PERENCANAAN PONDASI TIANG PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

PERENCANAAN PONDASI TIANG PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

Sevia Della

10306067

ABSTRAKSI

Proyek Pembangunan Gedung Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri, dibangun di atas tanah seluas 10455,24 m2 dan luas bangunan keseluruhan 17250,14 m2 yang terdiri dari 5 lantai. Pada perencanaan perhitungan pondasi proyek ini menggunakan pondasi tiang pancang dan dimensi yang digunakan pada perencanaan perhitungan ini menggunakan dimensi 40 x 40 cm dan diameter bulat 40 cm pada kedalaman 11 m yang dihitung berdasarkan berdasarkan data lapangan dan data laboratorium. Tujuan perencanaan ini adalah untuk mendapatkan pondasi tiang pancang yang memiliki daya dukung yang aman dan mendapatkan penurunan pondasi yang masih ditoleransikan. Pada perhitungan perencanaan pondasi tiang pancang ini untuk perhitungan daya dukung ujung tiang dan selimut tiang digunakan metode meyerhoff yang berdasarkan data lapangan yaitu N-SPT dan perhitungan berdasarkan uji laboratorium dengan menggunakan metode meyerhorhoff untuk menghitung daya dukung ujung tiang dan metode beta untuk menentukan daya dukung selimut tiang. Perhitungan penurunan kelompok tiang digunakan Metode Meyerhoff yang berdasarkan data NSPT. Dari hasil perhitungan perencanaan pondasi tiang pancang ini dapat dipilih tiang pancang dengan diameter 40 cm dan panjang pondasi 11 m. Hal ini dilihat berdasarkan hasil perhitungan dengan cara manual yaitu yang memiliki daya dukung ijin sebesar 43,8065 ton, daya dukung lateral sebesar 302,5 kN, nilai efisiensi kelompok 4 tiang sebesar 1,114, dan penurunan tanahnya sebesar 0,00004102 mm.

Kata kunci : Tiang pancang, daya dukung, penurunan, efisiensi.

LATAR BELAKANG MASALAH

Semua konstruksi yang direkayasa untuk bertumpu pada tanah harus didukung oleh pondasi, karena pondasi merupakan suatu bagian konstruksi bangunan yang berfungsi sebagai penopang bangunan dan meneruskan beban bangunan atas (upper structure) ke lapisan tanah yang cukup kuat daya dukungnya.  Dalam perencanaan pondasi dibutuhkan penyelidikan tanah yaitu pengujian tanah di lapangan dan pengujian di laboratorium.

Proyek Pembangunan Gedung Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri menggunakan pondasi tiang pancang berbentuk peregi dengan ukuran 40 x 40 cm, dibangun di atas tanah seluas 10455,24 m2 dan memiliki luas bangunan keseluruhan 17250,14 m2 yang terdiri dari 5 lantai. Dalam tulisan ilmiah ini, dirancang 2 macam tiang pancang yaitu persegi berukuran 40 x 40 cm dan bulat berdiameter 40cm. Dipilih mendesain tiang pancang bulat karena di pasaran (pabrik) yang dicetak  selain tiang pancang persegi, adalah tiang pancang berbentuk bulat.

Pada proyek tersebut dilakukan beberapa penyelidikan tanah, yaitu deep boring, pengambilan contoh tanah, standard penetrion test, dan pengukuran muka air tanah. Tujuan dari penyelidikan tanah adalah untuk mengetahui karakteristik tanah dan mengevaluasi kondisi tanah setempat yang akan digunakan dalam perencanaan pondasi tiang yaitu untuk menentukan jenis pondasi, dimensi pondasi, kedalaman pondasi, kapasitas daya dukungnya, dan menentukan penurunan yang terjadi. (Sumber: Aziz Djajaputra, H.G Poulus, dan Rahardjo P. Poulus, 2000)

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan pondasi tiang adalah sifat tanah yang akan dibangun, beban-beban yang terjadi, material yang digunakan dan biaya yang diperlukan. Sehingga dalam perencanaan pondasi dapat terpenuhinya keamanan bangunan tersebut.

Pondasi merupakan bagian terpenting dalam bangunan sehingga dalam perancangan dan konstruksi pondasi harus dilakukan, diperiksa, dan dipelajari dengan baik. Agar kegagalan pondasi dapat dihindari, maka pondasi bangunan haruslah diletakkan pada lapisan tanah yang cukup keras/padat dan kuat.

Umum

Semua konstruksi yang direkayasa untuk bertumpu pada tanah harus didukung oleh suatu pondasi. Pondasi merupakan elemen bangunan yang berfungsi memindahkan beban struktur ke dalam tanah. Atas dasar definisi tentang pondasi ini maka jelaslah bahwa hal itu adalah bagian yang paling penting dari sistem rekayasa.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan pondasi tiang adalah beban pada bangunan tersebut, sifat tanah yang akan dibangun, beban yang terjadi karena alam, material yang digunakan dan biaya yang diperlukan. Sehingga dalam perencanaan pondasi dapat terpenuhinya keamanan bangunan tersebut.

Penyelidikan Tanah

Penyelidikan tanah merupakan pekerjaan pendahuluan yang sangat penting dalam pelaksanaan suatu proyek.

Tujuan yang ingin dicapai adalah :

  1. Menentukan daya dukung tanah menurut tipe pondasi yang dipilih
  2. Menetukan tipe dan kedalaman pondasi
  3. Untuk mengetahui posisis letak muka air tanah
  4. Untuk meramalkan besarnya penurunan
  5. Untuk mengetahui data sifat karakteristik lapisan tanah

Hasil-hasil penyelidikan tanah harus memberikan informasi yang cukup memadai, misalnya untuk menentukan pilihan jenis pondasi, daya dukungnya, dan untuk menentukan metode konstruksi yang efisien. Tuntutan ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari besarnya beban bangunan, tingkat keamanan yang diinginkan, kondisi lapisan tanah, dan dana yang tersedia untuk penyelidikan. Oleh karena itu, untuk bangunan-bangunan sederhana atau ringan, kadang-kadang tidak dibutuhkan penyelidikan tanah, karena kondisi tanahnya dapat diketahui berdasarkan pengalaman setempat.

Informasi kondisi tanah dasar untuk perancangan pondasi dapat diperoleh dengan beberapa cara investigasi tanah, yaitu pengujian di lapangan dan pengujian di laboratorium. Penyelidikan tanah biasanya terdiri 3 tahap, yaitu : pengeboran atau penggalian lubang cobaan, pengambilan contoh tanah (sampling), dan pengujian contoh tanahnya.

Klasifikasi pondasi

Pemilihan jenis pondasi yang akan dipergunakan sangat bergantung pada situasi dan kondisi lingkungan sekitar area perencanaan proyek. Pemakaian pondasi akan sangat efektif untuk menghindari terjadinya efek penurunan dalam jangka panjang (longterm settlement).

Pondasi diklasifikasikan menjadi dua, yaitu:

  1. 1.       Pondasi Dangkal

Dinamakan juga sebagai alas, telapak, telapak tersebar atau pondasi rakit (mats). Kedalamannya pada umumnya D/B ≤ 1 tetapi mungkin agak lebih.

  1. 2.       Pondasi Dalam.

Adapun jenis-jenis pondasi yaitu : Tiang pancang, tembok/tiang yang dibor, atau kaison yang dibor dengan D/B ≥ 4.

Berdasarkan teknik pemasangannya, pondasi dalam dapat digolongkan menjadi 2, yaitu :

1. Pondasi Tiang Pancang

Pondasi tiang merupakan suatu pondasi yang dipancang ke dalam tanah sampai mencapai kedalaman yang cukup, berfungsi untuk meneruskan beban ke dalam tanah dan menimbulkan tahanan gesek pada selimutnya dan tahanan ujung tiangnya. Pemancangan dapat dilakukan dengan memukul kepala tiang dengan palu atau getaran atau dengan penekanan secara hidrolis.

Pondasi tiang pancang digunakan untuk mentransfer beban pondasi ke lapisan tanah yang dalam dimana dapat dicapai daya yang lebih baik dan dapat digunakan pula untuk menahan gaya angkat akibat tingginya muka air tanah dan gaya gempa.

Berdasarkan jenis materialnya, tiang pancang dapat dibuat dari :

  1. Beton bertulang
  2. Baja (berbentuk pipa atau profil H)

Bila dalam pengerjaannya tiang pancang yang dibutuhkan lebih panjang dari tinggi alat pancang yang digunakan, maka selama proses pemancangan tiang pancang dapat disambung.

