4-2-4

VOLUME 4 NO. 2, OKTOBER 2008

________________________ 1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas, e-mail: [email protected]

37

PERTIMBANGAN DALAM PEMILIHAN DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG DENGAN BEBERAPA METODA (STATIK, DINAMIK, TES PDA)

Hendri Gusti Putra 1

ABSTRAK

Untuk menentukan daya dukung pondasi tiang pancang dapat menggunakan beberapa metoda, yaitu metoda dinamik, metoda statik dan tes PDA. Metoda dinamik yang terdiri dari metoda ENR, Denmark, Eytelwein, Janbu dan Gates. Sedangkan metoda statik terdiri dari metoda Mayerhoff, Terzaghi dan Bagemann.

Analisis daya dukung dilakukan untuk mengetahui seberapa besar beban yang dapat dipikul oleh pondasi dan seberapa besar perbedaan nilai daya dukung yang didapatkan dengan menggunakan ketiga metoda tersebut.

Dari perhitungan terhadap dua buah sampel tiang pancang dengan menggunakan ketiga metoda tersebut, daya dukung terbesar didapatkan dengan menggunakan metoda dinamik, yaitu metoda Denmark. Sedangkan nilai daya dukung terkecil didapatkan dari metoda statik, yaitu metoda Mayerhoff. Kata Kunci : daya dukung, analisis dinamik, analisis statik, tes PDA. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pondasi berfungsi untuk meneruskan beban konstruksi ke lapisan tanah yang berada di bawah pondasi tersebut. Suatu perencanaan pondasi dikatakan benar apabila daya dukung pondasi tersebut lebih besar daripada beban yang ada di atasnya. Apabila beban yang dipikul lebih besar maka akan menyebabkan kerusakan konstruksi yang ada di atas pondasi. Untuk konstruksi yang berat, yaitu bila kedalaman pondasi yang dibutuhkan untuk memikul beban sangat besar, biasanya digunakan pondasi tiang. Pondasi tiang biasanya terbuat dari beton dan besi. Bagaimana pondasi tiang meneruskan beban dari konstruksi atas ke lapisan-lapisan tanah di bawahnya, biasanya dikelompokan menjadi tiga kategori: Pertama, tiang yang kekuatannya didasarkan pada lekatan tanah dan tiang (friction pile); Kedua, tiang yang kekuatannya didasarkan pada daya dukung ujung tiang (end bearing pile) dan yang Ketiga adalah gabungan dari friction pile dan end bearing pile. Untuk mengetahui daya dukung pondasi tiang tersebut dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya yaitu metoda dinamik, metoda statik, loading test dan tes PDA. Pada penelitian ini penulis akan mencoba membandingkan hasil daya dukung pondasi tiang pancang yang didapatkan dengan cara tes PDA dan daya dukung pondasi tiang yang didapat dengan perhitungan, yaitu dengan formula dinamik dan formula statik.

Pertimbangan dalam Pemilihan Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang

dengan Beberapa Metoda (Statik, Dinamik, Tes PDA)

38 | JURNAL REKAYASA SIPIL

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui daya dukung pondasi tiang pancang dengan menggunakan metoda dinamik, metoda statik dan tes PDA.

Manfaat dari penelitian ini adalah dapat mengetahui besarnya perbedaan daya dukung pondasi tiang pancang dengan menggunakan metoda dinamik, metoda statik dan tes PDA. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian ini : 1. Analisis yang dilakukan adalah membandingkan daya dukung dari hasil tes PDA dengan daya

