuk modulus horizontal atau lateral
dari reaksi tanah dasar, di mana faktor daya dukung Hansen dan Vesic digunakan.
Bernanton, M. Ikhwan Yani, dan Suradji Gandi (2017) meneliti tentang
analisis daya dukung tanah berdasarkan korelasi nila Standard Penetration Test dan
Cone Penetration Test (CPT). Klasifikasi tanah dan korelasi antara pengujian CPT
atau sondir dengan SPT serta mendapatkan nilai daya dukung tanah berdasarkan
Teori Meyerhof, Terzaghi dan Peck. berdasarkan hasil penelitian apabila
dibandingkan dengan hasil penelitian oleh Terzaghi dan Peck diperoleh
perbedaanyang cukup signifikan angka.
Universitas Sumatera Utara
Page 77
57
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Data Umum Proyek
Adapun data umum proyek pembangunan Jembatan Sungai Deli Jalan Tol
Medan Binjai adalah sebagai berikut :
1. Nama Proyek : Jalan Tol Trans Sumatera Seksi 1 Ruas
Medan-Binjai
2. Fungsi Bangunan : Jembatan
3. Lokasi Proyek : Jembatan Sungai Deli
4. Pemilik Proyek : Kementerian Pekerjaan Umum,
Direktorat Bina Marga, Republik Indonesia
5. Konsultan Perencana : PT. Hutama Karya
PT.Mulia Karya Sejati International
6. Kontraktor Pelaksana : PT. Hutama Karya Infrastruktur
7. Kosultan Penelitian Tanah : CV.Citra Soil Konsultan
8. Status : Proyek Pemerintah
9. Ready Mix Concrete : PT. Keraton Beton Nusa Persada(Keraton)
10. Pile Supplier : PT. Wijaya Karya (WIKA)
11. Tipe Hammer : Diesel Hammer K-45/TD-50
Gambar 3.1 Denah Lokasi Proyek
Universitas Sumatera Utara
Page 78
58
Gambar 3.2 Dokumentasi di Jembatan Sungai Deli STS 1+575
3.2. Data Teknis Tiang Pancang
Dalam proyek ini digunakan pondasi tiang pancang dengan spesifikasi
sebagai berikut :
Jenis pondasi : Pondasi Tiang Pancang
Diameter tiang pancang : Ø 60 cm
Panjang tiang pancang : 22 m
Mutu beton (f’c) : 50 mpa
Jumlah tiang pancang : 32 buah
Gambar 3.3 Pile Layout A7-N
Universitas Sumatera Utara
Page 79
59
3.3. Karakteristik Tanah
Pada penelitian ini, titik yang ditinjau adalah titik bore hole II. Dari hasil
pengujian SPT dapat diketahui karakteristik tanahnya yang tertera pada tabel
berikut :
Tabel 3.1 Deskripsi Tanah Bore Hole II dari hasil SPT
Lapisan Kedalaman Deskripsi Tanah
Lapisan 1 0.00–2.50 Lempung berpasir, abu-abu gelap,
kekakuan sedang, plastisitas
sedang, kadar air sedang
Lapisan 2 2.50-5.00 Pasir berlanau, abu-abu,
kepadatan rendah, non plastis
kadar air rendah
Lapisan 3 5.00-6.50
Pasir halus bergravel kelanauan,
abu-abu gelap, padat, non plastis,
kadar air rendah
Lapisan 4 6.50-13.00
Lempung berpasir, abu-abu
kehitaman, kekakuan sedang,
plastisitas sedang, kadar air
sedang
Lapisan 5 13.00-16.50
Pasir halus berlanau, abu-abu
gelap, kepadatan rendah, non
plastis, kadar air sedang
Lapisan 6 16.50-20.00
Lempung berpasir halus
kelanauan, abu-abu kehitaman,
kekakuan sedang plastisaitas
sedang, kadar air sedang
Lapisan 7 20.00-30.00 Pasir kasar berlanau, abu-abu
gelap, padat, non plastis, kadar air
rendah
Dengan muka air tanah Bore Hole II dijumpai pada kedalaman -2,45 m
Universitas Sumatera Utara
Page 80
60
3.4. Tahap Penelitian
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, ada beberapa tahapan pelaksanaan sehingga
tercapai tujuan dari penelitian ini. Untuk mempermudah tercapainya tujuan
penulisan Tugas Akhir ini maka penulis melakukan beberapa tahapan sebagai
berikut :
a. Tahap pertama
Mengumpulkan berbagai jenis literatur baik dalam bentuk buku maupun
tulisan ilmiah yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
b. Tahap kedua
Pengumpulan data-data penyelidikan tanah dari proyek tersebut yang terkait
dengan penelitian yang sedang dikerjakan. Data-data tersebut antara lain :
data SPT, data PDA dan data Kalendering.
c. Tahap ketiga
Melakukan analisa antara data yang diperoleh dari lapangan dengan buku
dan jenis literatur lainnya yang berhubungan dengan penulisan Tugas Akhir
ini.
d. Tahap keempat
Pada tahap ini dilakukan kegiatan menghitung dan membandingkan daya
dukung ultimit dan penurunan elastis tiang pancang tunggal dan kelompok
secara analitis pada Bore Hole II dari data hasil SPT, PDA dan Kalendering.
Setelah itu melakukan perhitungan nilai daya dukung ultimit dan penurunan
elastis tiang pancang diameter 60 cm pada kedalaman 24 m pada Bore Hole I
menggunakan program Metode Elemen Hingga dengan pemodelan tanah Mohr
Coulomb.
