BAB II

LANDASAN TEORI

A. Metode yang digunakan

1. Metode Belanda

Metode Belanda Menghitung daya dukung ujung pada tanah kohesifitas (Heijen,

1974 : Deruiter dan Beringen. 1979) adalah sebagai berikut :

1. Mempertimbangkan resistensi kerucut, qc , antara kedalaman 8B diatas ujung

tiang dan 4B di bawah ujung tiang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.21.

ekuatan kontrol ini daya dukung tanah akhir.

2. Tentukan qc1 dengan menghitung nilai qc rata-rata sepanjang garis abcd, seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 13.21. perhatikan bahwa huruf b adalah pada

kedalaman x di bawah ujung tiang yang diusulkan dan 0.7B ≤ x ≤ 4B. Pilih x

yang menghasilkan qCI minimum.

Nilai terisolasi qc yang jauh lebih kecil dari nilai qc khas akan memiliki dampak

yang signifikan terhadap qc1. jika nilai ini rendah terisolasi sungguh merupakan

zona yang lemah dalam tanah, maka daya dukung akhir akan Sejalan kurang.

Namun, jika itu adalah membaca palsu, yang mengabaikannya, sehingga

menghasilkan lebih tinggi qc1.

3. Telusuri garis defgh seperti yang ditunjukkan pada gambar 13,21 dan

menentukan qc2 dengan menghitung qc rata-rata sepanjang garis ini.

4. Menggunakan tabel 13.4, menentukan faktor koreksi, ω, ke kolom untuk konten

kerikil atau konsolidasi berlebih.

5

Tabel 13.4 ω Nilai untuk digunakan dalam persamaan 13.19

Kondisi Tanah ω

Pasir dengan OCR = 1 1

Pasir Kerikil kasar : Pasir dengan OCR = 2 - 4 0.67

Kerikil halus : Pasir dengan OCR = 6 - 10 0.50

Sumber dari Derulter dan Beringen, 1979

OCR = Rasio Konsolidasi berlebih.

5. Hitung akhir unit daya dukung bersih, 'qc, sebagai berikut :

qe’ =

Gambar 1.2 Langkah menghitung tekanan ujung pada data CPT (heijnen ,

1974)6

Para Insinyur memiliki pengalaman lebih sedikit menggunakan CPT untuk

menghitung daya dukung ujung dalam tanah kohesif. Namun, Nottingham dan

Schmertmann (1975) tes dilakukan pada tumpukan model dan menemukan metode

Belanda juga bekerja dengan baik untuk tanah kohesif konsolidasi normal atau

sedikit overconsolidated selama Su <1000 lb/ft2 (50 kPa). Untuk tanah yang lebih

keras, Schmertmann (1978) dianjurkan mengalikan hasil dari persamaan 13,19 oleh

faktor reduksi ditunjukkan pada Gambar 13,22. ia juga merekomendasikan

mengalikan kapasitas dukung ujung dihitung dengan 0,60 umumnya terjadi bila

menggunakan kerucut mekanik dalam tanah yang kohesif.

2. Metode LCPC

Insinyur dari Laboratorium Sentral Ponts et des Chaussees (LCPC) di Perancis

juga telah mengembangkan metode CPT berbasis (Bustamante dan Gianeselli, 1982;

Briaud dan Miran, 1991). Metode ini berlaku untuk berbagai kondisi tanah dan

mempertimbangkan baik tiang dan pondasi cor-di-tempat (yang terakhir dijelaskan

dalam bab 15 dan 16)

Akhir daya dukung unit bersih adalah:

qe’ = qca kc

dimana:

q ca= Persamaan kuat dukung ujung kerucut pada ujung tiang

kc = faktor dukung ujung kerucut (dari Tabel 13.5)

Persamaan kuat dukung kerucut, qca adalah nilai qc rata-rata dari 1,5 diameter

tiang di atas menjadi 1,5 diameter di bawah ujung tiang. Jika nilai qc di wilayah ini tidak

menentu. mungkin perlu untuk menerapkan beberapa penilaian rekayasa. Bustamante

dan Gianeselli tanam menyarankan nilai qc sangat tinggi dan sangat rendah, seperti yang

ditunjukkan pada gambar 13,23.