Keuntungan menggunakan pondasi tiang pancang, antara lain :

1.         Dapat dilaksanakan dengan cepat.

2.         Dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam.

3.         Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah granuler.

4.         Bahan tiang dapat diperiksa sebelum pemancangan.

5.         Dapat dilaksanakan pada daerah berair.

Kerugian pemakaian pondasi tiang pancang, antara lain :

1.         Pada saat pemancangan dilakukan, menimbulkan kebisingan yang    berasal dari pukulan palu.

2.         Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan.

3.         Penggembungan permukaan tanah dan gangguan tanah akibat           pemancangan dapat menimbulkan masalah.

4.         Bila diameter tiang terlalu besar, pemancangan menjadi sulit.

5.         Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu pengangkutan dan pemancangan tiang.

6.         Pemancangan menimbulkan gangguan suara, getaran, dan deformasi tanah yang menimbulkan kerusakan bangunan di sekitarnya.

2. Pondasi Tiang Bor

Tiang bor dikonstruksikan dengan cara penggalian sebuah lubang bor yang kemudian diisi dengan material beban dengan memberikan penulangan terlebuh dahulu. Pondasi tiang bor mempunyai karaktersitik khusus karena cara pelaksanaannya yang dapat mengakibatkan perbedaan perilakunya di bawah pembebanan dibandingkan dengan tiang pancang. Tiang bor dibuat dari beton bertulang. Jenis tiang bor ini dapat memiliki daya dukung tanah yang jauh lebih besar dibanding tiang pancang. Pada pelaksanaan tiang bor, tanah dibor terlebih dahulu kemudian dimasukkan tulangan dan dicor beton.

Kedalaman dan diameter tiang bor dapat divariasikan dengan mudah, oleh karena itu jenis pondasi ini baik dipakai untuk beban ringan maupun struktur berat seperti bangunan bertingkat tinggi dan jembatan.

Kelebihan penggunaan tiang bor, antara lain :

1.         Tidak ada resiko kenaikan muka tanah.

2.         Kedalaman tiang dapat divariasikan.

3.         Tanah dapat diperiksaa dan dicocokkan dengan data laboratorium.

4.         Penulangan tidak dipengaruhi oleh tegangan pada waktu pengangkutan dan pemancangan.

5.         Gangguan lingkungan seperti suara, getaran, dan gerakan tanah sekitarnya dapat dikatakan minimum.

6.         Tiang dapat dipasang sampai kedalaman yang dalam, dengan diameter besar, dan dapat dilakukan pembesaran ujung bawahnya jika tanah dasar berupa lempung atau batu lunak.

Kekurangan penggunaan tiang bor, anatar lain :

1.         Pengecoran sulit dilakukan bila dipengaruhi air tanah karena mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik.

2.         Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan, bila tanah berupa pasir atau tanah yang berkerikil.

3.         Pembesaran ujung bawah tiang tidak dapat dilakukan bila tanah berupa pasir.

4.         Air yang mengalir ke dalam lubang bor dapat mengakibatkan gangguan tanah, sehingga mengurangi kapasitas dukung tanah terhadap tiang.

5.         Bila dibandingkan dengan tiang pancang, penggunaan tiang bor relatif membutuhkan waktu yang lebih lama.

Pemilihan jenis pondasi yang digunakan sangat bergantung pada data tanah, beban yang harus dipikul (ketinggian lantai), dan kondisi lingkungan. Pemilihan pondasi pada proyek Pembangunan Gedung Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Kampus UIN ini menggunakan pondasi tiang pancang karena secara umum profil tanah pada lokasi proyek ini tidak akan mengalami kerusakan yang berarti akibat proses pemancangan.

Perencanaan Pembebanan Pondasi

Langkah pertama dalam merancang pondasi adalah menghitung jumlah beban efektif yang akan ditransfer ke tanah di bawah pondasi. Gaya luar yang bekerja pada kepala tiang seperti gaya longitudinal ( gaya tekan pemancangan maupun gaya tarik) dan gaya orthogonal (gaya horizontal pada tiang tegak) serta momen lentur yang bekerja pada ujung tiang harus direncanakan sedemikian daya dukung tanah pondasi, tegangan pada tiang dan geseran pada kepala tiang akan lebih kecil dari batas-batas yang diizinkan, seperti yang bisa dilihat pada gambar 2.1.

Sumber : Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, Dr Ir. Suyono Sosrodarsono

Gambar 2.1 Beban yang Bekerja pada Kepala Tiang

Perhitungan beban aksial struktur atas merupakan kombinasi dari faktor pembebanan beban mati, beban hidup, beban angin, beban gempa dan lain-lain. Penentuan beban sendiri dan komponen bangunan dapat dilihat dari peraturan SKBI (standar Kontruksi Bangunan Gedung) tahun 1987.

Untuk Perhitungan beban lateral pondasi tiang harus dirancang dengan memperhitungkan beban-beban horizontal atau lateral seperti beban angin, beban gempa dan tekanan tanah lateral. Besarnya beban lateral yang harus didukung oleh pondasi tergantung pada rangka bangunan yang mengirimkan gaya lateral tersebut ke kolom bagian bawah. Jika tiang dipasang vertikal dan dirancang untuk mendukung beban horizontal yang cukup besar, maka bagian atas dari tanah pendukung harus mampu menahan gaya tersebut.

Gaya lateral yang terjadi pada tiang tergantung pada kekakuan atau tipe tiang, jenis tanah, penanaman ujung tiang ke dalam plat penutup kepala tiang, sifat gaya-gaya dan besarnya defleksi. Jika gaya lateral yang harus didukung tiang sangat besar, maka dapat digunakan tiang miring.

Hasil perhitungan pembebanan yang meliputi perhitungan beban mati, beban hidup, beban gempa, dan beban angin dihitung dengan bantuan program e-tabs versi 9.

DAYA DUKUNG AKSIAL

Kapasitas aksial pondasi tiang pancang dapat dihitung berdasarkan data yang didapat dari uji laboratorium dan uji secara langsung di lapangan. Daya dukung aksial adalah daya dukung pondasi yang diakibatkan adanya gaya longitudinal akibat pemancangan maupun gaya tarik ke atas pondasi, seperti terlihat pada.

Sumber : Foundation Design : Principle And Practice, Donald P. Coduto

Gambar 2.2 Gaya-gaya Aksial pada Pondasi

Pada dasarnya pondasi tiang harus mampu menahan beban struktur atas dan meneruskan beban tersebut ke tanah dengan 2 (dua) mekanisme yaitu gesekan selimut tiang dan tahanan ujung tiang. Gesekan selimut tiang diperoleh sebagai akibat adhesi atau perlawanan geseran antara selimut tiang dengan tanah disekitarnya, sedangkan tahanan ujung tiang terjadi karena gesekan ujung pondasi terhadap tanah.

1.   Kapasitas Aksial Tiang Tunggal

Kapasitas aksial tiang tunggal adalah kemampuan ultimit tiang tunggal untuk dapat menahan beban diatasnya serta untuk menahan gaya friksi yang ditimbulkan oleh beban tersebut. Pondasi tiang mengalihkan beban kepada tanah melalui dua mekanisme : gesekan selimut dan tahanan ujung. Gesekan selimut diperoleh sebagai akibat adhesi atau perlawanan gesekan antara selimut tiang dengan tanah disekitarnya, sedangkan tahanan ujung timbul karena desakan ujung pondasi terhadap tanah.

Dalam menghitung kapasitas tiang dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu:

  1. Full-scale load test.
  2. Static methods, yaitu dilakukan menurut teori mekanika tanah dengan cara mempelajari sifat-sifat tanah.
  3. Dynamic methods, yaitu menganalisa kapasitas ultimit dengan data yang diperoleh dari data pemancangan tiang.

Perhitungan kapasitas ultimit yang direncanakan pada perhitungan ini yaitu menggunakan metode statik. Metode statik dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu, perhitungan kapasitas ultimit dengan menggunakan data laboratorium (soil properties) atau dengan perhitungan yang mengacu pada data lapangan (In-situ Test) seperti standart penetration test (uji SPT) dan cone Penetration Test (Uji sondir/CPT). Pada perencanaan pondasi untuk kepentingan penulisan ini   penulis menggunakan perhitungan berdasarkan data lapangan (In-situ Test) yaitu dengan metode berdasarkan Uji SPT. Bagaimanapun juga hasil perhitungan kapasitas ultimit berdasarkan metode ini cukup dapat diandalkan jika prosedur pengujian SPT dilakukan  dengan benar.