Universitas Sumatera Utara
Page 81
61
3.5. Flowchart
Analisis Perhitungan Data Sekunder
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
Data Penyelidikan Lapangan :
- SPT
- Kalendering
- PDA
-
Analisis Daya Dukung Ultimit
(vertikal dan horizontal ) dan
Penurunan Pondasi Tiang Pancang
:
- Analitis (Metode Meyerhof)
- Program Metode Elemen
Hingga (Plaxis 8.6)
Mulai
Perumusan Masalah
Pengumpulan Data Sekunder
Studi Literatur
Selesai
Universitas Sumatera Utara
Page 82
62
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pendahuluan
Pada bab ini penulis akan membahas perhitungan daya dukung ultimate
(vertikal dan horizontal) dan penurunan pondasi tiang pancang, yaitu dengan metode
Analitis dengan metode Meyerhof dan metode Numerik dengan menggunakan metode
Elemen Hingga yaitu dengan Program Metode Elemen Hingga. Daya dukung ultimit
tiang akan dihitung dengan menggunakan data hasil pengujian SPT, kalendering dan
PDA.
4.2 Perhitungan Daya Dukung Aksial Tiang Pancang
Perhitungan daya dukung ultimit tiang pancang secara analitis dilakukan
berdasarkan data hasil SPT, kalendering dan PDA.
4.2.1. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Aksial Tiang Pancang Berdasarkan
Data SPT
Untuk menghitung kapasitas daya dukung ultimit tiang pancang ini
menggunakan data SPT dilakukan perlapisan tanah menggunakan metode Meyerhof.
Ada dua rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini yaitu:
1. Jenis tanah non-kohesif (pasir).
2. Jenis tanah kohesif (lempung).
A. Daya Dukung Ultimit Pondasi Tiang pada Tanah Non-Kohesif (Pasir).
Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 21 m BH-2, diameter 60 cm:
Jenis tanah = Pasir
NSPT = 47
N1 (10D ke atas) = 10(0,6) = 6 m ; 21m-6m = 18m
= ( 47+18+10) / 3 = 25
Universitas Sumatera Utara
Page 83
63
N2 (4D ke bawah) = 4(0,6) = 2,4m ; 21 m + 2,4 m = 23,40 m
= (47 + 51) / 2 = 49
Nb = 𝑁1+𝑁2
2=
25+ 49
2= 37
Li = 3 m
Ap = 1
4𝜋𝐷2 = 0,28 m2
P = 𝜋𝐷 = 1,88 m
Daya dukung ujung dan daya dukung selimut tiang pancang dari Persamaan
(2.4) dan (2.5) adalah :
Qp = 40 x Nb x Ap
= 40 x 37 x 0,28 m2
= 414,40 kN
= 42,26 Ton
Qs = 2 x N- SPT x P x Li
= 2 x 47 x 1,88 x 3
= 530,16 kN
= 54,06 Ton
B. Daya Dukung Ultimit Pondasi Tiang Pancang Pada Tanah Kohesif (Lempung)
Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 9 m, BH-2 diameter 60 cm:
Jenis tanah = Lempung kepasiran
N-SPT = 21
Berdasarkan Persamaan (2,8) dan (2.6), daya dukung ujung tiang pancang
adalah :
Universitas Sumatera Utara
Page 84
64
cu = N-spt x 2
3 x 10
= 21 x 2/3 x 10
= 140 kN/m2
Qp = 9 x cu x Ap
= 9 x 140 x 0,28 m2
= 352,80 kN
= 35,98 Ton
Maka, daya dukung selimut tiang pancang dari Persaman (2.7) adalah :
α = 0,5 (APIMethod)
Li = 3 m
Qs = α x cu x P x Li
= 0,5 x 140 x 1,88 x 3
= 394,80 kN
= 40,26 Ton
Universitas Sumatera Utara
Page 85
65
Tabel 4.1 Bore Hole Tiang Pancang diameter 60 cm
Universitas Sumatera Utara
Page 86
66
Tabel 4.2 Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang
DRILLING LOG BH-II
Depth (m) Soil Description Soil
Layer NSPT N1 N2 Nb α Cu
Skin Friction(ton) End Bearing (ton)
Q ultimate (ton) Local (ton) Cumm (ton)
0 Lempung Berpasir 1 0 0,00 5,50 2,75 0,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
3 Pasir Berlanau 2 11 5,50 14,50 10,00 0,00 0,00 0,00 0,00 11,42 11,42
6 Pasir Halus Berlanau 3 18 9,67 19,50 14,59 0,00 0,00 20,70 20,70 16,66 37,36
9 Lempung Berpasir 4 21 16,67 19,00 17,84 0,50 14,00 40,26 60,96 35,98 96,94
12 Lempung Berpasir 5 17 18,67 13,50 16,09 0,50 12,00 32,59 93,55 29,12 122,68
15 Pasir Halus Berlanau 5 10 16,00 14,00 15,00 0,00 0,00 11,50 105,06 17,13 122,19
18 Lempung Berpasir 5 18 15,00 32,50 23,75 0,50 12,00 34,51 139,56 45,36 184,92
21 Pasir Kasar Berlanau 6 47 25,00 49,00 37,00 0,00 0,00 54,06 193,62 42,26 235,88
24 Pasir Kasar Berlanau 7 51 38,70 52,50 45,60 0,00 0,00 58,66 252,29 52,08 304,34
27 Pasir Kasar Berlanau 7 54 50,67 56,00 53,34 0,00 0,00 62,11 314,40 60,91 375,31
30 Pasir Kasar Berlanau 7 58 54,33 58,00 56,17 0,00 0,00 66,71 381,11 64,15 445,26
Universitas Sumatera Utara
Page 87
67