7

Gambar 1.3 Cara menghitung nilai qce potongan qc (Bustamante dan

Gianselli)

B. Tekanan Tanah Lateral

Untuk merancang dinding penahan tanah diperlukan pengetahuan mengenai

tekanan tanah lateral. Besar dan distribusi tekanan tanah pada dinding penahan sangat

bergantung pada regangan lateral tanah relative terhadap dinding. Analisis hitungan

tekanan tanah lateral di dasarkan pada kondisi regangannya. Jika analisis tegangan tidak

sesuaidengan apa yang sebenarnya teerjadi,maka dapat mengakibatkan kesalahan

analisis.

A. Tekanan Tanah Diam, Tekanan Tanah Aktif, dan Tekanan Tanah Pasif

Ditinjau suatu dinding penahan tanah seperti gambar, mula-mula dinding

dan tanah timbunan dibelakang dalam kondisi diam (at rest), sehingga tanah

dalam kondisi keseimbangan elastik. Pada posisi ini tekanan tanah urug pada

dinding akan berupa tekan tanah saat diam (earth pressure at rest) dan tekanan

8

tanah lateral (horisontal) pada dinding pada keadaan tertentu (z) dapat

dinyatakan oleh persamaan

σh=koσv=koz...........................................................................1Dengan,

Ko=koefisien tekanan tanah lateral saat diam,

= berat volume tanah

Kedudukan teganagan didalam tanah yang dinyatakan oleh lingkaran

mohr saat tanah dalam kondisi diam (disebut kondisi ko) ini diwakili oeh

lingkaran A. Perhatikan bahwa kondisi ko lingkaran A tidak menyinggung garis

kegagalan OP.

Jika kemudian dinding penahan tanah bergeser menjauhi tanah

timbunannya dan jika kemudian gerakan ini diikuti oleh gerakan tanah

dibelakang dinding, maka tekanan tanah pada dindingnya berangsur-angsur

menjadi berkurang yang diikuti oleh berkembangnya tahanan geser tanah secara

penuh dari tanah timbunan. Pada suatu saat gerakandinding selanjutnya

mengakibatkan keruntuhan geser tanah timbunan dan tanah pada dinding

menjadi konstan pada nilai tekanan minimumnya. Tekanan tanah lateral

minimum yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakn dinding

menjauhi tanah dibelakangnya disebut tekanan aktif (active earth pressure).

Kedudukan tegangan-tegangan pada saat tanah pada kedudukan keseimbangan

limit aktif tercapai diwakili oleh lingkaran B yang menyinggung garis kegagalan

OP. Jika Tegangan vertikal (σv ) dititik tertentu didalam tanah dinyatakan oleh

σv = z, maka tekanan tanah lateral pada dinding saat tanah runtuh adalah,

σh=ka σv=kaz

9

............................................2

Pada kondisi keseimbangan limit aktif ini tegangan utama minor σ3=σh

dan tegangan utama mayor σ1=σv.

Sebaliknya jika regangan lateral yang terjadi pada kondisi tekan , yaitu

bila dinding penahan tanah mendorong tanah maka gaya yang dibutuhkan untuk

menyebabkan kontraksi secara lateral tanah sangat lebih besar daripada besarnya

tekanan tanah menekan ke dinding. Besarnya gaya ini bertambah dengan

bertambahnya regangan dalam tanah seiring dengan bergeraknya dinding.

Sampai suatu regangan tertentu, tanah mengalami keruntuhan geser akibat

desakan dinding penahan, saat gaya lateral tanah mencapai nilai yang konstan

yaitu nilai maksimumnya. Tekanan lateral tanah maksimum yang mengakibatkan

keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding mendorong tanah urugan, disebut

tekanan tanah pasif (passive earth pressure). Kedudukan tegangan-tegangan saat

tanah pada kedudukan seimbangan limit pasif tercapai diwakili oleh lingkaran c

yang menyinggung garis kegagalan OP. Jika tegangan vertikal (σv) titik tertentu

didalam tanah dinyatakan oleh σv= z, maka tekanan tanah lateralpada dinding

pada saat tanah pada kondisi runtuh

σh=kpσv=kpz

...................................3

Pada kondisi pasif tegangan utama minor σ3=σv pasif dan tegangan mayor σ1=σh

pasif

10

Dari persamaan-persamaan diatas dapat diperoleh

Kp=1/ka......................................................................................................4