dukung yang didapat dari perhitungan dengan metoda dinamik dan metoda statik. 2. Studi kasus adalah Proyek Pembangunan Rumah Susun Sewa Mahasiswa Unand, Padang. 2. TINJAUAN PUSTAKA Dalam merencanakan konstruksi pondasi tiang pancang, penentuan daya dukung pondasi tiang pancang merupakan suatu permasalahan pokok. Pada umumnya pada setiap pemancangan pondasi tiang pancang dilakukan rekaman pemancangan berupa kalendering serta penyelidikan tanah berupa boring log. Analisa daya dukung pun turut dilakukan dalam proyek-proyek pondasi tiang pancang tersebut berupa loading test atau Pile Driving Analyzer (PDA). Dalam suatu proyek, diperlukan sebuah metoda yang tepat dan cepat dalam menentukan daya dukung sebuah pondasi tiang pancang. Beberapa metode yang sering digunakan dalam perhitungan tersebut, antara lain : formula statik, formula dinamik, loading test dan PDA. Rony Siregar (2002) menganalisis tentang pemancangan tiang pancang dan daya dukungnya berdasarkan kalendering, pemboran dan Pile Driving Analyzer (PDA). Hal ini dilakukan dengan cara mengkorelasikan daya dukung ujung dan selimut tiang pancang berdasarkan tes PDA dan jumlah pukulan berdasarkan kalendering. Kataresada Ketaren (2004) melakukan kajian komprehensif tentang daya dukung pondasi tiang pancang berdasarkan uji pembebanan tekanan. Perhitungan dilakukan berdasarkan data-data SPT (Standar Penetration Test), data sondir, data kalendering dan data hasiil uji pembebanan tiang di lapangan (loading test). 2.1 Formula Dinamik

Formula dinamik telah banyak digunakan untuk meramalkan kapasitas tiang pancang. Diperlukan suatu cara di lapangan untuk menentukan apakah sebuah tiang pancang telah mencapai dukung yang cukup selain hanya dengan pemancangannya ke kedalaman yang telah ditentukan sebelumnya. Pemancangan tiang pancang ke kedalaman yang telah ditentukan, terlebih dahulu mungkin bisa atau tidak mendapatkan nilai dukung yang diperlukan, karena variasi tanah normal ke arah lateral dan ke arah vertikal.

Formula kapasitas tiang pancang dinamik dasar yang disebut formula tiang pancang rasional tergantung pada prinsip impuls-momentum. Untuk formula tiang pancang dinamik digunakan simbol-simbol di bawah ini. Satuan-satuan untuk simbol berada dalam kurung, yakni (FTL) yang merupakan perkalian variabel dengan satuan-satuan gaya, waktu dan panjang.

A = luas penampang (L2)

Hendri Gusti Putra

VOLUME 4 NO. 2, OKTOBER 2008 | 39

E = modulus elastisitas (FL-2) eh = efesiensi palu Eh = tenaga palu pabrik yang dipakai per satuan waktu (FL) H = tinggi jatuhnya balok besi panjang (L) L = panjang tiang pancang (L) n = koefisisen restitusi Pu = kapasitas tiang pancang ultimat (F) s = banyaknya penetrasi titik per pukulan (L) wp = berat tiang pancang, termasuk berat sungkup tiang pancang, sepatu pemancang dan

blok sungkup (juga termasuk landasan untuk palu kerja rangkap) (F) wr = berat palu (untuk palu kerja rangkap, termasuk berat kosen kotak) (F)

Tabel 1. Formula Tiang Pancang Dinamik

2.2 Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang dengan Tes PDA

Sebagai alternatif dari uji beban statik, kini banyak digunakan uji beban dinamik, khususnya dengan metoda Pile Driving Analyzer (PDA).

Rumus Denmark (Olson dan Flaate, 1976) (gunakan SF = 3 sampai 6)

Pu = 1

h he Es C+

C1 = 2h he E L

AE (satuan dari s)

Rumus Gates (Gates, 1957) (gunakan SF = 3)

Pu = ( )logh ha e E b s−

Pu = kips atau kN Eh = kips.ft atau kN.m

Rumus Eytelwein (Chellis, 1941) (gunakan SF = 6)

Pu = ( )0,1

h h

p r

e Es W W+

Rumus ENR (gunakan SF = 6)

Pu = h re W hs C+

C = konstanta = 0,10 (untuk steam hammer) = 1,0 (untuk drop hammer)

Janbu (SF = 3 sampai 6)