4.2.2. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Berdasarkan
Data Kalendering
Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data Kalendering
dengan data sebagai berikut :
Diameter tiang pancang (D) = 60 cm
Panjang tiang = 22 m = 2200 cm
Luas tiang pancang = 0,28 m2
Berat Tiang per meter = 0,39 T/m (Tabel 2.12)
Berat tiang keseluruhan (Wp) = 0,39 x 22 = 8,69T
Tinggi jatuh (H) = 2 m = 200 cm
Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (S) = 1,60
10 = 0,16 cm
Besarnya Rebound (K) = 1,90
Berat Hammer (Wr) = 4,50 T
Koefisien restitusi (e) = 0,25
Energi alat pancang (E) = 1259700 kg/cm (Tabel 2.7)
Modulus elastis tiang (Ep) = 33234,02 Mpa ; 338892,69 kg/m2
Dari Persamaan (2.9), (2.10), dan (2.11) maka daya dukung ultimitnya adalah :
a) Metode Hiley
𝑄𝑢 =2Wr X H
S + KX
Wr+e2 X Wp
Wr+Wp
𝑄𝑢 =2 (4,5)(200)
0,16+ 1,9 𝑥
(4,5)+ 0,252(8,69)
(4,5)(8,69)= 112,69 Ton
b) Metode Danish Formula
Qu =η x E
S+ [ᶇ x E x L
2 x A x Ep]
0,5=
0,85 x 1259700
0,16+ [0,85 x 1259700 x 22002 x 2800 x 338892,68 ]
0,5
Universitas Sumatera Utara
Page 88
68
Qu = 840384,61 kg = 840,38 ton
c) Metode Modified New Enginering News Record (ENR)
Qu=ef×Wr×h
S + C×
Wr+n2×Wp
Wr+Wp
Qu=0,9×4,5×200
0,16+0,25×
4,5+0,252×8,69
4,5+8,69
Qu = 755,36 Ton
4.2.3. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Berdasarkan
Data PDA
Tabel 4.3 Hasil Analisis Program CAPCAW
No.
Tiang
CAPCAW
Daya Dukung
Total (Ton)
Daya dukung
Friksi (Ton)
Daya Dukung
Ujung (Ton)
Penurunan
(mm)
A7-N25 228,00 142,00 86,00 14,40
4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Pondasi Tiang
Pancang
Kapasitas daya dukung lateral (horizontal) berfungsi untuk mengetahui
kestabilitasan apakah tanah tersebut akan runtuh atau tidak. Untuk menghitung
daya dukung horizontal, terlebih dahulu kita harus menghitung faktor kekakuan
tiang untuk jenis tanah non-kohesifnya. Perhitungan kapasitas daya dukung lateral
tiang pancang dilakukan dengan menggunakan metode Broms.
Metode ini hanya dapat digunakan pada satu jenis tanah saja, misalnya untuk
lapisan pasir saja atau lapisan lempung saja. Sehingga, apabila tanah tersebut
mempunyai lapisan yang bervariasi, maka akan diambil lapisan yang dominan
untuk mewakili semua lapisan. Dari hasil pengujian SPT diketahui bahwa lapisan
yang dominan adalah pasir.
Universitas Sumatera Utara
Page 89
69
Contoh perhitungan diambil pada kedalaman 21 m
a) Data Tanah BH-II
Jenis tanah = Granular (pasir berlanau)
Berat isi tanah (γ) = 19,4 kN/m3 (Dari interpolasi Tabel 2.3
menggunakan nilai N-SPT yaitu 47)
Sudut geser tanah (ø) = 44,25o (Dari interpolasi Tabel 2.2 dengan
menggunakan nilai N-SPT yaitu 47)
Koefisien variasi tanah (nh) = 34000 kN/m3 ( Reese, dkk.)
b) Data tiang pancang
Diameter tiang pancang (D) = 60 cm
Panjang tiang pancang (L) = 22 m
Mutu beton (f’c) = 509,858 kg/ cm2 = 50 Mpa
Momen ultimit (My) = 28,50 Ton meter
=285 kNm (Tabel 2.12)
1. Daya dukung lateral BH-II untuk tiang pancang berdiameter 60 cm
a. Cek kekakuan tiang akibat beban lateral (Persamaan 2.13 dan 2.14)
E = 4700 √50
= 33.234,02 Mpa
= 33.234.02 kN/m2
I = 1
64π(0,6)4
= 0,0063643m4
Dari Persamaan (2.15) maka faktor kekakuan untuk modulus tanah
granular:
T = (EI
𝑛ℎ)
15⁄
Universitas Sumatera Utara
Page 90
70
T = √33.234.02 x 0,0063643
34000
5
= 0,36 m
L ≥ 4 T
22 m ≥ 1,44 m
Jenis tiang pancang dikategorikan tiang panjang/elastic pile. Tahanan tiang
terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat
ditahan tiangnya sendiri (My).
b. Cek keruntuhan tanah akibat beban lateral
Kp = tan2(45o+ ø/2)
= tan2(45° + 44,25° 2⁄ ) = 5,62
Maka dari Persamaan (2.38) nilai Hu adalah:
Hu= 2My
𝑒+0,54 √Hu
γdKp
Hu =2 (285)
0 + 0,54 √Hu
19,4(0,6)(5,62)
Hu = 417,725 kN = 41,77 Ton
Beban ijin lateral
H = 41,77
2,5
= 16,71 Ton
Universitas Sumatera Utara
Page 91
71
c. Cek terhadap grafik
Tahanan momen ultimit :Mu
d4γKp=
285
(0,6)4×19,4×5,62 = 20,17
Gambar 4.1 Penentuan nilai ultimit lateral berdasarkan plot garis
Nilai tahanan ultimit sebesar 20,17 diplot ke grafik pada Gambar 2.12-b, sehingga
diperoleh tahanan lateral ultimit 16.
