Pondasi Tiang Pancang Sebuah Bangunan

Dalam merencanakan pondasi untuk suatu konstruksi dapat digunakan beberapa macam tipe

pondasi. Pemilihan tipe pondasi ini didasarkan atas :

1. Fungsi bangunan atas (upper structure) yang akan dipikul oleh pondasi tersebut.

2. Besarnya beban dan berat dari bangunan atas.

3. Kondisi tanah dimana bangunan tersebut akan didirikan.

4. Biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan atas.

Seperti yang kita ketahui bahwa tipe pondasi cukup banyak macamnya, dan tergantung dari

fungsi serta kegunaannya. Nah.. salah satu di antara tipe pondasi yang dapat digunakan adalah

pondasi tiang pancang. Konstruksi pondasi tersebut bisa terbuat dari kayu, baja, atau beton yang

berfungsi untuk meneruskan beban- beban dari struktur bangunan atas ke lapisan tanah pendukung

(bearing layers) dibawahnya pada kedalaman tertentu.

Mengapa harus Pondasi Tiang Pancang ?

Tiang pancang saat ini banyak digunakan di Indonesia sebagai pondasi bangunan, seperti

jembatan, gedung bertingkat, pabrik atau gedung-gedung industri, menara, dermaga, bangunan mesin-

mesin berat, dll. Dimana semuanya merupakan konstruksi-konstruksi yang memiliki dan menerima

beban yang relatif berat. Penggunaan tiang pancang untuk konstruksi biasanya bertitik tolak pada

beberapa hal mendasar seperti anggapan adanya beban yang besar sehingga pondasi langsung jelas

tidak dapat digunakan, kemudian jenis tanah pada lokasi yang bersangkutan relatif lunak (lembek)

sehingga pondasi langsung tidak ekonomis lagi untuk dipergunakan.

Dikarenakan begitu pentingnya peranan dari pondasi tiang pancang tersebut, maka jika

pembuatannya dibandingkan dengan pembuatan pondasi lain, pondasi tiang pancang ini mempunyai

beberapa keuntungan sebagai berikut :

1. Biaya pembuatannya kemungkinan besar (dengan melihat letak lokasi dan lainnya), lebih

murah bila dikonversikan dengan kekuatan yang dapat dihasilkan.

2. Pelaksanaannya lebih mudah.

3. Di Indonesia, peralatan yang digunakan tidak sulit untuk didapatkan.

4. Para pekerja di Indonesia sudah cukup terampil untuk melaksanakan bangunan yang

mempergunakan pondasi tiang pancang.

5. Waktu pelaksanaannya relatif lebih cepat.

Secara umum pemakaian pondasi tiang pancang dipergunakan apabila tanah dasar dibawah

bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul

berat bangunan dan beban diatasnya, dan juga bila letak tanah keras yang memiliki daya dukung yang

cukup untuk memikul berat dari beban bangunan diatasnya terletak pada posisi yang sangat dalam.

Dari alasan itulah maka dalam mendesain Pondasi tiang pancang mutlak diperlukan informasi

mengenai :

1. Data tanah dimana bangunan akan didirikan.

2. Daya dukung dari tiang pancang itu sendiri (baik single pile ataupun group pile).

3. Analisa negative skin friction (karena mengakibatkan beban tambahan).

Gaya geser negatif (negative skin friction) adalah suatu gaya yang bekerja pada sisi tiang

pancang dimana gaya tersebut justru bekerja kearah bawah sehingga malah memberikan penambahan

beban secara vertikal selain beban luar yang bekerja. Negative skin friction berbeda dengan Positif

skin friction, karena positif skin friction justru membantu memberikan gaya dukung pada tiang dalam

melawan beban luar/vertikal yang bekerja dengan cara memberikan perlawanan geser disisi-sisi tiang,

dengan arah kerja yang berlawanan dari arah gaya luar yang bekerja ataupun gaya dari negative skin

friction tersebut.

Negatif skin friction terjadi ketika lapisan tanah yang diperkirakan mengalami penurunan

yang cukup besar akibat proses konsolidasi, dimana akibat proses konsolidasi ini, tiang mengalami

gaya geser dorong kearah bawah yang bekerja pada sisi sisi tiang (karena terbebani). keadaan ini

disebut sebagai keadaan dimana tiang mengalami gaya geser negatif (negative skin friction).

Nah....jika jumlah gaya gaya sebagai akibat dari beban luar dan gaya geser negatif ini melebihi gaya

dukung tanah yang diizinkan, maka akan terjadilah penurunan tiang yang disertai dengan penurunan

tanah disekitarnya.