Pu = h h

u

e Ek s

ku = 1 1dd

CCλ⎛ ⎞

+ +⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

Cd = 0,75 0,15 p

r

WW

⎛ ⎞+ ⎜ ⎟

⎝ ⎠

λ = 2h he E LAE s




Gambar 1. PDA Pack Gambar 2. Transducers dan Accelerometer Beban dinamik akibat tumbukan dari drop hammer pada kepala tiang, akan menimbulkan regangan pada tiang dan pergerakan relatif (relative displacement) yang terjadi antara tiang dan tanah di sekitarnya dan menimbulkan gelombang akibat perlawanan atau reaksi tanah. Semakin besar kekuatan tanah, semakin kuat gelombang perlawanan yang timbul. Gelombang aksi maupun reaksi akibat perlawanan tanah akan direkam. Dari hasil rekaman, karakteristik gelombang-gelombang ini dapat di analisa untuk menentukan daya dukung tiang yang di uji.

Peralatan penting PDA adalah strain tranducer dan cccelerometer, yang berfungsi merubah regangan dan percepatan menjadi sinyal elektronik dan melalui kabel penghubung akan direkam oleh alat PDA. Transducer dan accelerometer akan dilekatkan pada permukaan perimeter tiang, sejauh minimum 1,5 kali diameter tiang dari kepala tiang.

Sampai saat ini pengujian dengan PDA sudah banyak dilakukan untuk pondasi tiang pancang, seperti precast piles, steel piles dan spun piles, dengan menggunakan palu dari alat pancangnya sendiri sehingga sangat praktis dan ekonomis. 2.3 Metoda Statik 2.3.1 Daya Dukung Ujung Tiang Pancang

Daya dukung ujung tiang pancang dapat dihitung dengan beberapa metoda, diantaranya yaitu :

1). Metoda Terzaghi

Ppu = ( )' 'c f q pc N γ D N A+ (1)

dimana : Ap = luas ujung tiang pancang c = kohesi (kekuatan geser tak-tersalurkan, su) Nc

′ = faktor kapasitas pendukung untuk kohesi yang disesuaikan dengan bentuk dan kedalaman. Bila φ = 0 dan c = su, maka Nc

′ seringkali diambil sebesar 9 Nq

′ = faktor kapasitas dukung untuk akibat-akibat kelebihan beban (overburden effects) γ = berat volume Df = kedalaman pondasi

2). Metoda Mayerhof ─ Untuk tanah pasir (c = 0) :

Ppu = ( )'f q pγ D N A (2)

Hendri Gusti Putra


─ Untuk tanah lempung :

Ppu = ( )'u c pc N A (3)

dimana : cu = c (kohesi) 2.3.2 Daya Dukung Friksi

Daya dukung friksi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Ps = As fs (4)

dimana : As = luas selimut tiang. fs = tahanan kulit yang akan dihitung dengan menggunakan salah satu dari metode

berikutnya. Sedangkan fs dihitung dengan cara Tomlinson, sebagai berikut :

1. Untuk tanah pasir

fs = K σv′ tan δ (5)

2. Untuk tanah lempung

fs = α cu (6)

atau untuk tanah lempung dapat juga memakai rumus λ dari Vijayvergiya dan Focht.

fs = ( )2 sq c Aλ + (7) Nilai α didapat dari tabel berikut :

Gambar 3. Faktor-Faktor Kapasitas Dukung untuk Podasi Dalam




Tabel 2. Nilai-Nilai Faktor Adhesi untuk Tiang Pancang

Kasus Kondisi tanah Faktor Adesi (α)

1. Pasir/ kerikil berpasir terletak di atas tanah kohesif

1,25

2. Lempung lembek/ lumpur yang terletak diatas tanah kohesif

0,40

3. Tanah-tanah kohesif dari yang keras sampai sangat keras

0,40

2.3.3 Daya Dukung Tiang Pancang dari Uji Kerucut Statis (Sondir) 2.3.3.1 Daya Dukung Tiang dalam Tanah Granular

Daya dukung tiang dalam tanah granular : Pu = Ap qc + As fs (8)

dimana : Ap = luas penampang ujung bawah As = luas selimut tiang qc = tahanan ujung sondir fs = tahanan gesek persatuan luas