16 = Hu
Kp×γ×d3
Hu = 376,8 = 37,68Ton
H =37,68
2,5
= 15,07 Ton
Hasil yang diperoleh secara analitis tidak jauh berbeda dengan cara grafis.
16
20,17
Universitas Sumatera Utara
Page 92
72
4.4. Penurunan Tiang Pancang Tunggal dan Kelompok
Pada proyek ini, ujung tiang pancang jatuh di tanah pasir, sehingga tidak
memperhitungkan penurunan konsolidasi primer yang diperhitungkan adalah
penurunan elastisnya.
4.4.1. Penurunan pada Tiang Pancang Tunggal
Beban rencana : 100 ton
Nilai qc= 4N = 4(47) = 188 kg/cm2
Dimana:
qc(side) = perlawanan konus rata-rata pada masing-masing lapisan
sepanjang tiang
Dari Persamaan (2.62), besar modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (Es)
adalah :
𝐸𝑠= 3 x 188 = 564 kg/cm2 = 56,4 MPa
Dari Persamaan (2.65), besar modulus elastisitas tanah di dasar tiang:
𝐸𝑏 = 10 × (N + 15) = 10 x (47 + 15) MPa
= 10 x 62 kg/cm2
= 620 Mpa
Ep = 4700. √62
𝐸𝑝= 37007,8 MPa
Menentukan faktor kekakuan tiang dari Persamaan (2.47) dan (2.48) :
Ra =0,280𝑚2
14 𝜋(0,6)2
= 1
K =37007,8 × 1
60
= 616,796
Universitas Sumatera Utara
Page 93
73
Untuk 𝑑𝑏
𝑑 =
60
60 = 1
Untuk 𝐿
𝑑 =
2200
60 = 36,67
a. Metode Poulos dan Davis (1980) :
Dengan menggunakan grafik pada Gambar (2.13), (2.14), (2.15), (2.16),
dan (2.17) diperoleh :
𝐼𝑜 = 0,059 (untuk 𝐿
𝑑= 36,67 dan
𝑑𝑏
𝑑= 1)
𝑅𝑘 = 1,585 (untuk 𝐿
𝑑= 36,67 dan K = 591,40)
𝑅ℎ = 0,736 (untuk 𝐿
𝑑= 36,67 dan
ℎ
𝐿=
30
22= 1,36)
𝑅𝜇 = 0,935 (untuk 𝜇𝑠= 0,3 dan K = 591,10)
𝑅𝑏 = 0,826 (untuk 𝐿
𝑑= 40 ;
𝐸𝑏
𝐸𝑠= 10,1 ; dan K = 591,10)
Berdasarkan Persamaan (2.45) dan (2.46), maka tiang apung atau tiang
friksi :
I = IoRkRhRμ
I = 0,059 x 1,585 x 0,736 x 0,935 = 0,0644
S =𝑄𝐼
𝐸𝑠𝑑
S =100000 kg × 0,0613
560 kg cm2 × 60 cm⁄
= 0,18 cm = 1,80 mm
Berdasarkan Persamaan (2.46), untuk tiang dukung ujung :
I = IoRkRbRμ
I = 0,059 x 1,585 x 0,826 x 0,935
= 0,0722
S =100000 kg × 0,0722
560 kg cm2 × 60 cm⁄
= 0,21 cm = 2,10 mm
Universitas Sumatera Utara
Page 94
74
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Penurunan Elastis
Tiang Pancang Tunggal Diameter 60 cm
No. Bentuk Penurunan Penurunan Tiang (mm)
1. Untuk tiang apung 1,80
2. Untuk tiang dukung ujung 2,10
Total Penurunan 3,90
Besar penurunan yang diijinkan (Sijin) : 3,90 mm < 25 mm (Aman).
b. Penurunan Elastis
Qwp = Daya dukung ujung – daya dukung selimut
= 414,4– 530,16
= -115,76 kN
Qws = 530,16 kN
Ap = 0,28 m2
Ep = 33.234,02 MPa = 33.234.020 kN/m2
L = 22 m
Dari Gambar 2.19 maka ζ= 0,67
D = 0,60 m
Cp = 0.02 (Cp dari Tabel 2.13)
Cs = (0.93 +0.16√22/0.6 ). 0.02 = 0.04
Qp = 40 x Li/d x Nb = 40 x (3/0,6)x 37 = 7.400 kN
Berdasarkan Persamaan (2.50),(2.51), dan (2.52) maka :
Se(1) = (Qwp + ξQws). L
ApEp
Universitas Sumatera Utara
Page 95
75
Se(1) =(−115,76 + 0,67 x 530,16 ). 22
0,28 x 33.234.020
= 0,000566 m
= 0,57 mm
Se(2) = QwpCp
D. qp
Se(2) = −115,76 x 0,02
0,60 x 7400
= −0,00052m
= −0,52 mm
Se(3) = QwsCs
L. qp
Se(3) = 530,16 x 0,04
22 x 7400
= 0,0013026 m
= 1,30 mm
Maka, dari Persamaan (2.49) didapat penurunan tiang total adalah :
S = 0,57 - 0,52 + 1,30 = 1,35 mm
4.4.2. Penurunan Tiang Pancang Kelompok
Berdasarkan Persamaan (2.54), 2.55), dan (2.56) maka penurunan kelompok
tiang adalah :
Diperoleh beban rencana pondasi dari data proyek sebesar 100 ton .