Keadaan ini bisa terjadi karena tanahnya yang lembek, pemancangan pondasi pada daerah

timbunan baru, atau akibat penurunan air tanah pada tanah yang lembek, dimana kondisi tersebut

memungkinkan terjadinya penurunan atau konsolidasi tanah yang cukup besar. Pondasi tiang pancang

hendaknya direncanakan sedemikian rupa sehingga gaya luar yang bekerja pada kepala tiang tidak

melebihi gaya dukung tiang yang diizinkan. Adapun yang dimaksud dengan gaya dukung tiang yang

diizinkan adalah meliputi aspek gaya dukung tanah yang diizinkan, tegangan pada bahan tiang

perpindahan kepala tiang yang diizinkan, dan gaya- gaya lain (seperti perbedaan tekanan tanah aktif

dan pasif).

Perhitungan serta pengevaluasian tersebut tidak saja dilaksanakan terhadap tiang secara

individu (single pile) tetapi juga harus dilaksanakan terhadap tiang-tiang dalam kelompok (group

pile). Umumnya pondasi tiang pancang dapat ditinjau dari :

1. Jenis / bahan yang digunakan, meliputi : kayu, baja, beton, atau komposit (perpaduan dari

beberapa bahan).

2. Cara Penyaluran Beban.

Berdasarkan cara penyaluran beban dapat dibedakan atas :

a. Tumpuan Ujung (End Bearing Pile) :

Penyaluran beban dimana sebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari perlawanan

tanah keras pada ujung tiang. Tiang yang dimasukan sampai lapisan tanah keras, secara teoritis

dianggap bahwa seluruh beban tiang dipindahkan kelapisan keras melalui ujung tiang.

Anggapan tanah keras yang dimaksudkan disini sebetulnya relatif dan tergantung dari

beberapa faktor, antara lain seperti besar beban yang harus dipikul oleh tiang. Sehingga bisa saja ada

anggapan asalkan pada posisi dimana daya dukung tanahnya sudah mumpuni untuk mengimbangi

besarnya beban yang dipikul tiang, maka disitu diasumsikan letak tanah keras berada. Anggapan ini

tidak salah tapi juga tidak betul, namun supaya tidak terjadi perbedaan yang tajam dalam perspektif

anggapan, maka untuk dianggap sebagai lapisan tanah pendukung yang baik, dapat digunakan

ketentuan sebagai berikut:

1. Lapisan non kohesif (pasir, kerikil) mempunyai harga standard penetration test (SPT), N > 35.

2. Lapisan kohesif mempunyai harga kuat tekan bebas (Unconfined compression strength) qu

antara 3 s/d 4 kg/cm2 atau N > 15 s/d 20.

Dari hasil sondir dapat dipakai kira- kira harga perlawanan konis S ≥ 150 kg/cm2 untuk

lapisan non kohesif, dan S ≥ 70 kg/cm2 untuk lapisan kohesif.

Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile)

Penyaluran beban dimana sebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari gesekan antara

tanah dengan sisi- sisi tiang pancang, atau dengan kata lain kemampuan tiang pancang dalam

menahan beban hanya mengandalkan gaya geseran antara tiang dengan tanah disekelilingnya. Hal ini

bisa terjadi karena pada dasarnya kenyataan dilapangan mengenai data kondisi tanah tidak bisa

diprediksi, sehingga sering kita menjumpai suatu keadaan dimana lapisan yang memenuhi syarat

sebagai lapisan pendukung yang baik ditemui pada kedalaman yang dalam, sehingga untuk

mendapatkan tumpuan ujungnya kita perlu merogoh kocek lebih dalam dikarenakan biayanya sangat

mahal.

Pada kenyataan seperti ini praktis daya dukung yang didapat adalah dari gesekan antara sisi

tiang dengan tanah disekelilingnya namun bukan berarti perlawanan diujungnya kita anggap

melempem atau tidak ada, tapi pada kenyataannya tumpuan diujung ini juga memiliki andil dalam

memberikan sumbangan daya dukung walaupun itu kecil.

Perbedaan dari kedua jenis tiang pancang ini, semata-mata hanya dari segi kemudahan,

karena pada umumnya tiang pancang berfungsi sebagai kombinasi antara friction pile (tumpuan sisi)

dan end bearing pile (tumpuan ujung). Kecuali tiang pancang yang menembus tanah yang sangat

lembek sampai lapisan tanah dasar yang padat.

