PONDASI TIANG

1. PENDAHULUAN

Pondasi tiang pancang (pile foundation) adalah bagian dari struktur yang digunakan

untuk menerima dan mentransfer (menyalurkan) beban dari struktur atas ke tanah penunjang

yang terletak pada kedalaman tertentu. Tiang pancang bentuknya panjang dan langsing yang

menyalurkan beban ke tanah yang lebih dalam. Bahan utama dari tiang adalah kayu, baja

(steel), dan beton. Tiang pancang yang terbuat dari bahan ini adalah dipukul, dibor atau di

dongkrak ke dalam tanah dan dihubungkan dengan pile cap (poer). Tergantung juga pada tipe

tanah, material dan karakteristik penyebaran beban tiang pancnag diklasifikasikan berbeda-

beda.

Pondasi tiang sudah digunakan sebagai penerima beban dan sistem transfer beban

bertahun-tahun. Pada awal peradaban, dari komunikasi, pertahanan, dan hal-hal yang

strategik dari desa dan kota yang terletak dekat sungai dan danau. Oleh sebab itu perlu

memperkuat tanah penunjang dengan beberapa tiang. Tiang yang terbuat dari kayu (timber

pile) dipasang dengan dipukul ke dalam tanah dengan tanah atau lubang yang digali dan diisi

dengan pasir dan batu.

Pada tahun 1740, Christoffoer Polhem menemukan peralatan pile driving yang mana

menyerupai mekanisme Pile driving saat ini. Tiang baja (steel pile) sudah digunakan selama

1800 dan tiang beton (concrete pile) sejak 1900. Revolusi industri membawa perubahan yang

penting pada sistem pile driving melalui penemuan mesin uap dan mesin diesel. Lebih lagi

baru-baru ini, meningkatnya permintaan akan rumah dan konstruksi memaksa para

pengembang memanfaatkan tanah-tanah yang mempunyai karakteristik yang kurang bagus.

Hal ini membuat pengembangan dan peningkatan sistem pile driving. Saat ini banyak teknik-

teknik instalansi tiang pancang bermunculan.

Seperti tipe pondasi yang lainnya, tujuan dari pondasi tiang adalah:

1.        Untuk menyalurkan beban pondasi ke tanah keras

2.        Untuk menahan beban vertikal, lateral, dan beban uplift.

Struktur yang menggunakan pondasi tiang pancang apabila tanah dasar tidak

mempunyai kapasitas daya pikul yang memadai. Kalau hasil pemeriksaan tanah

menunjukkan bahwa tanah dangkal tidak stabil dan kurang keras apabila besarnya hasil

estimasi penurunan tidak dapat diterima pondasi tiang pancang dapat menjadi bahan

pertimbangan. Lebih jauh lagi, estimasi biaya dapat menjadi indicator bahwa pondasi tiang

pancang biayanya lebih murah daripada jenis pondasi yang lain dibandingkan dengan biaya

perbaikan tanah.

Dalam kasus konstruksi berat, sepertinya bahwa kapasitas daya pikul dari tanah

dangkal tidak akan memuaskan, dan konstruksi seharusnya di bangun di atas pondasi tiang.

Tiang pancang juga digunakan untuk kondisi tanah yang normal untuk menahan beban

horizontal. Tiang pancang merupakan metode yang tepat untuk pekerjaan diatas air, seperti

jertty atau dermaga.

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 beban yang bekerja padanya (Sardjono HS, 1988).

Atau apabila tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat

bangunan dan seluruh beban yang bekerja berada pada lapisan yang sangat dalam dari

permukaan tanah kedalaman > 8 m (Bowles, 1991). Fungsi dan kegunaan dari pondasi tiang

pancang adalah untuk memindahkan atau mentransfer beban-beban dari konstruksi di atasnya

(super struktur) ke lapisan tanah keras yang letaknya sangat dalam.

Dalam pelaksanaan pemancangan pada umumnya dipancangkan tegak lurus dalam

tanah, tetapi ada juga dipancangkan miring (battle pile) untuk dapat menahan gaya-gaya

horizontal yang bekerja. Hal seperti ini sering terjadi pada dermaga dimana terdapat tekanan

kesamping dari kapal dan perahu. Sudut kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang tergantung

dari alat yang dipergunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaannya.