q =Qg
LgBg
q =100000
10560 x 4560
Universitas Sumatera Utara
Page 96
76
= 0,0021 kg/cm2
I = 1 −2200
8 x 4560≥ 0.5
= 0,0603 ≥ 0,5
Sg =2 x 0,0021 x √4560 x 0,0603
47
= 0,0003638 cm = 0,003638 mm
4.5. Menghitung Efisiensi Tiang Pancang Kelompok
Gambar 4.2 Susunan Kelompok Tiang Pancang
a) Metode Converse-Labarre
Dari Persamaan (2.40), Efisiensi kelompok tiang (η) :
𝜂 = 1 − 𝜃(𝑛−1)m+(m−1)n
90𝑚𝑛
Θ = Arc tan (60/ 150 )
= 21,801
n = 8 ; m = 4
𝜂 = 1 − (21,801){(8 − 1)4 + (4 − 1)8
90 x 8x 4} = 0,61
b) Metode Los Angeles
Dari Persamaan (2.41) maka efisiensi grup tiang adalah :
𝜂 = 1 −𝑑
𝜋. 𝑠. 𝑚. 𝑛[𝑚(𝑛 − 1) + 𝑛(𝑚 − 1) + √2(𝑛 − 1)(𝑚 − 1)]
Universitas Sumatera Utara
Page 97
77
𝜂 = 1 −0,6
227 . 1,5.4.8
[4(8 − 1) + 8(4 − 1) + √2(8 − 1)(4 − 1)
= 0,68
c) Metode Seiler – Keeney
Berdasarkan Persamaan (2.42), maka :
η = { 1 − [11s
7(s2−1)][
n + m−2
n + m−1]} +
0,3
m+n
s = 150 cm = 4,921 ft
η = { 1 − [11(4,921)
7(4,9212−1)][
8 + 4−2
8+ 4−1]} +
0,3
8+4
η = 0,84
Berdasarkan ketiga metode efisiensi kelompok tersebut, diambil nilai
terkecil, yaitu metode Converse-Labarre dengan η = 0,61
Dari data PDA didapat nilai Qa= 228 Ton
Maka berdasarkan Persamaan (2.43) nilai Qg adalah :
Qg = η .n . Qa
Qg = 0,61 x 32 x 228
= 4450,56 Ton
4.6. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang
Berdasarkan Metode Elemen Hingga
Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang pada bagian ini dihitung
dengan menggunakan bantuan Software Plaxis. Daya dukung ultimit yang akan
dihitung adalah daya dukung aksial pondasi tiang pancang. Pemodelan tanah yang
diterapkan yaitu pemodelan Axisimetry.
Pemodelan geometri Axisimetry, dimana kondisi awal digambarkan
seperempat yang sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris dan juga
secara pemodelan tanah Mohr Coulomb. Adapun data-data yang perlu diketahui
sebelum memulai pemodelan pondasi tiang pancang dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Universitas Sumatera Utara
Page 98
78
Tabel 4.5 Data Data Pemodelan Tiang Pancang
No Keterangan Nilai
1 Lokasi Bore Hole II
2 Jenis Pondasi Tiang Pondasi tiang pancang
3 Diameter Tiang (m) 0,60
4 Panjang Tiang (m) 22,00
5 Luas Penampang (m2) 0,28
6 Modulus Elastisitas (Ep) (MPa) 33.234,02
7 Momen Inersia (I) (m4) 0,0063643
8 Berat Tiang (kN/m) 3,83
9 EA (kN/m) 94889,94
10 EI (kNm2/m) 211511,27
11 Angka Poisson (μ) 0,40
Karena keterbatasan data, maka sebagian parameter tanah seperti sudut geser dalam
(ø), dan kohesi (c), diambil dari bantuan Program Allpile.
Universitas Sumatera Utara
Page 99
79
Tabel 4.6 Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga pada Bore Hole II
Lapisan
ke -
Depth N
SPT
Jenis dan
Konsistensi
Tanah
Tebal
lapisan MAT ϒdry ϒwet Kx ky Es’ µ' C Ø Ψ
(m) (m) (n) (kN/m3) (kN/m3) (m/day) (m/day) (kN/m2) (kN/m2)
1 0.00-2,50 0
Lempung
berpasir 2,50 2,45 5,90 15,70 8,64x10-4 8,64x10-4 1172,11 0,35 1,80 0,00 0,00
Very Soft
2 2,50-5,00 11 Pasir Berlanau
2,50
9,50 17,40 0,86 0,86 8273,71 0,35 1,00 33,50 3,50 Medium
3 5,00-6,50 18 Pasir Halus
1,50 10,05 18,22 0,86 0,86 10342,14 0,35 1,00 36,00 6,00 Medium
4 6,50-13,00 19
Lempung
Berpasir 6,50 11,60 21,40 8,64x10-4 8,64x10-4 17236,89 0,3 9,60 0,00 0,00
Very Stiff
5 13,00-16,50 10 Pasir Halus
3,50 9,40 17,28 0,86 0,86 7584,23 0,35 1,00 33,00 3,00 Medium
6 16,50-20,00 18
Lempung
berpasir 3,50 11,29 21,09 8,64x10-4 8,64x10-4 15168,47 0,35 107,70 0,00 0,00
Very Stiff
7 20,00-30,00 52,5 Pasir Kasar
10,00 11,78 20,42 0,86 0,86 37921,17 0,35 1,00 40,40 10,40 Very Dense
Universitas Sumatera Utara
Page 100
80
4.6.1. Pemodelan pada Program MEH
Langkah-langkah pemasukan data ke program Metode Elemen Hingga
adalah sebagai berikut
1. Mengatur parameter dasar dari model elemen hingga di jendela general
settings.