Persamaan dasar daya dukung ultimit tiang berdasarkan cara statik yaitu :

……………………………………………………..   (2.1)

Dimana :

= Daya dukung ultimit tiang (ton)

= Daya dukung ujung tiang (ton)

= Daya dukung selimut tiang (ton)

= Berat tiang (ton), berat tiang umunnya sangat kecil dan dapat diabaikan

Daya Dukung Ujung Tiang (Qp)

Daya dukung ujung tiang merupakan kapasitas dukung yang ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada di bawah ujung tiang. Kapasitas daya dukung ujung tiang (Qp) dihitung berdasarkan klasifikasi tanahnya yaitu tanah berbutir halus dan kasar.

1. Berdasarkan Uji SPT dengan Metode Meyerhoff (Sumber: Aziz Djajaputra, H.G Poulus, dan Rahardjo P. Poulus, 2000)

Pengujian penetrasi standard dilakukan karena sulitnya memperoleh contoh tanah tak terganggu pada tanah granuler. Pada pengujian ini, sifat-sifat tanah ditentukan dari pengukuran kerapatan relative secara langsung di lapangan.

Adapun persamaan untuk daya dukung ujung tiang, yaitu :

Qp = 40Nb.Ap ……………………………………………… (2.1)

Dimana :

Qp                   = Kapasitas daya dukung ujung tiang     (ton)

Nb                   = Nilai N-SPT pada elevasi dasar tiang

Ap                   = Luas penampang ujung tiang  (m2)

2. Metode Meyerhoff (Sumber: H.G Poulus, dan E.H Davis, 1980)

Meyerhoff mengusulkan beberapa rumus perhitungan daya dukung ujung tiang untuk tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus. Untuk tanah berbutir kasar dilihat dengan perbandingan panjang tiang dan dimensi penampang tiang. Sedangkan untuk tanah berbutir halus dilihat dari luas penampang tiang, nilai kohesi tanah dan faktor daya dukung.

Adapun persamaan untuk daya dukung ujung tiang, yaitu :

Qp = Ap . qp ……………………………………………… (2.2)

= Ap (c. Nc* + q’ . Nq*) ………………………………. (2.3)

Dimana :

Qp                   = Kapasitas daya dukung ujung tiang     (ton)

Ap                   = Luas penampang ujung tiang  (m2)

qp                    = daya dukung per satuan luas  (ton/m2)

c                      = kohesi                                               (ton/m2)

Nc*, Nq*        = faktor daya dukung ujung yang sudah disesuiakan

Nilai Nc’ dan Nq’ dapat ditentukan dengan gambar dibawah ini :

Gambar 2.3 Faktor Daya Dukung Ijin Dengan Sudut Geser Dalam

(Sumber: Aziz Djajaputra, H.G Poulus, dan Rahardjo P. Poulus, 2000)

Daya Dukung Selimut Tiang (Qs)

Daya dukung selimut tiang dapat dihitung menggunakan beberapa metode :

1. Berdasarkan uji SPT dengan Metode meyerhoff (Sumber: Aziz Djajaputra, H.G Poulus, dan Rahardjo P. Poulus, 2000)

Persamaan umum yang digunakan untuk menghitung daya dukung selimut tiang adalah sebagai berikut :

………………………………………………………………..   (2.4)

Dimana :

Daya dukung (ton)

Luas penampang tiang (m2)

= Tahanan gesek selimut tiang (kg/m2)

Gesekan selimut tiang per satuan luas dipengaruhi oleh jenis tanah parameter kuat geser tanah. Untuk tanah berbutir kasar gesekan selimut tiang dapat diambil dari grafik berdasarkan nilai NSPT, dengan rumus :

Qs        = 0,2N.As ……………………………………………………………….. ……….(2.5)

Dimana :     Qs        = Kapasitas daya dukung selimut tiang  (ton)

N         = Harga N-SPT rata-rata

As        = Luas selimut tiang                                          (m2)

P          = Keliling tiang                                      (m)

ΔL       = Panjang segmen tiang                         (m)

2.  Metode Beta (Metode Tegangan Efektif) (Sumber: Aziz Djajaputra, H.G Poulus, dan Rahardjo P. Poulus, 2000)

Metode Beta digunakan pada tanah lempung pada umumnya.

Qs = As . f …………………………………………………………………………………………… (2.6)

Untuk tanah berbutir halus nilai gesekan selimut tiang (f) adalah :

f = β . σ’ ………………………………………………………………………………………………….. (2.7)

Dimana :

fave = gesekan selimut rata-rata

β                      = K tan φr

φr = sudut geser dalam pada kondisi terdrainase (dari uji triaksial CD)

K                     = 1-sin φr (untuk tanah terkonsolidasi normal)

K                     = 1-sin φr .  (untuk tanah over-consolidated)

σ’                     = tegangan vertical efektif = q’

OCR                = Over Consolidation Ratio

Daya Dukung Ultimate Tiang Tunggal

Daya dukung ultimate tiang tunggal merupakan gabungan antara kapasitas ujung tiang tunggal dan kapasitas selimut tiang tunggal. Rumus daya dukung total sebagai berikut :

Qu = Qp + Σ Qs ………………………………………………………………………………………….. (2.8)

Dimana :

Qp = Daya dukung ujung (ton)

Qs = Daya dukung selimut tiang (ton)

Daya Dukung Ijin (Qijin)

Daya dukung ijin tiang diperoleh dari daya dukung total dibagi dengan faktor aman. Penentuan faktor keamanan (FK) perlu diberikan dengan maksud:

  1. Untuk memberikan keamanan terhadap ketidakpastian metode hitungan yang digunakan.
  2. Untuk memberikan keamanan terhadap variasi kuat geser dan kompresibilitas tanah.

Rumus daya dukung ijin adalah :

Qijin …………………………………………………………………………………………….. (2.9)

Dimana :

Qu = Daya dukung ultimate (ton)

FK = Faktor aman

2.Kapasitas Aksial Kelompok Tiang

Meskipun pada tiang yang berdiameter besar atau untuk beban yang ringan sering digunakan pondasi tiang tunggal untuk memikul kolom atau beban struktur, namun pada lazimnya beban kolom struktur atas dapat pula dipikul oleh suatu kelompok tiang.

Jumlah Tiang Pondasi (n)

Jumlah tiang pondasi merupakan banyaknya tiang dalam memikul beban per kolom. Banyaknya tiang pondasi dapat diperoleh dari beban yang dipikul pondasi dibagi dengan daya dukung ijin pondasi.

n = ……………………………………………………………………………  (2.10)

Dimana       :

n = Jumlah tiang

P = Beban yang diberikan (kN)

Qijin = Daya dukung ijin pondasi (kN)

Daya Dukung Ultimate Tiang Kelompok (ΣQu)

Daya dukung ultimate tiang kelompok merupakan gabungan antara kapasitas ujung tiang tunggal dan kapasitas selimut tiang tunggal dengan jumlah tiang.

Daya dukung kelompok tiang dihitung sebagai berikut :

  1. Daya dukung kelompok tiang

Σ Qu = m.n(Qp + Qs) ……………………………………………………………………..  (2.7)

Dimana          :

Qp = Daya dukung ujung (kN)

Qs = Daya dukung selimut tiang (kN)

m     = Jumlah tiang pada deretan baris

n      = Jumlah tiang pada deretan kolom

  1. Daya dukung blok tiang berukuran L x Bg x D

Σ Qu = Lg x Bg x c x Nc + [Σ 2(Lg + Bg) x c x ∆L] ……………………………….  (2.8)

Dimana :

Σ Qu = Daya dukung tiang kelompok (kN)

Lg = Panjang kelompok tiang (m)

Bg = Lebar kelompok tiang (m)

Nc = Koefisien daya dukung tanah

c        = Nilai kohesi tanah (kN/m2)

ΔL     = Panjang tiang (m)

Efisiensi Kelompok Tiang

Efisiensi kelompok tiang didapatkan dari hasil perhitungan pembagian antara jumlah daya dukung kelompok tiang dengan hasil perkalian jumlah tiang dan daya dukung tiang tunggal.