Pondasi tiang digolongkan berdasarkan kualitas bahan material dan cara pelaksanaan.

Menurut kualitas bahan material yang digunakan, tiang pancang dibedakan menjadi empat

yaitu tiang pancang kayu, tiang pancang beton, tiang pancang baja, dan tiang pancang

composite (kayu – beton dan baja – beton).

Tiang pancang umumnya digunakan:

1. Untuk mengangkat beban-beban konstruksi diatas tanah kedalam atau melalui sebuah

stratum/lapisan tanah. Didalam hal ini beban vertikal dan beban lateral boleh jadi

terlibat.

2. Untuk menentang gaya desakan keatas, gaya guling, seperti untuk telapak ruangan

bawah tanah dibawah bidang batas air jenuh atau untuk menopang kaki-kaki menara

terhadap guling.

3. Memampatkan endapan-endapan tak berkohesi yang bebas lepas melalui kombinasi

perpindahan isi tiang pancang dan getaran dorongan. Tiang pancang ini dapat ditarik

keluar kemudian.

4. Mengontrol lendutan/penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak berada pada

tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi.

5. Membuat tanah dibawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo

getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut.

Sebagai faktor keamanan tambahan dibawah tumpuan jembatan dan atau pir, khususnya

jika erosi merupakan persoalan yang potensial. Dalam konstruksi lepas pantai untuk

meneruskan beban-beban diatas permukaan air melalui air dan kedalam tanah yang

mendasari air tersebut. Hal seperti ini adalah mengenai tiang pancang yang ditanamkan

sebagian dan yang terpengaruh oleh baik beban vertikal (dan tekuk) maupun beban lateral

(Bowles, 1991).

Pondasi  tiang  pancang  dibuat  ditempat  lain (pabrik,  dilokasi)  dan  baru dipancang

sesuai dengan umur beton setelah 28 hari. Karena tegangan tarik beton adalah kecil,

sedangkan berat sendiri beton adalah besar, maka tiang pancang beton ini haruslah diberi

tulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan timbul  pada  waktu 

pengangkatan  dan  pemancangan.

Dalam perencanaan pondasi suatu konstruksi dapat digunakan beberapa macam tipe

pondasi. Pemilihan tipe pondasi yang digunakan berdasarkan atas beberapa hal, yaitu:

1. Fungsi bangunan atas yang akan dipikul oleh pondasi tersebut;

2. Besarnya beban dan beratnya bangunan atas;

3. Kondisi tanah tempat bangunan didirikan;

4. Biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan atas.

Kriteria pemakaian tiang pancang dipergunakan untuk suatu pondasi bangunan sangat

tergantung pada kondisi:

1. Tanah dasar di bawah bangunan tidak mempunyai daya dukung (misalnya

pembangunan lepas pantai)

2. Tanah dasar di bawah bangunan tidak mampu memikul bangunan yang ada diatasnya

atau tanah keras yang mampu memikul beban tersebut jauh dari permukaan tanah

3. Pembangunan diatas tanah yang tidak rata

4. Memenuhi kebutuhan untuk menahan gaya desak keatas (uplift)

Gambar 1.1 Panjang maksimum dan Beban Maksimum (Qijin) untuk tiap pondasi dari berbagai macem praktek

(Hary Kristadi Hardiyatmo; 1997)

2. PENGGOLONGAN TIANG PANCANG

A. TIANG-PANCANG KAYU

Tiang-pancang kayu dibuat dari batang pohon yang cabang-cabangnya telah dipotong

dengan hati-hati dan biasanya diberi bahan pengawet, dan didorong dengan ujungnya yang

kecil sebagai bagian yang runcing. Kadang-kadang ujungnya yang besar didorong untuk

maksud-maksud khusus, seperti dalam tanah yang sangat lembek di mana tanah tersebuat

akan bergerak kembali melawan poros dan dengan ujung tebal terletak pada lapisan yang

keras untuk dukungan yang diperbesar. Titik ini (ujung runcing) dapat dilengkapi dengan

sebuah sepatu pemancangan logam bila tiang-pancang harus menembus tanah keras atau

tanah berkerikil ; jika tidak maka ujung runcing terse but darpat dipotong dalam bentuk

persegi atau dengan ujung runcing.