Gambar 4.3 Lembar General Setting pada Program Plaxis
2. Pemodelan tanah digambar menggunakan garis geometri , diambil
kedalaman 30 m (kedalaman Bore Hole II) yang terdiri dari beberapa layer
dengan ketebalan tertentu.
3. Kemudian gambarkan dinding diafragma sebagai tiang dengan cara
menggunakan tombol pelat , lalu gunakan tombol interface
untuk memisahkan kekakuan lebih dari satu elemen, yaitu kekakuan antara
tanah dan tiang.
4. Setelah itu gambarkan beban permukaan, yaitu sistem beban A-beban
terpusat dengan menggunakan , kemudian input nilai bebannya dengan
mengklik ujung beban sebesar 1000 KN. Pada Axi-simetri beban yang di
input dibagi dengan 2π.
5. Untuk membentuk kondisi batas, klik tombol jepit standar (standard fixities
Universitas Sumatera Utara
Page 101
81
6. Kemudian masukkan data material dengan menggunakan tombol
material set . Untuk data tanah, pilih soil & interface pada set type,
sedangkan data tiang pilih plates pada set type. Setelah itu seret data-data
yang telah diinput ke dalam pemodelan geometri awal, seperti pada
Gambar 4.4.
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.4 Input Data Material Set; (a) Data Lapisan Tanah(b) Data Tiang
Pancang (c) Data material dimasukkan ke Pemodelan
Universitas Sumatera Utara
Page 102
82
Pada gambar data tiang pancang dapat kita lihat bahwa nilai diameter tiang
yang dicantumkan yaitu sebesar 0,3 m. Berbeda dengan data pancang yang
sebenarnya yaitu 0,6 m. Hal ini dikarenakan pada Axi-simetri pemodelan
diameter tiang 1/2D .
7. Kemudian klik generate mesh untuk membagi-bagi elemen
menjadi beberapa bagian yang beraturan sehingga mempermudah dalam
perhitungan lalu klik update.
8. Kemudian klik tombol initial conditions untuk memodelkan muka air
tanah. Klik pada tombol phreatic level untuk menggambarkan kedalaman
muka air tanah.
9. Kemudian klik tombol generate water pressure untuk mendefenisikan
tekanan air tanah. Lalu setelah muncul diagram active pore pressures, klik
update, maka akan kembali ke tampilan initial water pressure, lalu klik
initial pore pressure, dan generate pore pressure maka akan muncul
diagram untuk effective stresses, klik update lalu calculate.
10. Dalam window calculations terdapat beberapa fase yang akan dikerjakan
otomatis oleh Plaxis dari awal hingga akhir pemodelan.
Gambar 4.5 Hitungan pada Program Plaxis
Pada fase konstruksi, hanya tiang pancang yang diaktifkan, sedangkan
pada fase pembebanan, beban dimasukkan dan diaktifkan beserta tiangnya.
Universitas Sumatera Utara
Page 103
83
11. Kemudiann klik Hitung untuk melakukan perhitungan dengan otomatis
pada program. Perhitungan yang telah selesai ditandai dengan tanda centang
berwarna hijau pada setiap fase di Window Calculations.
Gambar 4.6 Tahap Kalkulasi
12. Setelah perhitungan telah selesai, akan diperoleh nilai ΣMsf dari kotak
dialog Phi/c reduction seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7 dan 4.8.
Gambar 4.7 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf Sebelum Konsolidasi
Nilai Σ Msf pada fase 3 (sebelum konsolidasi) sebesar 2,98 Qu titik Bore
Hole II adalah :
Qu = Σ Msf x (10 x 100)kN
= 2,98 x 1000 kN
= 2980 kN
= 298 Ton
∑Msf
Universitas Sumatera Utara
Page 104
84
Gambar 4.8 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf pada Fase 5
Nilai Σ Msf pada fase 5 (setelah konsolidasi) sebesar 3,08 Qu titik Bore
Hole II adalah :
Qu = Σ Msf x (10 x 100)kN
= 3,08 x 1000 kN
= 3080 kN
= 308 Ton
Dari Gambar 4.7 dan 4.8 dapat dilihat nilai Safety Factor (ΣMsf) sebelum
konsolidasi dan setelah konsolidasi. Nilai Safety Factor sebelum konsolidasi lebih
besar dibandingkan dengan setelah konsolidasi.
4.7. Diskusi
4.7.1. Perbandingan Daya Dukung Ultimit Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari
Program MEH
Berdasarkan perhitungan dengan Program Metode Elemen Hingga
didapatkan besar nilai daya dukung ultimit yang berbeda antara keadaan sebelum
konsolidasi dan setelah konsolidasi. Besar nilai dukung ultimit tersebut dapat dilihat
pada Tabel 4.7.
∑Msf
Universitas Sumatera Utara
Page 105
85
Tabel 4.7 Daya Dukung Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga
Qult Sebelum Konsolidasi
(Ton)
Qult Setelah Konsolidasi
(Ton)
298 308
Daya dukung setelah konsolidasi lebih besar dibandingkan pada saat
pemancangan. Lapisan pada pemodelan ini cenderung sama, karena didominasi
oleh pasir.