……………………………………………………… (2.9)

Dimana :

Eg                    = Nilai efisiensi grup tiang

m                     = Jumlah tiang pada deretan baris

n                      = Jumlah tiang pada deretan kolom

S                      = Jarak antar tiang                                (m)

D                     = Diameter tiang                                   (m)

p                      = Keliling dari penampang tiang (m)

Meskipun beberapa formula sering dipergunakan untuk menentukan nilai efisiensi ini tetapi belum ada suatu peraturan bangunan yang secara khusus menetapkan cara tertentu untuk menghitungnya. Laporan terakhir ASCE Committee on Deep Foundation (1984) menganjurkan untuk tidak menggunakan efisiensi kelompok untuk mendeskripsikan aksi kelompok tiang (group action).

Laporan yang dihimpun berdasarkan studi dan publikasi sejak 1963 itu menganjurkan bahwa tiang tahanan gesek pada tanah pasiran dengan jarak tiang sekitar 2,0 D – 3,0 D akan memiliki daya dukung lebih besar daripada jumlah total daya dukung individual tiang, sedangkan untuk tiang tahanan gesek pada tanah kohesif, geser blok disekeliling kelompok tiang ditambah dengan daya dukung ujung besarnya tidak boleh melebihi jumlah total daya dukung masing – masing tiang.

PENURUNAN

Penurunan pada tanah disebabkan oleh pembebanan dan tanah yang mendukung pondasi tiang untuk memikul bangunan. Secara umum, penurunan pada tanah yang disebabkan oleh pembebanan dapat dibagi dalam 2 (dua) kelompok besar, yaitu :

  1. Penurunan konsolidasi, merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati pori-pori tanah. Penurunan konsolidasi biasanya lebih lambat dan lama bila dibandingkan dengan penurunan segera.
  2. Penurunan segera, merupakan akibat dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air. Penurunan ini terjadi segera sesudah penerapan bebannya.

Pembatasan nilai penurunan untuk pondasi dalam tidak ada batasannya, artinya dalam perencanaan pondasi dalam sebisa mungkin didapatkan nilai penurunan lebih kecil dan tidak boleh menyebabkan kerusakan yang serius yang dapat mempengaruhi struktur bangunan. Berdasarkan penelitian Skempton dan MacDonald untuk pondasi dangkal didapatkan batasan-batasan penurunan sebagai berikut (Sumber: Hary Christady H, 1996) :

Tabel 2.1Batas Penurunan Maksimum (Skempton dan MacDonald, 1955)

Jenis Pondasi Batas Penurunan Maksimum (cm)
Pondasi terpisah pada tanah lempung

Pondasi terpisah pada tanah pasir

Pondasi rakit pada tanah lempung

Pondasi rakit pada tanah pasir

65

40

65-100

40-65

Penurunan Pondasi Tiang Kelompok

Penurunan dipengaruhi mekanisme pengalihan beban sehingga penyelesaian untuk perhitungan penurunan hanya bersifat pendekatan. Metode yang digunakan dalam perhitungan penurunan tiang ini adalah dengan menngunakan metode meyerhoff, penurunan cara ini membutuhkan data lapangan N-SPT.

Sg        =  ……………………………………………………… (2.10)

Dengan q =       ; Qgrup adalah Q desain

I = 1 –      ≥ 0,5    → Faktor Pengaruh

Ncorr = Nilai rata- rata SPT (kira- kira ≈ Bg di bawah ujung tiang)

DAYA DUKUNG LATERAL

Pondasi tiang sering harus dirancang dengan memperhitungkan beban-beban horisontal atau lateral seperti beban angin, tekanan tanah lateral dan lain-lain. Besarnya beban lateral yang harus didukung oleh pondasi bergantung pada rangka bangunan yang mengirimkan gaya lateral tersebut ke kolom bagian bawah. Jika tiang dipasang vertikal dan dirancang untuk mendukung beban horisontal yang cukup besar, maka bagian atas dari tanah pendukung harus mampu menahan gaya tersebut, sehingga tiang tidak mengalami gerakan lateral yang berlebihan.

Pada beban horisontal terdapat gaya lateral dan momen yang bekerja pada pondasi tiang diakibatkan oleh gaya gempa, gaya angin pada struktur atas, dan beban statis. Secara umum kriteria tiang dibedakan atas tiang pendek dan tiang panjang. Kondisi kepala tiang dibedakan menjadi kondisi kepala tiang bebas (Free Head) dan kondisi kepala tiang terjepit (Fixed Head).

Daya dukung akibat gaya lateral pada pondasi tiang harus dirancang dengan memperhitungkan beban-beban horizontal atau lateral seperti beban angin, beban gempa dan tekanan tanah lateral. Gaya lateral yang paling mempengaruhi daya dukung lateral pada pondasi adalah gaya akibat tekanan tanah. Jika gaya lateral yang harus didukung tiang sangat besar, maka dapat digunakan tiang miring. Beban lateral pada pondasi diilustrasikan seperti gambar 2.4:

Gambar 2.4 Konsep Daya Dukung Lateral Tiang Pondasi

Metode-metode analisa pondasi tiang yang menerima beban lateral telah berkembang pada beberapa tahun belakangan ini, dan cara-cara penyelesaiannya bervariasi mulai dari yang sederhana, dengan grafik-grafik, sampai dengan pemakaian program komputer.

Penentuan Kriteria Tiang Pendek dan Tiang Panjang

Untuk menghitung besarnya daya dukung akibat gaya lateral, harus ditentukan terlebih dahulu tiang pancang yang direncanakan termasuk tiang panjang atau tiang pendek. Dengan ketentuan :

  • Bila      D/B ≥ 20          →        termasuk tiang panjang
  • Bila      D/B < 20          →        termasuk tiang pendek

Dimana       D         =          panjang tiang pancang (m)

B          =          diameter tiang pancang (m)

Daya Dukung Lateral Tiang Tunggal

Perhitungan ini menggunakan persamaan :

Faktor fleksibilitas tiang () dirumuskan sebagai berikut :

………………………………………………………………   (2.11)

Dimana :

= modulus tiang =

= momen inersia tiang (m4)

= pertambahan rata-rata Es sesuai pertambahan kedalaman

= 3500 kN/m3 – 4000 kN/m3 , diambil = 4000 kN/m3

L                               = panjang tiang (m)

Berdasarkan penelitian Poulos, defleksi maksimal terjadi pada permukaan tanah. Nilai defleksi maksimal dirumuskan sebagai berikut :

………………………………………….   (2.12)

Dengan :

= defleksi satuan tiang tunggal berkepala jepit = 6,25 x 10-3 m

H                              = beban lateral pada kepala tiang (kN)

= pertambahan rata-rata Es sesuai pertambahan kedalaman

= 3500 kN/m3 – 4000 kN/m3 , diambil = 4000 kN/m3

L                               = panjang tiang (m)

= faktor pengaruh elastis yang mempengaruhi defleksi akibat

beban horizontal dan momen

Sumber : Pile Foudation Analysis and Design, H.G Poulos and E. Davis 1980

Gambar 2.5 Grafik Hubungan KN dan

Daya Dukung Lateral Kelompok Tiang

Gaya horizontal total dalam grup dirumuskan sebagai berikut :

………………………………………………………………..   (2.13)

Dengan :

= gaya horizontal grup tiang (kN)

= beban lateral pada tiang yang berjumlah j (kN)

Defleksi Kelompok Tiang

Nilai defleksi kelompok tiang dihitung dirumuskan sebagai berikut :

………………………………………………………………………………………. (2.14)

Dimana :                 = defleksi grup tiang

= defleksi satuan tiang tunggal berkepala jepit

= 6,25 mm =  6,25 x 10-3 m

= gaya horizontal grup tiang (kN)

PERENCANAAN DESAIN TULANGAN PONDASI TIANG PANCANG

Tulangan merupakan suatu fungsi yang sangat penting untuk struktur beton karena daya dukung struktur beton bertulang didapatkan dari hasil kerja sama antara beton dan tulangannya. Perencanaan pemakaian tulangan mengikuti sesuai dengan peraturan SKSNI T15-1991-03.

Menentukan tulangan tarik pondasi.