Pada umumnya ada pembatasan-pembatasan pada ukuran dari ujung runcing dan

ujung tebal seperti halnya dengan ketidaksejajaran yang masih dapat diperkenankan

(ditolerir). Kode Bangunan Chicago (The Chicago Building Code) (dalam Bab 70)

menghendaki diameter minimum dari ujung runcing 1 50 mm dan diameter ujung tebal 250

mm jika tiang-pancang terse but di bawah 7 ,6m, dan diameter ujung tebal sebesar 300 mm

jika tiang-pancang terse but lebih panjang dari 7,6 m. Persyaratan penjajaran-ialah sebuah

garis lurus dari titik pusat ujung tebal ke titik pusat ujung runcing terletak dalam poros tiang

pancang (Gambar 1 6-2a). Kode Bangunan New York (The New York Bulding Code)

(Artikel C26- 1 1 09,2) membatasi tiang-pancang kayu dengan sebuah tirus poros seragam

pada diameter ujung runcing sebesar 150 mm untuk beban-beban di bawah 220 kN, dan

diameter minimum sebesar 200 mm untuk beban-beban yang lebih besar.

Buku pedoman The American Society of Civil Engineering (ASCE) No. 17 (1959)

mengkategorikan tiang pancang sebagai berikut :

Kelas A : Digunakan untuk beban-beban berat dan/atau panjang tak bertopang yang besar.

Diameter minimum dari ujung tebal 360 mm.

Kelas B : Untuk beban-beban sedang. Diameter ujung tebal minimum 305-330 mm.

Kelas C : Gunakan di bawah bidang batas air jenuh atau untuk pekerjaan yang bersifat

sementara. Diameter ujung tebal minimum adalah 300 mm. Kulit kayu (bark)

dapat ditinggalkan (dibiarkan) pada kelas tiang-pancang ini.

Jika sebuah tiang pancang kayu berada di bawah bidang batas air jenuh permanen,

maka tiang-pancang tersebut akan tahan dipakai terus menerus, Jika sebuah tiang-pancang

kayu dapat mengalami pembasahan dan pengeringan secara bergantian, maka umur

tiangpancang akan pendek. mungkin hanya 1 tahun, kecuali jika diberi bahan pengawet kayu.

Tiang-pancang yang tertanam sebagian dan tiang-pancang yang berada diatas bidang

batas air jenuh dapat dirusakkan oleh binatang kecil pembor kayu atau serangga lain kecuali

jika dipelihara dengan baik. Ujung pancang dari sebuah tiang-pancang kayu biasanya dirusak

oleh pemecah serat (yang dinamai garukan sapi = brooming) dari energi martil. Kerusakan ini

dapat dikontrol dengan menggunakan sebuah sungkup pancangan atau pita logam di

sekeliling ujung tebal seperti yang digambarkan dalam Gambar 1 6-2. Setelah pemancangan

sampai ke penetrasi yang diperlukan, maka ujung yang mengalarni garukan sapu dipotong

dalam bentuk persegi dan setiap bekas geseran yang terbuka, sebagaimana halnya dengan

potongan ujung segar, harus dilapisi dengan pemakaian bahan pengawet secukupnya. Sebuah

tiang-pancang dapat pecah jika tanahnya sangat keras atau mengandung batu-batu besar. Di

mana terdapat penambahan penetrasi secara mendadak dan suatu lapisan tanah lembek tidak

diharapkan, maka harus diperiksa adanya poros tiang-pancang yang putus.

Beban maksimum yang dapat dipikul oleh tiang kayu tunggal dapat mencapai

270 - 300 kN.

Gambar I.1 Pemakaian Tiang Pancang Kayu(Bowles; 1992)

Gambar 1.2 Tipe Penyambungan Tiang Kayu(Braja M Das; 2011)

Keuntungan pemakaian tiang pancang kayu:

1. Tiang pancang dari kayu relatif lebih ringan sehingga mudah dalam pengangkutan.

2. Kekuatan tarik besar sehingga pada waktu pengangkatan untuk pemancangan tidak

menimbulkan kesulitan seperti misalnya pada tiang pancang beton precast.