4.7.2. Perbandingan Tekanan Air Pori Berlebih Sebelum dan Setelah Konsolidasi
dari Program MEH
Nilai tekanan air pori berlebih ditentukan oleh jenis tanah. Pada Gambar 4.9
menunjukkan besarnya tekanan air pori berlebih yang terjadi sebelum terjadi
konsolidasi (fase 2) dan setelah terjadinya proses konsolidasi (fase 4).
(a) Sebelum Konsolidasi (b)Setelah Konsolidasi
Gambar 4.9 Nilai Tekanan Air Pori Berlebih
Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Tekanan Air Pori Berlebih
Jenis tekanan air pori Proses
Sebelum Konsolidasi Setelah Konsolidasi
Tekanan air pori berlebih 33,55 kN/m2 876,73x10-3 kN/m2
Pada Gambar 4.9 kita dapat melihat bahwa tekanan air pori berlebih tanah
pada saat sebelum lebih besar dari setelah konsolidasi. Hal ini disebabkan karena
setelah konsolidasi pori-pori air mengecil sehingga tekanan air pori berlebih setelah
konsolidasi kecil.
Universitas Sumatera Utara
Page 106
86
4.7.3. Perbandingan Penurunan Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari Program
MEH
Penurunan pondasi dapat ditinjau dalam dua keadaan yakni sebelum (fase2)
dan sesudah konsolidasi (fase 4). Dari hasil perhitungan dengan program Metode
Elemen Hingga didapat hasil penurunan seperti pada Gambar 4.10 berikut :
(a) Sebelum Konsolidasi (b) Setelah Konsolidasi
Gambar 4.10 Nilai Penurunan Tiang Pancang Tunggal
Tabel 4.9 Penurunan Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga
Penurunan Tanah sebelum konsolidasi
(mm)
Penurunan Tanah setelah konsolidasi
(mm)
13,37 13,84
4.7.4. Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Tunggal
Tabel 4.10 Nilai Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang
Data dan Metode
Perhitungan
Kedalaman
(m)
Diameter
(cm)
𝑄𝑢
(ton)
SPT
Metode Meyerhof
21,00
60 235,88
Kalendering
Metode Hiley
Metode ENR
Metode Danish
22,00 60
112,69
755,36
840,38
Metode Elemen Hingga 22,00 60 308,00
Hasil CAPWAP 20,50 60 228,00
Universitas Sumatera Utara
Page 107
87
4.7.5. Hasil Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang
Tabel 4.11 Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang
Metode Perhitungan
Bore Hole II
𝐻𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑖𝑡 (ton) 𝐻𝑖𝑗𝑖𝑛 (ton)
Secara Analitis (ton) 41,77 16,71
Secara Grafis (ton) 37,68 15,07
4.7.6. Hasil Penurunan Tiang Pancang
Tabel 4.12 Hasil Penurunan Tiang Pancang
Metode Penurunan
Hasil Penurunan
Tiang
(mm)
Kontrol Penurunan
Tiang
(mm)
Penurunan Poulus dan Davis 3,90 < 25
Penurunan Elastis 1,35 < 25
Hasil CAPCAW 14,40 < 25
Program MEH 13,84 < 25
4.7.7. Nilai Efisiensi Kelompok Tiang (η)
Tabel 4.13 Efisiensi Kelompok Tiang
Metode Perhitungan Efisiensi Kelompok Tiang
Metode Converse – Labarre 0,61
Metode Los Angeles 0,68
Metode Seiler – Keeney 0,84
Maka efisiensi kelompok tiang (η) diambil sebesar 0,61 (Metode Converse-
Labarre). Maka hasil perhitungan nilai daya dukung kelompok sebesar
4450,56 Ton.
Universitas Sumatera Utara
Page 108
88
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan pada Proyek Pembangunan Jalan Bebas Hambatan
Medan – Binjai, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung aksial tiang pancang tunggal pada
kedalanan 21 yang diperoleh berdasarkan data SPT (BH-II) bernilai 235,88 Ton,
menggunakan data kalendering, dengan tiga metode, yaitu :
a) Hiley = 112,69 Ton
b) ENR = 755,36 Ton
c) Danish = 840,38 Ton
serta perhitungan hasil PDA dari analisis CAPCAW bernilai 228,00 Ton, dan
Metode Elemen Hingga adalah bernilai 308,00 Ton.
2. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung lateral tiang pancang tunggal pada
kedalanan 21 dengan metode Broms secara analitis bernilai 41,77 Ton, dan secara
grafis bernilai 37,68 Ton.
3. Hasil perhitungan penurunan Poulus and Davis bernilai 3,90 mm, untuk
penurunan elastis tiang tunggal bernilai 1,35 mm, menggunakan Metode Elemen
Hingga bernilai 13,84 mm dan CAPWAP 14,40 mm dengan penurunan ijin tiang
sebesar 25 mm.
4. Hasil perhitungan efisiensi kelompok tiang dengan metode Converse Laberre
bernilai 0,61, untuk efisiensi metode Los Angeles Group bernilai 0,68, dan efisiensi
metode Seiler – Keeney bernilai 0,84, berdasarkan ketiga metode tersebut, diambil
nilai terkecil yaitu metode, Converse Laberre. Maka daya dukung kelompok
sebesar 4450,56 Ton.