  1. Menentukan eksentrisitas.

……………………………………………………………………..   (2.15)

  1. Kemudian tranformasikan kolom bundar menjadi penampang persegi ekivalen untuk menentukan eksentrisitas dalam keadaan balanced.

a) Tebal dalam arah lentur sebesar

0,8h …………………………………………………………………………..   (2.16)

b) Lebar kolom segiempat ekivalen

…………………………………………………………………….   (2.17)

c) Luas tulangan total Ast didistribusikan pada dua lapis

…………………………………………………   (2.18)

d) Jarak antar lapis tulangan

………………………………………………………………………….   (2.19)

e) Jarak tulangan (tekan/tarik) terhadap tepi terluar beton

d’ = ds = ……………………………………………..   (2.20)

f)   Jarak tulangan tarik terhadap tepi terluar daerah tekan

d = 0,8h – d’ ………………………………………………………………   (2.21)

  1. Cek apakah eksentrisitas rencana yang diberikan e lebih besar atau lebih kecil daripada eksentrisitas balanced eb.

eb = ……………………………………………………………..   (2.22)

…………………………………………………………   (2.23)

………………………………………..   (2.24)

(2.25)

eb < e , jika eksentrisitas (e) lebih besar dari eb maka keruntuhan yang terjadi berupa keruntuhan tarik.

eb > e , jika eksentrisitas (e) kurang dari eb  maka keruntuhan yang terjadi berupa keruntuhan tekan.

  1. Cek  apakah kuat tekan rencana penampang (Pr) lebih besar dari kuat tekan rencana yang bekerja (Pu).

Factor reduksi kekuatan = 0,7

Ast = n. ¼ π . (D)2 ……………………………………………………….   (2.26)

Ag = ¼ π. (D)2 ……………………………………………………………   (2.27)

……………………………………………………………………..   (2.28)

……………………………………………………………….   (2.29)

……………………………………………………………….   (2.30)

….   (2.31)

……………………………………………………………………..   (2.32)

Syarat  ……………….o.k

Jika Pr <  Pu, maka ubahlah ukuran kolom dan (atau) tulangannya. Selanjutnya ulangi langkah 3 dan 4.

DIMENSI DAN TULANGAN PILE CAP

Pilecap merupakan bagian dari struktur bawah yang berfungsi sebagai pengikat untuk kelompok pondasi tiang maka tiang – tiang sebaiknya dipasang dengan bentuk yang tersusun baik guna menanggulangi tegangan pada pilecap agar tidak terlalu besar.

Gambar 2.6 Potongan Melintang Pile Cap

Langkah-langkah tahapan perencanaan pile cap adalah sebagi berikut :

  1. Rencanakan banyak tiang pancang dalam satu pile cap, dengan membagi beban dari kolom dengan beban satu tiang pancang atau daya dukung ijin.
  2. Tentukan tebal pile cap

Tebal pile cap akan dipilih sedemikian agar dapat memenuhi ketentuan SKSNI T15-1991-03 psl 3.4.1.1, yakni

Vu adalah beban aksial pada kolom.

Vc diturunkan dari SKSNI T15-1991-03 psl 3.4.11.2.1 dalam bentuk

……………………………………..   (2.33)

dimana, , untuk kolom persegi.

tetapi tidak lebih dari

……………………………………………………….   (2.34)

Jika  maka tebal pile cap diperbesar.

  1. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk mengecek kembali kuat geser akibat pondasi dengan luas geser pons , untuk penampang lingkaran.
  2. Menghitung tegangan tanah yang terjadi akibat Vu dan Mu

……………………………………………………..   (2.35)

………………………………………………………   (2.36)

  1. Menghitung momen nominal

……………………………………………………………..   (2.37)

………………………………………………………………….   (2.38)

  1. Hitung rasio penulangan dengan menggunakan persamaan :

…………………………………………   (2.39)

…………………………………………………………………..   (2.40)

………………………………….   (2.41)

Dimana : dan

kemudian cek dengan menggunakan persamaan , jika tidak memenuhi syarat, maka tebal diperbesar.

  1. Hitung penulangan pile cap sebagai berikut :

Untuk menentukan luas tulangan :

As = ρ . b . d ……………………………… (2.42)

METODOLOGI PERENCANAAN

Umum

Dalam penulisan ini, metode-metode yang digunakan dalam perencanaan disesuaikan dengan data-data yang diketahui sehingga hasil rancangan merupakan perhitungan yang paling tepat. Pada proyek Pembangunan Gedung Fakultas Kedokteran dan Kesehatan Kampus Universitas Islam Negeri ini, beberapa penyelidikan lapangan yang dilakukan adalah :

  1. Deep Boring
  2. Pengambilan Contoh Tanah
  3. Standard Penetration Test (SPT)
  4. Pengukuran Muka Air Tanah

Penelitian di laboratorium yang dilaksanakan, antara lain :

  1. Sifat-sifat Pengenal (Index Properties), terdiri dari :

–         Berat jenis butir            (Gs)

–         Berat isi                        (m)

–         Kadar air asli                (Wn)

–         Kadar pori                   (e)

–         Porositas                      (n)

–         Derajat kejenuhan         (Sr)

–         Gradasi : melalui analisa tapis (sieve) dan analisa Hydrometer

–         Konsistensi :     – Batas cair       (W1)

– Batas plastis   (Wp)

  1. Sifat-sifat Teknis (Engineering Properties), terdiri dari :

–         Direct Shear Test

–         Triaxial Compression Test

–         Consolidation Test

TAHAP PERENCANAAN PONDASI TIANG

Perencanaan Pondasi

Berikut ini adalah diagram alir dari perencanaan desain pondasi:

Gambar 3.1 Diagram Alir Perencanaan Pondasi

Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal

Berikut ini adalah diagram alir dari daya dukung aksial tiang tunggal :

Gambar 3.2 Diagram Alir Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal

Daya Dukung Aksial Kelompok Tiang

Berikut ini adalah diagram alir perhitungan daya dukung aksial kelompok tiang :

Gambar 3.3 Diagram Alir Daya Dukung Aksial Kelompok Tiang

Penurunan

Berikut ini adalah diagram alir dari penurunan :

Gambar 3.4 Diagram Alir Penurunan

Daya Dukung Lateral

Berikut ini adalah diagram alir dari daya dukung lateral :

Gambar 3.5 Diagram Alir Daya Dukung Lateral

Desain Tulangan Pondasi Tiang Pancang

Berikut ini adalah diagram alir dari desain tulangan pondasi :

Gambar 3.6  Diagram Alir Tulangan Tarik Pondasi

Desain Dimensi dan Tulangan Pile Cap

Berikut ini adalah diagram alir dari desain tulangan pilecap :

Periksa Tebal Akibat Luas Geser Pons Pondasi

Periksa Tebal Akibat Luas Geser Pons Kolom

Gambar 3.7 Diagram Alir Desain Tulangan Pilecap

Analisa Data

Analisa Data Pembebanan Menggunakan Program E-Tabs Versi 9

Analisa Data Pembebanan Menggunakan Program E-Tabs Versi 9 untuk menghitung besarnya beban per kolom.

DATA PENELITIAN

Proyek Pembangunan Gedung Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri menggunakan pondasi tiang pancang berbentuk peregi dengan ukuran 40 x 40 cm, dibangun di atas tanah seluas 10455,24 m2 dan memiliki luas bangunan keseluruhan 17250,14 m2 yang terdiri dari 5 lantai.

Lokasi proyek Pembangunan Gedung Fakultas Kedokteran dan Kesehatan Kampus UIN, berlokasi di Jalan Ir. H. Juanda, Ciputat, Tangerang.