Vesic (1967), menyarankan tahanan ujung tiang persatuan luas (fp) kurang lebih sama dengan tahanan kerucut (qc). fp = qc ; sehingga tahanan ultimate tiang Ppu = Ap qc (9)

Mayerhoff (1976), menyarankan nilai qc rata-rata diambil dari 8d (d = diameter tiang) di atas dasar tiang sampai 4d di bawah dasar tiang.

Menurut Vesic (1976), fs = 2 qf ; untuk tiang beton (10.a) fs = qf ; untuk tiang baja profil H (10.b) dimana qf adalah tahanan gesek sondir

Menurut Mayerhoff besarnya tahanan gesek satuan antara dinding tiang dan tanah adalah : 1. Untuk tiang pancang beton dan kayu pada tanah pasir

fs 200

cq≈ (kg/cm2) (11.a)

Sedangkan λ didapat dari grafik :

Gambar 4. Koefisien-koefisien λ

λ

Hendri Gusti Putra


2. Untuk tiang pancang baja profil H pada tanah pasir

fs 400

cq≈ (kg/cm2) (11.b)

3. Di Belanda, untuk tiang-tiang beton dan kayu

fs 250

cq≈ (kg/cm2) (11.c)

Untuk tiang pancang yang tidak berbentuk runcing, Mayerhoff membatasi nilai gesek dinding ultimate per satuan luas harus tidak lebih dari fs = 1,08 kg/cm2 (107 kN/m2) dan untuk baja profil H, fs = 0,54 kg/cm2 (54 kN/m2). Tahanan gesek pada tiang baja profil, dihitung pada seluruh permukaan sayap dan badan. 2.3.3.2 Daya Dukung Tiang dalam Tanah Kohesif

a). Jika tanah kohesif, umumnya tahanan kerucut statis (qc) dihubungkan dengan kohesi tak terdrainasi (cu), yaitu : qc = cu Nc (kg/cm2) (12)

Nilai Nc berkisar diantara 10 sampai 30 tergantung dari sensitivitas, kompresibilitas dan adhesi antara tanah dan mata sondir. Dalam hitungan biasanya Nc diambil antara 15 sampai 18 (Bagemann, 1965).

Tahanan ujung tiang diambil pada nilai qc rata-rata yang dihitung dari 8d di atas dasar tiang sampai 4d di bawah dasar tiang.

b). Tahanan gesek per satuan luas (fs) dari tiang pancang, secara aman dapat diambil sama dengan tahanan gesek selimut sondirnya (qf) (Bagemann, 1965). fs = 2 qf (kg/cm2) (13)

sehingga, kapasitas ultimate tiang pancang dinyatakan dengan : Pu = Ap qc + As qf (14)

dimana : Ap = luas penampang ujung bawah As = luas selimut tiang qc = tahanan ujung sondir qf = tahanan gesek selimut sondir

2.3.4 Daya Dukung Tiang Pancang dari Uji Penetrasi Standar (SPT)

Menurut Mayerhoff (1965) :

Pu = Qu = 1450b b sN A N A+ (kg) (15)

dimana : Qu = daya dukung tiang ultimate (ton) Nb = nilai N dari uji SPT pada tanah di sekitar ujung tiang N = nilai N rata-rata uji SPT, di sepanjang tiang As = luas selimut tiang (cm2) Ab = luas dasar tiang (cm 2 ) Persamaan di atas juga aman digunakan untuk perancangan tiang pancang pada tanah lempung kaku (Bromham dan Styles, 1971).