3. Mudah untuk pemotongannya apabila tiang kayu ini sudah tidak dapat masuk lagi ke

dalam tanah.

4. Tiang pancang kayu ini lebih baik untuk friction pile dari pada untuk end bearing

pile sebab tegangan tekanannya relatif kecil.

5. Karena tiang kayu ini relatif flexible terhadap arah horizontal dibandingkan dengan

tiang-tiang pancang selain dari kayu, maka apabila tiang ini menerima beban horizontal

yang tidak tetap, tiang pancang kayu ini akan melentur dan segera kembali ke posisi

setelah beban horizontal tersebut hilang. Hal seperti ini sering terjadi pada dermaga

dimana terdapat tekanan kesamping dari kapal dan perahu.

Kerugian pemakaian tiang pancang kayu:

1. Karena tiang pancang ini harus selalu terletak di bawah muka air tanah yang terendah

agar dapat tahan lama, maka kalau air tanah yang terendah itu letaknya sangat dalam, hal

ini akan menambah biaya untuk penggalian.

2. Tiang pancang yang di buat dari kayu mempunyai umur yang relatif kecil di bandingkan

dengan tiang pancang yang di buat dari baja atau beton terutama pada daerah yang muka

air tanahnya sering naik dan turun.

3. Pada waktu pemancangan pada tanah yang berbatu (gravel) ujung tiang pancang kayu

dapat berbentuk berupa sapu atau dapat pula ujung tiang tersebut hancur. Apabila tiang

kayu tersebut kurang lurus, maka pada waktu dipancangkan akan menyebabkan

penyimpangan terhadap arah yang telah ditentukan.

4. Tiang pancang kayu tidak tahan terhadap benda-benda yang agresif dan jamur yang

menyebabkan kebusukan.

B. TIANG-PANCANG BAJA

Jenis-jenis tiang-pancang baja ini bisanya berbentuk H yang digiling atau merupakan

tiang-pancang pipa. Balok yang mempunyai flens lebar (wide-flange beam) atau balok-1

dapat juga digunakan ; tapi, bentuk H khususnya dibuat sebanding untuk menahan tegangan

pancangan yang keras yang mungkin dialami oleh tiang-pancang tersebut. Dalam tiang-

pancang H flens dan badan mempunyai tebal yang sama; bentuk WF yang standar dan bentuk

H biasanya mempunyai badan yang lebih tipis dari flens. Tabel A- 1 dalam Lampiran A

membuat daftar bagian tiang-pancang H yang dihasilkan di A.S. dan Kanada. Tiang-pancang

pipa adalah tiang-pancang yang berpatri maupun yang tak mempunyai sambungan- lipat yang

dapat dirancang, baik dengan ujung terbuka maupun dengan ujung tertutup. Tiang-pancang

pipa seringkali diisi dengan beton setelah pemancangan, walaupun dalam beberapa hal

pengisian ini tidak perlu.

Tiang pancang H adalah tiang pancang yang memiliki perpindahan volume yang kecil

karena daerah penampangnya tidak terlalu besar. Suatu sumbat cenderung terbentuk di antara

flens-flens pada kedalaman yang lebih besar, meskipun demikian, sehingga beberapa meter

bagian dasarnya dapat mencetak kembali tanah sebesar volume sumbat. Sebuah pipa yang

ujungnya terbuka juga dianggap sebuah pipa yang memiliki perpindahan volume yang kecil,

meskipun demikian, suatu sumbat juga terbentuk dibagian dalamnya dengan kedalaman satu

meter atau lebih dibawah level permukaan di luar-barangkali dari kombinasi gesekan keliling

di bagian dalam 'sumbat' tersebut menstabilkan (tidak kelihatan selama pemancangan karena

gangguan palu dan tutup tiang pancang) sampai ke dalaman pamancangan terakhir, tanah

bagian yang elbih bawah mungkin tercetak kembali berdasarkan pada volume sumbat dan

bukan daerah pipanya.