Adapun batas-batas dari lokasi proyek tersebut adalah sebagai berikut :

  • Sebelah Utara                     : Gedung Fakultas Psikologi UIN
  • Sebelah Selatan                  : Komplek Astya Puri 2
  • Sebelah Timur                    : Madrasah Tsanawiyah Pembangunan
  • Sebelah Barat                     : Pemukiman Penduduk Pisangan Raya

DAYA DUKUNG AKSIAL TIANG TUNGGAL

Daya Dukung Ujung Tiang ()

a) Metode Meyerhoff Berdasarkan Data Lapangan (N-SPT)

Metode prngujian tanah dengan SPT termasuk cara yang cukup ekonomis untuk memperoleh informasi mengenai kondisi di bawah permukaan tanah. Alat uji berupa beberapa komponen yang sederhana, dan mudah memeliharanya. Rumus yang digunakan adalah persamaan (2.1) yaitu :

Qp = 40Nb.Ap

Diketahui :

Jenis pondasi    : Tiang pancang

Penampang       : Persegi

Diameter          : 400 x 400 mm

Luas penampang ujung tiang (Ap)

Ap       = sisi x sisi

= 0,4 x 0,4

= 0,16 m2

Pondasi pada kedalaman 11 m, maka Nb = 44

Jadi, nilai Qp tiang pancang ini adalah :

Qp = 40Nb.Ap

= 40 (44)(0,16)

= 281,6 ton

Tabel 5.1 Daya Dukung Ujung Tiang Menggunakan Metode Meyerhoff Berdasarkan Data Lapangan (N-SPT)

Bentuk Tiang

Daya Dukung Ujung Tiang (ton)

Persegi ( 40 x 40 cm )

281,6

Bulat ( diameter 40 cm )

221,76

b) Metode Meyerhoff Berdasarkan Data Laboratorium

Dalam perhitungan ini menggunakan persamaan (2.2) dan (2.3) yaitu :

Qp = Ap . qp

= Ap (c. Nc* + q’ . Nq*)

Perhitungan Distribusi Tegangan Vertikal

1. Lapis 1 (kedalaman 0m – 1,5m)

q’1 = q1 = γ1.h1

= 1,762 (1,5)

= 2,463 t/m2

2. Lapis 2 (kedalaman 1,5m – 3m)

q’2 = q1 + q2

= q’1+ (γ2 . h2)

= 2,463 + (1,762 x 1,5)

= 5,286 t/m2

Tabel 5.2 Perhitungan Distribusi Tegangan Vertikal

Lapis ke-

Kedalaman (m)

Distribusi Tegangan Vertikal (t/m2)

1

0 – 1,5

2,643

2

1,5 – 3,0

5,286

3

3,0 – 6,0

7,035

4

6,0 – 7,0

7,774

5

7,0 – 8,0

8,513

6

8,0 – 10,0

9,991

7

10,0 – 11,0

10,730

Diketahui :

1. Ap = sisi x sisi

= 0,40 x 0,40

= 0,16 m2

2. q’     = q’7

= 10,730 t/m2

3. Cu = 12 t/m2

4. φ      = 14˚ → Nq* = 5,5 ; Nc* = 20

5. ql     = 50.Nq*.tan φ

= 50 (5,5) tan14

= 68,565 kN/m2

= 6,857 t/m2

Maka, Qp = Ap(c.Nc* + q’.Nq*)

= 0,16 (12(20) + 10,730(5,5)) = 39,042 ton

Tabel 5.3 Daya Dukung Ujung Tiang Menggunakan Metode Meyerhoff Berdasarkan Data Laboratorium

Bentuk Tiang

Daya Dukung Ujung Tiang (ton)

Persegi ( 40 x 40 cm )

39,042

Bulat ( diameter 40 cm )

37,676

Daya Dukung Selimut Tiang ()

a) Metode Meyerhoff Berdasarkan Data Lapangan (N-SPT)

Perhitungan daya dukung selimut tiang dengan metode ini menggunakan persamaan (2.5) yaitu :

Qs = 0,2N.As

Diketahui :

Keliling penampang tiang (p)     = 4 x sisi

= 4 x 0,4

= 1,6 m

  1. Lapisan 1 (Kedalaman 0 – 1,5m)

Diketahui :

ΔL = 1,5 m

N   = 1

Maka :  Qs1 = 0,2N.As

= 0,2(1)(1,6 x 1,5)

= 0,48 ton

  1. Lapisan 2 (Kedalaman 1,5 m – 3,0 m)

Diketahui :

ΔL = 1,5 m

N   = 3,5

Maka :       Qs2 = 0,2N.As

= 0,2(3,5)(1,6 x 1,5)

= 1,68 ton

  1. Lapisan 3 (Kedalaman 3,0 m – 6,0 m)

Diketahui :

ΔL = 3 m

N   = 3,5

Maka :       Qs3 = 0,2N.As

= 0,2(3,5)(1,6 x 3)

= 3,36 ton

  1. Lapisan 4 (Kedalaman 6,0 m – 7,0 m)

Diketahui :

ΔL = 1 m

N   = 14,5

Maka :       Qs4 = 0,2N.As

= 0,2(14,5)(1,6 x 1)

= 4,64 ton

  1. Lapisan 5 (Kedalaman 7,0 m – 8,0 m)

Diketahui :

ΔL = 1 m

N   = 29,5

Maka :       Qs5 = 0,2N.As

= 0,2(29,5)(1,6 x 1)

= 9,44 ton

  1. Lapisan 6 (Kedalaman 8,0 m – 10,0 m)

Diketahui :

ΔL = 2 m

N   = 35

Maka :       Qs6 = 0,2N.As

= 0,2(35)(1,6 x 2) = 22,4 ton

  1. Lapisan 7 (Kedalaman 10,0 m – 11,0 m)

Diketahui :

ΔL = 1 m

N   = 43

Maka :       Qs7 = 0,2N.As

= 0,2(43)(1,6 x 1)

= 13,76 ton

Sehingga didapat :

Qs total      = Qs1 + Qs2 + Qs3 + Qs4 + Qs5 + Qs6 + Qs7

= 0,48 + 1,68 + 3,36 + 4,64 + 9,44 + 22,4 + 13,76

= 55,76 ton

Tabel 5.4 Daya Dukung Selimut Tiang Menggunakan Metode Meyerhoff Berdasarkan Data Lapangan (N-SPT)

Bentuk Tiang

Daya Dukung Ujung Tiang (ton)

Persegi ( 40 x 40 cm )

55,760

Bulat ( diameter 40 cm )

43,8065

b) Menggunakan Cara β

Untuk menghitung kapasitas selimut tiang dengan cara β digunakan persamaan (2.6) dan (2.7) yaitu :
Qs = As . f

f = β . σ’

Tanah diasumsikan terkonsolidasi normal, maka K = 1- sinφr = 1- sin 14

1. Tanah Lapis 1

ΔL1 = 1,5 m

P1 = 4 x sisi = 4 x 0,4 = 1,6 m

f β1 = (1-sin14)(2,643) = 2,004 t/m2

Qs1 = 1,5(1,6)(2,004) = 4,809 t

Tabel 5.5 Kapasitas Selimut Tiang Menggunakan Cara β

Tanah Lapis ke-

Kapasitas Selimut Tiang Persegi (ton)

Kapasitas Selimut Tiang Bulat (ton)

1

4,809

3,779

2

9,617

7,555

3

25,598

20,111

4

9,429

7,408

5

10,326

8,113

6

24,237

19,041

7

13,014

10,224

Total

97,040

76,231

Daya Dukung Ultimit Tiang ()

Qu = Qp + Σ Qs

Besar daya dukung ultimit tiang pondasi bentuk persegi adalah :

Qu = 281,6 + 55,76

= 337,360 ton

Tabel 5.6 Daya Dukung Ultimit Tiang

Bentuk Tiang

Daya Dukung Ultimit Tiang

Data Lapangan

Data Laboratorium
Persegi

337,360

136,082

Bulat

265,5665

113,907

Daya Dukung Ijin ()

Daya dukung ijin diperoleh dengan membagi daya dukung ultimit dengan suatu faktor keamanan. Digunakan persamaan (2.9) yaitu :

Qijin =  = 112,453 ton

Tabel 5.7 Daya Dukung Ijin Tiang

Bentuk Tiang

Daya Dukung Ijin

Data Lapangan (ton)

Data Laboratorium (ton)

Persegi

112,453

45,361

Bulat

88,522

37,969

DAYA DUKUNG AKSIAL KELOMPOK TIANG

Perhitungan Daya Dukung Ultimit Kelompok Tiang

Untuk menghitung daya dukung ultimit kelompok tiang menggunakan persamaan (2.8) yaitu :

Σ Qu = Lg x Bg x c x Nc + [Σ 2(Lg + Bg) x c x ∆L]

Diketahui :

Φ = 14˚ → Dari grafik didapat Nc* = 20

Bg = 1,8 m

Lg = 1,8 m

Σ Qu = (1,8×1,8x12x20) + Σ [ (2(1,8+1,8)(55)(1)) + (2(1,8+1,8)(14)(1) + (2(1,8+1,8)(8,9)(2) + (2(1,8+1,8)(12)(1)]

= 478,08 ton

Tabel 5.8 Daya Dukung Kelompok 4 Tiang

Bentuk Tiang

Daya Dukung  (ton)

Persegi ( 40 x 40 cm )

478,08

Bulat ( diameter 40 cm )

478,08

Perhitungan Effisiensi Kelompok Tiang

Effisiensi kelompok tiang merupakan hasil bagi antara daya dukung kelompok tiang dibagi dengan jumlah daya dukung tiang tunggal.