Berikut ini adalah beberapa contoh rangkaian pekerjaan pondasi tiang pancang di lapangan :

Gambar 1. Tampak Kepala Tiang Pancang Sebelum Dipecah

KAPASITAS DAYA DUKUNG FRIKSI PONDASI TIANG PANCANG

Seperti pada daya dukung ujung, rumus daya dukung friksi bermacam-macam juga, tetapi

dari sekian rumus, yang terkenal adalah:

Cara α dari Tomlinson

Cara λ dari Vijayvergiya dan Focht, dan lain-lain

Cara α dari Tomlinson

Cara α dari Tomlinson dapat digunakan untuk tanah berbutir halus (c-soils), tanah berbutir

kasar (ø-soils), maupun pada umumnya (c- ø soils). Meskipun sebetulnya Tomlinson lebih

menghendaki untuk tanah c-soils, untuk mobilisasi komponen φ kalu terpaksa dihitung, maksimum

hanya diizinkan 50%.

Untuk tanah c-soils

Atau

Dimana:

α = faktor adhesi yang merupakan fungsi dari kohesi atau hasil undrained

shearing strength (tabel 5.8)

c = kohesi atau hasil undrained shearing strength

K = coefficient of lateral pressure, harganya terletak dari Ko sampai 1,75.

Biasanya direncanakan mengambil harga yang mendekati Ko. Harga

untuk tiang pancang dihitung sebagai berikut:

Dimana:

Ko = coefficient at rest condition

OCR = over consolidated ratio

qc = preconsolidated pressure

qo = overburden pressure (untuk memudahkan perhitungan, ambil OCR = 1)

ø = sudut geser dalam, biasanya diambil tegangan efektifnya, ø = ø

= sudut geser efektif tanah dan material tiang, kalau tidak disebutkan, dapat

diambil = ½ φ (lebih baik ø dalam ø) atau lihat tabel 5.5

As = Luas selimut tiang pancang yang menerima geser

Tabel 5.5 Harga #

Cara α dari Tomlinson dimodifikasi oleh Broms terutama pada bagian sumbangan ø-soilsnya.

Harga Ks dan untuk berbagai material tiang pancang bisa dilihat pada tabel 5.6 berikut:

Tabel 5.6 Harga Ks dan menurut Tomlinson

Selain itu, nilai Ks dapat pula ditentukan dari hasil sondir. Hubungan antara qe, ø, dan Ks

melalui nilai relative density tanah dapat dilihat pada tabel 5.7.

Tabel 5.7 Karga Ks Fungsi dari Pembacaan CPT (qc) dan Sudut Geser Dalam (ø)

1. Cara λ

Cara ini hanya berlaku untuk c-soils. Besarnya kapasitas daya dukung Qf adalah sebagai

berikut:

Dimana:

c, As dan q notasi yang sama dengan sebelumnya

λ = koefisien tanpa dimensi dari Vijayvergiya dan Focht bisa dilihat pada gambar 5.2

Gambar 5.2 Koefisien λ Vijayvergiya dan Focht

2. Cara-cara Lainnya

Khususnya untuk tanha berpasir dapat digunakan persamaan Vesic (1970) sebagai berikut:

Dimana:

Xv = 8 (untuk large displacement piles)

Dr = relative density

Khusus dari hasil tes lapangan (sondir dan boring) dapat digunakan persamaan sebagai berikut:

Data SPT

Meyerhof (1956; 1976)

Dimana:

Xm = Koefisien Meyerhof

Diambil

Xm = 2,0 untuk large displacement piles

Xm = 1,0 untuk small displacement piles

N = nilai SPT rata-rata setelah dikoreksi

Data CPT

Meyerhof

Kalau harga qc bervariasi, persamaan 5.26 bisa dituliskan dalam bentuk:

Gambar 5.3 Skematik Penurunan Persamaan Kapasitas Daya Dukung Friksi

Khusus tanah kepasiran, dan didasarkan atas test tarik (pull-out tests). Ireland menganjurkan

(lihat gambar 5.4)

Dimana:

z = kedalaman titik pusat gravitasi dari bagian tiang yang terbenam

q = qo = beban yang bekerja di permukaan

K = koefisien tegangan tanah lateral dapat diambil K = 1,75

P = perimeter/ keliling tiang

Gambar 5.4 Skematik Diagram Mencari Kapasitas Daya Dukung Friksi dari Ireland

Khusus tanah kepasiran yang keras sehingga digunakan tiang pancang meruncing, (lihat

gambar 5.5)

Norland (1963)

Dimana:

= sudut gesekan efektif antara pile dengan tanah, bisa diambil = 2/3 ø

K = koefisien tekanan tanah

K = (1,7 – 2,2) Ko atau

K = (1,5 – 2,0) Ko

= sudut peruncing tiang

Gambar 5.5 Skematik Diagram Mencari Kapasitas Daya Dukung Friksi dari Nordland