Tiang pancang H mempunyai suatu keuntungan kekakuan yang memadai yang mana

tiang H ini akan memecah bongkah-bongkah batu kecil atau memindahkannya ke satu sisi.

Tiang pancang pipa ujung terbuka memiliki keuntungan dari tempat masuk permukaan untuk

memecahkan bongkah-bongkah batu yang ditemukan dengan penggunaan mata bor

pemotong (chopping bit) maupun dengan pemboran, peledakan, dan pemindahan fragmen-

fragmen batuan. Jika bongkah-bongkah batu besar ditemukan maka kita harus

mempertimbangkan kemungkinan penghentian tiang pancang pada (atau sedikit kedalam)

batu-batu tersebut.

Sambungan-sambungan dalam tiang pancang baja dibuat dengan cara yang sama

seperti dalam kolom-kolom baja, yaitu dengan mengelas (paling umum) atau dengan

pemakaian baut. Kecuali untuk proyek-proyek kecil yang hanya membutuhkan sedikit tiang

pancang, saat ini kebanyakan sambungan (splices) dibuat dengan penyambungpenyambung

sambungan yang telah dibuat terlebih dahulu (dan dipatenkan). Untuk tiang pancang H, pelat-

pelat badan (web plates) dibuat dalam bentuk dua saluran (channels) belakang-ke-belakang,

dengan panjang yang cukup yang pas sekali dengan badan dan flens bagian dalam.

Sambunganan ini kemudian dilas ke badan tersebut memotong ujung-ujungnya dan flens-

flensnya dilas bagian ujung tumpulnya untuk menyempurnakan sambungan . Penyambung-

penyambung tiang pancang pipa terdiri dari sebuah cincin yang berbingkai (ledged ring)

dengan suatu 10 sedikit lebih besar daripada pipa OD. Dua bagian pipa ini digabungkan

bersandar pada bingkai atau les bagian dalam dan suatu ujung las dibuat melingkari pipa pada

kedua ujung pembungan. Biasanya sambungan-sambungan ini akan membangun kekuatan

tiang pancang dalam kompresi, tekanan, kelenturan (bending), dan geseran untuk memenuhi

persyaratan kode bangunan umumnya.

Gambar 2.1 Tiang Pancang Baja dan Tipe Sambungannya(Bowles; 1992)

Tingkat karat pada tiang pancang baja sangat berbeda-beda terhadap texture tanah,

panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembaban tanah.

Pada tanah yang memiliki texture tanah yang kasar/kesap, maka karat yang terjadi

karena adanya sirkulasi air dalam tanah tersebut hampir mendekati keadaan karat

yang terjadi pada udara terbuka.

Pada tanah liat (clay) yang mana kurang mengandung oxygen maka akan

menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena

terendam air.

Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak dibawah lapisan tanah yang padat

akan sedikit sekali mengandung oxygen maka lapisan pasir tersebut juga akan akan

menghasilkan karat yang kecil sekali pada tiang pancang baja.

Pada umumnya tiang pancang baja akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan

permukaan tanah. Hal ini disebabkan karenaAerated-Condition (keadaan udara pada pori-pori

tanah) pada lapisan tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organis dari air tanah. Hal ini

dapat ditanggulangi dengan memoles tiang baja tersebut dengan (coaltar) atau dengan sarung

beton sekurang-kurangnya 20” (± 60 cm) dari muka air tanah terendah. Karat /korosi yang

terjadi karena udara (atmosphere corrosion) pada bagian tiang yang terletak di atas tanah

dapat dicegah dengan pengecatan seperti pada konstruksi baja biasa.

Keuntungan pemakaian Tiang Pancang Baja:

Tiang pancang ini mudah dalam dalam hal penyambungannya.

Tiang pancang ini memiliki kapasitas daya dukung yang tinggi.

Dalam hal pengangkatan dan pemancangan tidak menimbulkan bahaya patah.

Kerugian pemakaian Tiang Pancang Baja:

Tiang pancang ini mudah mengalami korosi.

Bagian H pile dapat rusak atau di bengkokan oleh rintangan besar.