Gambar 5.1 Pile Cap Pondasi Tiang Pancang

Nilai efisiensi kelompok tiang :

=

= 0,875

Tabel 5.9 Efisiensi Kelompok 4 Tiang

Bentuk Tiang

Efisiensi Kelompok 4 Tiang

Persegi

0,875

Bulat

1,114

PENURUNAN PONDASI KELOMPOK TIANG

Metode yang digunakan dalam perhitungan penurunan tiang ini adalah dengan menngunakan metode meyerhoff, penurunan cara ini membutuhkan data lapangan N-SPT, seperti pada persamaan (2.10) berikut ini :

Sg        =

Diketahui :

Pada contoh perhitungan di bawah ini diambil tiang pondasi persegi.

q          =         

=

= 147,556 t/m2 = 1,476 x 10-4 t/mm2

I           = 1 –        ≥ 0,5

= 1 –     ≥ 0,5

= 0,236            ≤ 0,5, maka digunakan I = 0,5

Bg        = 1,8 m = 1800 mm

Ncorr hingga kedalaman 11 m + 1,8 m = 12,8 m, dari boring log,

Kedalaman       12 m → N-SPT = 50

13 m → N-SPT = 54

Ncorr   =

= 52

Maka :

Sg        =

= 5,539 x 10-5 mm

Tabel 5.10 Penurunan Pondasi Kelompok 4 Tiang

Bentuk Tiang

Penurunan  (mm)

Persegi ( 40 x 40 cm )

5,539 x 10-5

Bulat ( diameter 40 cm )

5,539 x 10-5

DAYA DUKUNG LATERAL

Daya Dukung Lateral Tiang Tunggal

Perhitungan ini menggunakan persamaan (2.11) dan (2.12).

Diketahui :        D = 11 m

B = 0,4 m

Maka,   =  = 27,5         ≥          20 → termasuk tiang panjang

Perhitungan :

=     = 2,13 x 10-3

= 6,954 x 10-4

Dengan  = 6,954 x 10-4, dari gambar 2.4 didapat  = 25

6,25 x 10-3 m    =

25H                 = 3025

H         = 121 kN

Tabel 5.11 Daya Dukung Lateral tiang Tunggal

Bentuk Tiang

Daya Dukung Lateral  (kN)

Persegi ( 40 x 40 cm )

121

Bulat ( diameter 40 cm )

302,5

Daya Dukung Lateral Kelompok Tiang

Perhitungan ini menggunakan persamaan (2.13) :

= 4 x 121

= 484 kN

Tabel 5.12 Daya Dukung Kelompok Tiang

Jumlah Tiang (Tiang)

Daya Dukung Kelompok Tiang Persegi 40 x 40 cm (ton)

Daya Dukung Kelompok Tiang Bulat diameter 40 cm (ton)

2

242

605

4

484

1210

5

605

1512,5

6

726

1815

Defleksi Kelompok Tiang

Digunakan persamaan (2.14) yaitu :

= 6,25 x 10-3 x 484

= 3,025 kNm

Tabel 5.13 Defleksi Kelompok Tiang

Jumlah Tiang (Tiang)

Daya Dukung Kelompok Tiang Persegi 40 x 40 cm (kNm)

Daya Dukung Kelompok Tiang Bulat diameter 40 cm (kNm)

2

1,513

3,782

4

3,025

7,563

5

3,782

9,453

6

4,538

11,344

PERENCANAAN DESAIN TULANGAN PONDASI TIANG PANCANG

Digunakan persamaan (2.15) sampai dengan persamaan (2.32).

Pondasi yang direncanakan adalah pondasi dengan penampang bulat berdiameter 0,4 m.

Pu = 10022,84 kN = 10.022.840 N

Mu = 24,176.106 N.mm

  1. Menentukan eksentrisitas.

Asumsi diameter penampang h = 400 mm dengan (Ds= 300 mm) dan ditulangi oleh 8D25.

  1. Kemudian tranformasikan kolom bundar menjadi penampang persegi ekivalen untuk menentukan eksentrisitas dalam keadaan balanced.

g) Tebal dalam arah lentur sebesar

0,8h = 0,8 . 400 = 320 mm

h) Lebar kolom segiempat ekivalen

i)   Luas tulangan total Ast didistribusikan pada dua lapis

j)   Jarak antar lapis tulangan

k) Jarak tulangan (tekan/tarik) terhadap tepi terluar beton

d’ = ds =

l)   Jarak tulangan tarik terhadap tepi terluar daerah tekan

d = 0,8h – d’ = 320 – 50 = 270 mm

  1. Cek apakah eksentrisitas rencana yang diberikan e lebih besar atau lebih kecil daripada eksentrisitas balanced (eb).

eb =

ab = β1 eb = 0,85(162) = 137,7 mm

= 1.364.327,53 N = 1364,327 kN

= (1335238,352 x 101,15) + (159988517,8)

= 295.047.877,1 N.mm

= 295.047,877 kN.mm

eb > e , karena eksentrisitas (e = 2,412 mm) lebih kecil dari eb (216,259 mm) maka keruntuhan yang terjadi berupa keruntuhan tekan.

  1. Cek apakah kuat tekan rencana penampang (Pr) lebih besar dari kuat tekan rencana yang bekerja (Pu).

Factor reduksi kekuatan = 0,7

Ast = 8. ¼ π . (D)2 = 8( ¼ ) (π )((25)2 = 3926,991 mm2

Ag = ¼ π. (D)2 = ¼ . 3,14 . (800)2 = 502.654,825 mm2

3

= 30.150.228,599 N

Syrat  ……………….OK

Dengan demikian dimensi dan penulangan pondasi tiang pancang berpenampang bulat dan persegi dapat dipakai karena dari analisis yang dilakukan beban rencana yang bekerja lebih kecil daripada kapasitas penampang.

DIMENSI DAN TULANGAN PILE CAP

Perhitungan ini menggunakan persamaan (2.33) sampai (2.42).

Jumlah tiang pondasi = 1 tiang.

Mutu beton pilecap K350 = f’c = 0,83 x 350 = 29,05 Mpa.

Mutu baja tulangan BJTD 40 fy = 400 MPa.

Ukuran pilecap b = 800 mm, h = 800 mm.

Ukuran kolom 700 x 700 mm.

Tebal pilecap dicoba t = 70 cm = 700mm

Mu = 24,176 kNm             (Analisis E-Tabs)

Gambar 5.2 Tampak  Atas Pile Cap Diameter Pondasi 0,4 m

  1. 1.         Menghitung Vu

Vu = n . Qizin

= 1 x 88,5222 ton

= 88,5222 ton = 885,222 kN

  1. 2.         Perhitungan gaya geser pons

Perhitungan gaya geser pons harus memenuhi syarat :

Dimana :

  1. Periksa tebal akibat luas geser pons kolom :

βc = 1

=

=

=

=

Atau

=

=

=

Syarat : maka ….(O.K)

Jadi tebal pile cap = 70 cm dapat digunakan.

  1. Periksa tebal akibat luas geser pons pondasi :

= 3909441,297 N

= 3909,441 kN

Atau

= 2606294,198 N

= 2606,294 kN

Yang menentukan adalah maka …(O.K)

Jadi tebal pile cap = 70 cm dapat digunakan.