3. METODOLOGI PENELITIAN Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Pengumpulan Data

─ Data Alat ─ Data-Data Pemancangan ─ Data-Data Parameter Tanah ─ Data Uji Kerucut Statis (Sondir) ─ Data Uji Penetrasi Standar (SPT)

2. Melakukan Perhitungan ─ Perhitungan dengan Metoda Dinamik ─ Perhitungan dengan Metoda Statik

3. Membandingkan hasil perhitungan dengan hasil tes PDA 4. Analisa dan Pembahasan 5. Kesimpulan 4. ANALISA PERHITUNGAN DAN HASIL 4.1 Perhitungan Prosedur perhitungan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : Beban Rencana : 30.000 kg Untuk Tiang Pancang I

L = 540 cm

d = 25 cm

Pu

Hendri Gusti Putra


Data-Data Alat :

─ Berat palu (wr) wr = 500 kg

─ Tinggi jatuh palu (h) h = 100 cm

─ Tenaga palu pabrik (Eh) Eh = Wr h = 150.000 kg.cm

─ Efisiensi palu (eh) eh = 0,80 (dari tabel efisiensi palu, dimana palu yang digunakan adalah jenis drop

hammer)

Tabel 3. Efisiensi Formula Tiang Pancang Dinamik

Jenis Palu Efisiensi eh Drop Hammer 0,75 – 1,00 Palu Kerja Tunggal 0,75 – 0,85 Kerja Rangkap atau Diferensial 0,85 Palu Diesel 0,85 – 1,00

─ Panjang tiang pancang (Lp)

Lp = 600 cm

─ Luas penampang tiang pancang (A) A = 25 cm × 25 cm = 625 cm2 (tiang pancang berbentuk persegi)

─ Modulus elastisitas tiang pancang (E)

E = 4700 'cf = 4700 45 (Mutu beton K-450, dimana fc

′ = 45 MPa)

= 31.528,55 MPa = 315.285,5 kg/cm2

─ Berat tiang pancang (wp) wp = volume tiang pancang × berat jenis beton = (600 cm × 625 cm2) × 2400 kg/m3 = 900 kg

Data-Data Pemancangan :

─ Final set (s) s = 0,4 cm/10 pukulan = 0,04 cm/pukulan

─ Kedalaman pemancangan (L) L = 5,40 m = 540 cm

─ Hasil tes PDA (Pu) Pu = 96.108 kg




Data Parameter Tanah dari Uji Laboratorium :

Data Uji Kerucut Statis (Sondir) :

Depth qc qt qs Rf Depth qc qt qs Rf (m) (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2) (%) (m) (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2) (%) 0,00 0 0 0 0,00 4,00 73 80 7 0,96 0,20 0 0 0 0,00 4,20 45 50 5 1,11 0,40 19 20 1 0,53 4,40 28 35 7 2,50 0,60 33 35 2 0,61 4,60 50 60 10 2,00 0,80 35 40 5 1,43 4,80 66 70 4 0,61 1,00 35 40 5 1,43 5,00 60 65 5 0,83 1,20 37 42 5 1,35 5,20 60 65 5 0,83 1,40 44 47 3 0,68 5,40 50 55 5 1,001,60 46 50 4 0,87 5,60 59 65 6 1,02 1,80 50 55 5 1,00 5,80 63 70 7 1,11 2,00 52 55 3 0,58 6,00 74 80 6 0,81 2,20 50 55 5 1,00 6,20 85 90 5 0,59 2,40 45 50 5 1,11 6,40 65 70 5 0,772,60 51 58 7 1,37 6,60 80 90 10 1,252,80 75 80 5 0,67 6,80 98 105 7 0,71 3,00 43 50 7 1,63 7,00 115 125 10 0,87 3,20 43 47 4 0,93 7,20 118 125 7 0,59 3,40 35 45 10 2,86 7,40 75 80 5 0,67 3,60 53 60 7 1,32 7,60 150 >> 150 3,80 58 65 7 1,21

1,20 m – 1,40 m

Pu

2,00 m – 2,40 m

8,00 m – 8,40 m

γ = 1,601 gr/cm3 c = 0,272 kg/cm2 φ = 3,502°

γ = 1,580 gr/cm3 c = 0,204 kg/cm2 φ = 23,188°

γ = 1,659 gr/cm3 c = 0,558 kg/cm2 φ = 19,124°

Lempung

Lanau

Lanau

Hendri Gusti Putra


Data uji penetrasi standar (SPT) :