5. Faktor keamanan tiang pancang yang didapat sebelum konsolidasi bernilai
2,98 dan sesudah konolidasi bernilai 3,08.
Universitas Sumatera Utara
Page 109
89
5.2. Saran
1. Sebelum melakukan analisa perhitungan,kita harus memiliki data parameter
tanah yang lengkap, umumnya yaitu data SPT dan Kalendering karena data
tersebut sangat mempengaruhi dalam membuat rencana analisa perhitungan
baik secara analitis maupun Metode Elemen Hingga.
2. Menghitung nilai daya dukung ijin tiang pancang dapat dilakukan dari data
SPT, Kalendering dan PDA.
3. Pada saat perencanaan pondasi hasil dari data SPT lebih baik memakai
metode Meyerhof.
4. Dalam melakukan perbandingan data untuk penelitian lebih lanjut
disaranakan menggunakan lebih banyak data agar mendapatakan hasil yang
lebih akurat yaitu tingkat kesalahan semakin kecil
Universitas Sumatera Utara
Page 110
90
DAFTAR PUSTAKA
Bowles, J. E. 1991. Analisis dan Desain pondasi. Edisi Keempat jilid 1. Jakarta:
Erlangga.
Das, Braja M. 2007. Principle of Foundation Engineering. Global Engineer
Christopher M. Shortt
Das, B. M., 1995. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1.
Erlangga, Jakarta
Das, B. M.. 1985. Principle of Geotechnical Engineering, Terjemahan oleh Noor
Endah & Indra Surya Mochtar. Jilid I,Penerbit Erlangga, Jakarta.
Georgiadis, K ;Georgiadis, M ; Anagnostopoulos, C. 2012. Lateral Bearing
Capcity of Rigid Piles Near Clay Slopes, Department of Civil
Engineering, Aristotle University of Thessaloniki, 54124 Thessaloniki,
Greece
Hardianty, Beby. 2016. Analisis Daya Dukung dan Penurunan Tiang Pancang Pada
Bore Hole II dengan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga
(Studi Kasus Proyek Skyview Apartment Medan), Jurnal Teknik Sipil
USU, 1
Hardiyatmo, Hary Christiady. 2014 Analisis dan Perancangan Fondasi I,
Yogyakarta : Gajah Mada University Press
Hardiyatmo, H. C.,2002. Teknik Fondasi 2. Edisi Kedua. Yogyakarta : Beta Offset.
Hardiyatmo, Hary Christiady. 2014, Analisis dan Perancangan Fondasi II,
Yogyakarta : Gajah Mada University Press
Thadapaneni, K., Venkata, S.S., Teja, G.R.. 2017, Analysis of pile foundation
simplified method to analyse the pile foundation under lateral and
vertical loads. http://www.ijedr.org. [4 Maret 2018].
Universitas Sumatera Utara
Page 111
91
Kasturi, Silvia. 2012, Analisa Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Tunggal
Dengan Metode Analitis Dan Metode Elemen Hingga. Jurnal Teknik
Sipil USU. 1
Kozlowski, Wojciech ;Niemczynski, Dariusz. 2016 ,Methods for Estimating the
Load Bearing Capcity of Pile Foundation Using the Result of
Penetration Tests- Case Study of Road Viaduct Foundation, Opole
University of Technology, Faculty of Civil Eng. and Architecture,
Department of Roads and Bridges, Katowicka, 45-061 Opole, Poland
Lazuardi, Rizka. 2015. Analisis Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Tunggal
Dengan Panjang Tiang 21 meter Dan Diameter 0,6 meter Secara
Analitis Dan Metode Elemen Hingga, Medan :Jurnal Teknik Sipil USU
Vol.4
Saptorini, Takdir Rochjati, 2015, Analisis Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang
Terhadap Hasil Uji Calendering (Studi Kasus Review Design Pada
Overpass Lembah Ireng Sta 20+212 Proyek Jalan Tol Semarang –
Bawen Paket V), Jurnal Teknik Sipil dan Perencanaan. 17(1).
Sardjon. 1998. Pondasi Tiang Pancang Jilid I, Surabaya : Sinar Wijaya.
Scoot, Ronald F. 1981, Foundation Analysis, United States of America : California
Institute of Technology
Nakazawa, K.et al. 2000. Soil Mechanics and Foundation engineering. Taulu,L,
Penerjemah ; Sosrodarsono, S.S., Editor. Public Work Institue, Japan.
Pradnya Paramita.
Tindoan, Tua. 2014. Analisa Daya Dukung dan Pancang Beton Jembatan Sungai
Penara Jalan Akses Non Tol Kualanamu, Jurnal Teknik Sipil.2014
Wijaya Karya Beton. 2008. Presentasi Tiang Pancang. Jakarta: Wika Learning
Center.
Yusti, Andi., Fahriani, F. 2014. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang Diverifikasi
Dengan Hasil Uji Pile Driving Analyzer Test dan CAPWAP. (Studi
Universitas Sumatera Utara
Page 112
92
Kasus Proyek Pembangunan Gedung Kantor Bank Sumsel Babel di
Pangkalpinang, Bangka Belitung: Jurnal Fropil.
Pratama, Ridwan, dkk., 2016 Analisis Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan
Data Kalendering. Bogor.
Universitas Sumatera Utara
Page 113
93
LAMPIRAN I
Universitas Sumatera Utara
Page 114
94
LAMPIRAN II
Universitas Sumatera Utara
Page 115
95
LAMPIRAN III
Universitas Sumatera Utara
Page 116
96
LAMPIRAN IV
Universitas Sumatera Utara