  1. 3.         Menghitung tegangan tanah yang terjadi akibat Vu dan Mu

=

Untuk pondasi diambil Wu = = 1666,472 kN/m2

  1. 4.         Momen pondasi potongan I dan II
    1. a.       Potongan I

= 533,271 kN.m

= 666,589 kN.m

  1. b.       Potongan II

= 533,271 kN.m

= 666,589 kN.m = 666,589 x 106 N.mm

  1. 5.         Menghitung balanced, max, min dan

= 0,0315

= 0,0236

= 0.0035

  1. a.       Potongan I

= 1,700 N/mm2

= 16,1993

= 0,00556318

Syarat , maka digunakan

  1. b.       Potongan II

= 1,700 N/mm2

= 16,1993

= 0,00556318

Syarat , maka digunakan

  1. 6.         Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan (As)

a) Pada potongan I

Digunakan tulangan D25 At = 490,8738521 mm2/m

Jumlah tulangan n = jadi digunakan 7Ø25

Jarak tulangan =mm

Kesimpulan tulangan yang digunakan Ø25 – 150

b) Pada potongan II

Digunakan tulangan D25 At = 490,8738521 mm2/m

Jumlah tulangan n = jadi digunakan 7Ø25

Jarak tulangan =mm

Kesimpulan tulangan yang digunakan Ø25 – 150

  1. 7.         Menghitung lengan momen dalam (a)

a)    Pada potongan I

a  =

=

= 63,0835mm

b)   Pada potongan II

a  =

=

= 63,0835mm

  1. 8.           Menghitung momen nominal (Mn2)

a)    Pada potongan I

Mn2 =

=

= 833.000.799,1 Nmm

= 833,0007991 kNm

Mn1 < Mn2 = 1041,545 kNm < 833,0007991 kNm (ok)

Jadi, pada potongan I digunakan tulangan Ø25 – 150

b)   Pada potongan II

Mn2 =

=

= 833.000.799,1 Nmm

= 833,0007991 kNm

Mn1 < Mn2 = 1041,545 kNm < 833,0007991 kNm (ok)

Jadi, pada potongan I digunakan tulangan Ø25 – 150

Tabel 5.14 Tebal Pile Cap dan Tulangan Pile Cap

Berdasarkan Perhitungan N-SPT (Data Lapangan)

Bentuk Tiang

Jumlah Tiang

Tebal Pile Cap

Tulangan Pile Cap

(mm)

Potongan I (mm)

Potongan II (mm)

1

700

Ø25-150

Ø25-150

2

700

Ø25-100

Ø25-150

Bulat

4

700

Ø27-100

Ø27-100

5

700

Ø29-150

Ø29-150

6

700

Ø29-150

Ø29-150

1

700

Ø27-150

Ø27-150

2

700

Ø27-100

Ø27-150

Persegi

4

700

Ø29-100

Ø29-100

5

700

Ø32-150

Ø32-150

6

700

Ø32-100

Ø29-100

Tabel 5.15 Tebal Pile Cap dan Tulangan Pile Cap

Berdasarkan Perhitungan Data Laboratorium

Bentuk Tiang

Jumlah Tiang

Tebal Pile Cap

Tulangan Pile Cap

(mm)

Potongan I (mm)

Potongan II (mm)

1

700

Ø20-150

Ø20-150

2

700

Ø20-100

Ø20-150

Bulat

4

700

Ø22-150

Ø22-150

5

700

Ø22-150

Ø22-150

6

700

Ø25-150

Ø20-150

1

700

Ø20-150

Ø20-150

2

700

Ø22-100

Ø20-150

Persegi

4

700

Ø22-150

Ø22-150

5

700

Ø22-150

Ø22-150

6

700

Ø29-150

Ø22-150

Berdasarkan data perhitungan di atas, berdasarkan perhitungan data lapangan, pada tiang pancang berbentuk persegi ukuran 40 x 40 cm digunakan tulangan Ø27- Ø32 dan pada tiang pancang bentuk bulat berdiameter 40 cm digunakan Ø27- Ø29 (Tabel 5.14). Sedangkan berdasarkan data laboratorium, tiang pancang berbentuk persegi berukuran 40 x 40 cm menggunakan tulangan Ø27- Ø29 dan pada tiang pancang bulat berdiameter 40 cm digunakan tulangan Ø20 – Ø25 (Tabel 5.15).

Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada tiang pancang berbentuk bulat berdiameter 40 cm menggunakan tulangan berdiameter lebih kecil (Ø27- Ø29 dan Ø20 – Ø25) jika dibandingkan dengan tiang pancang berbentuk persegi berukuran 40 x 40 cm (Ø27- Ø32 dan Ø27- Ø29). Sehingga penggunaan tiang pancang bulat berdiameter 40 cm dapat dikatakan lebih efisien jika dibandingkan tiang pancang berebentuk persegi berukuran 40 x 40 cm.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan perencanaan perhitungan pondasi tiang pancang secara manual menggunakan perhitungan berdasarkan data lapangan (data N-SPT) dan data pengujian laboratorium dengan menggunakan diameter 40 cm dengan bentuk bulat dan persegi, maka direkomendasikan atau dipilh pondasi tiang pancang berdiameter 40 cm dengan bentuk bulat dari perhitungan data N-SPT berdasarkan data lapangan. Hal ini dapat dilihat berdasarkan hal-hal sebagai berikut:

  1. Berdasarkan perhitungan daya dukung lateral tiang tunggal, pondasi tiang pancang dengan bentuk bulat berdiameter 40 cm berdasarkan data lapangan yang memiliki daya dukung lateral sebesar 302,5 kN memiliki daya dukung yang lebih besar bila dibandingkan dengan tiang pancang berbentuk persegi berukuran 40 x 40 cm yang memiliki daya dukung lateral sebesar 121 kN.
  2. Perhitungan penurunan yang telah didapat memberikan informasi bahwa penurunan pada kelompok tiang bulat berjumlah 4 tiang berdiameter 40 cm sebesar 9,094 x 10-4 mm masih dalam batas toleransi. Batas toleransi untuk tanah lempung yaitu 65 cm.
  3. Dari hasil perhitungan tulangan pile cap, pondasi tiang pancang berbentuk bulat berdiameter 40 cm memberikan tulangan yang berdiameter lebih kecil (tulangan Ø27- Ø29 dan Ø20 – Ø25)  jika dibandingkan tiang pancang berbentuk persegi berukuran 40 x 40 cm yang memakai tulangan Ø27- Ø32 dan Ø27- Ø29.

Saran

Berdasarkan perencanaan pondasi tiang pancang yang telah dilakukan, saran yang dapat penulis berikan yaitu sebaiknya dalam perencanaan pondasi, pertimbangkan terlebih dahulu jenis tiang yang cocok digunakan dalam suatu proyek berdasarkan berbagai pertimbangan seperti kondisi di sekitar proyek. Hal ini sangat penting untuk dipertimbangkan guna meminimalisasikan dampak akibat proyek tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Coduto, Donald P. 2001. Foundation Design (principles and practices). Prentice hall, upper saddle river. New Jersey.

Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung. Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. Bandung.

Djajaputra Aziz, Poulus, H.G., dan Rahardjo P. Paulus. 2000. Manual Pondasi Tiang. Universitas Katholik Parahyangan. Bandung.

E.Bowles, Joseph. 1980. Analisis dan Desain Pondasi. Erlangga. Jakarta.

Frick, Heinz. 1979. Mekanika Teknik I. Kanisius. Yogyakarta

Hardiyatmo, Hary Christady. 1996. Teknik Pondasi 1. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Hardiyatmo, Hary Christady. 2002. Teknik Pondasi 2. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.

M. Das Braja. 1995. Mekanika Tanah Jilid I. Erlangga. Jakarta.

Sosrodarsono, Suryono. 2000. Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi. PT. Pradnya Paramita. Jakarta.

Sudarmoko. 1994. Perancangan dan Analisis Kolom Beton Bertulang (mengacu SK SNI-T-15-1991-03). Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 9.0/10 (3 votes cast)
VN:F [1.9.22_1171]
Rating: -1 (from 1 vote)
PERENCANAAN PONDASI TIANG PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI, 9.0 out of 10 based on 3 ratings
Share

There Are 3 Responses So Far. »

  1. Ada file pdfnya tidak ? Supaya bisa tampil rapi saat dibaca. Jika ada mohon email ke kadekku@yahoo.com
    Thanks

    TekSip UG ’09

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: +1 (from 1 vote)
  2. kak bisa minta softcopy pdf nya gak….jika boleh email in k aq yah…makasih bgt ilmu ny

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: 0 (from 0 votes)
  3. Penulis perlu belajar lebih dalam mengenai geoteknik/teknik fondasi, kalau mungkin mengambil sertifikasi G1 dari HATTI untuk menyamakan persepsi/ cara analisa fondasi. Ikuti kegiatan2 ilmiah HATTI, karena para ahli berkumpul disitu.
    Terus terang kesimpulannya agak ngawur, khususnya mengenai perbandingan lateral capacity tiang bulat dan persegi. Catatan ini saya berikan agar kesalahan tdk menyebar kegenerasi lbh muda.

    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    VA:F [1.9.22_1171]
    Rating: 0 (from 0 votes)

Post a Response

*
To prove you're a person (not a spam script), type the security word shown in the picture.
Anti-Spam Image