Kedalaman SPTN

2 m 9 4 m 8 6 m 20 8 m 29 10 m 50 12 m 68 14 m 60 16 m 89

4.2 Resume Hasil Perhitungan Dari perhitungan daya dukung pada 2 (dua) buah sampel tiang pancang dengan menggunakan metoda dinamik, metoda statik dan tes PDA, didapatkan hasil sebagai berikut :

Metoda Daya Dukung Tiang

Tiang I Tiang II

DINAMIK • ENR 46.511,63 kg 46.332,05 kg • Denmark 538.116,59 kg 370.370,37 kg • Eytelwein 76.726,34 kg 51.369,86 kg • Janbu 251.046,03 kg 162.052,67 kg • Gates 101.285,04 kg 97.776,90 kg STATIK a. Dengan Data Parameter Tanah

• Terzaghi 26.301,60 kg 34.835,40 kg • Mayerhoff 15.636,60 kg 19.825,40 kg

b. Dengan Data Uji Kerucut Statis (Sondir) • Bagemann 366.462,50 kg 333.175,00 kg

c. Dengan Data Uji Penetrasi Standar (SPT) 63.316,40 kg 97.580,00 kg TES PDA 96.108,00 kg 104.108,00 kg

5. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis yang dilakukan, maka didapatkan kesimpulan : 1 Pada perhitungan dengan menggunakan metoda dinamik daya dukung terkecil didapatkan

dengan menggunakan metoda ENR. Sedangkan daya dukung terbesar didapatkan dengan menggunakan metoda Denmark. Pada perhitungan dengan metoda dinamik, metoda ENR lebih aman digunakan dan resiko yang kecil.




2 Pada perhitungan dengan menggunakan metoda statik daya dukung terkecil didapatkan dengan menggunakan metoda Mayerhoff. Sedangkan daya dukung terbesar didapatkan dengan menggunakan metoda Bagemann. Pada perhitungan dengan metoda statik, metoda Mayerhoff lebih aman digunakandengan resiko yang kecil.

3 Untuk perhitungan dengan metoda statik dapat dikelompokkan menjadi 2, yaitu lapangan dan laboratorium. Laboratorium ada, Terzaghi dan Mayerhoff, sedangkan lapangan ada, sondir dan SPT. Hasil labor dapat dipakai Mayerhoff dan lapangan dipakai SPT.

4 Daya dukung yang didapatkan dari tes PDA mempunyai hasil yang lebih konservatif dari semua metoda sebagai hasil kontrol metoda ENR(dinamik), Mayerhof(labor/statik), SPT(lapangan/statik)

5 Dari ketiga metoda ENR(dinamik), Mayerhof(labor/statik), SPT(lapangan/statik), merupakan metoda-metoda yang aman untuk masing-masing kelompoknya.

5.2 Saran Untuk mendapatkan nilai daya dukung yang lebih ekonomis, maka tes lapangan SPT lebih tepat untuk jenis pondasi tiang pancang. DAFTAR PUSTAKA Das, Braja M, (1995), Mekanika Tanah, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta. Das, Braja M, (1984), Principles of Foundation Engineering, PWS Publishing, California. Joseph, E. Bowles, (1993), Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta. Joseph, E. Bowles, (1993), Analisis dan Desain Pondasi Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta. Ketaren, Kataresada, (2004), Kajian Komprehensif Daya Dukung Pondasi Tiang Berdasarkan Uji

Pembebanan Tekanan di Sungai Percut, Program Studi Magister Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Siregar, Rony, (2002), Kajian Pemancanangan Tiang dan Daya Dukungnya Berdasarkan Pengukuran Kalendering, Hasil Pengeboran dan Pile Driving Analyzer, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Parahyangan, Bandung.

4-2-4

Documents

Transcript of 4-2-4