Jadi untuk tekanan geostatik vertikal, besar tekanan tanah lateral hanya

akan terdapat diantara ke dua nilai batas kaσvdan kpσv. Kedudukan-kedudukan

tegangan pada batas-batas nilai tersebut disebut kedudukan rankine (rankine

state). Kemiringan bidang-bidang kegagalan didalam tanah pada kedua

kedudukan batas tersebut diperlihat Teori Rankine.

Teori rankine dalam analisis tekanan tanah lateral dilakukan dengan

asumsi-asumsi sebagai berikut;

1. Tanah dalam kedudukan keseimbangan plastis, yaitu setiap elemen

tanah dalam kondisi tepat akan runtuh.

2. Tanah urug berupa tanah tak berkohesi(c=0).

3. Gesekan antara dinding dan tanah urug diabaikan (δ=0)

Bila permukaan tanah urug (dengan berat volume ())horisontal, tekanan

tanah aktif (pa) pada sembarang kedalaman z daripuncak dinding penahan

dinyatakan oleh persamaan

Pa=kaz................................................................................................5

Dengan koefisien tekanan tanah aktif rankine, dinyatakan oleh persamaan

...............................................................6

Gaya tekanan tanah aktif total untuk dinding penahan tanah setinggi H

dinyatakan oleh persamaan

11

Pa=0,5 H2 ka--------------------------------------------------------------7

Dengan titik tangkap gaya bekerja pada H/3 dari dasar dinding penahan.

Bila permukaan dinding miring atau tidak sama dengan 0, maka

koefisien teakanan tanah aktif dinyatakan oleh persamaan;

..............................................................8

=sudut kemiringan tanah urug,

=sudut gesek dalam tanah urug

Tekanan tanah aktif untuk permukaan tanah urug miring dinyatakan oleh;

pa=kaz............................................................................5

Dengan arah tekanan yang sejajar dengan kemiringan permukaan tanah

urug

12

Z=HZ=H

1/3H

Ka H

Pa

Ka H

Pa

1/3H

Gaya tekanan tanah aktif total untuk dinding penahan tanah setinggi H

dinyatakan oleh persamaan

Pa= 0,5 H2 ka---------------------------------------------------------6

Dengan arah garis kerja tekanan yang sejajar permukaan tanah urug dan

bekerja pada ketinggian H/3 dari dasar dinding penahan.

Secara sama tekanan tanah pasif (Pp) untuk dinding penahan setinggi H

dinyatakan oleh persamaan

Pp=0,5 H2 Kp--------------------------------------------------------

7

Pada persamaan 7 bila tanah urug horisontal (=0)

------------------------------------------8

Untuk tanah urug dengan kemiringan

......................................................9

Titik tangkap gaya tekanan tanah pasif terletak pada H/3 dari dasar

dinding penahan dan arahnya sejajar dengan permukaan tanah urug.

Teori Coulomb

Hitungan tekanan tanah lateral teori Coloumb dilakukan dengan

memperhatikan pengaruh gesekan antara dinding penahan dan tanah urug

13

dibelakangnya. Sudut gesek antara dinding dan tanah(δ) tergantung pada

kekasaran dinding dan regangan lateral pada waktu dinding bergerak.

Dalam menghitung besar tekanan tanah lateral teori coloumb, beberapa

anggapan yang dibuat adalah :

1. Tanah adalah bahan yang isotropis dan homogen yang mempunyai

sudut gesek dan kohesi,

2. Bidang longsor dan permukaan tanah urug adalah rata

3. Gaya-gaya gesek didistribusikan secara sama disepanjang bidang

longsor berbentuk baji yang merupakan satu kesatuan

4. Terdapat gesekan antara dinding penahan dan tanah urug, Tanah yang

longsor bergerak turun disepanjang dinding belakang mengembangkan

gesekan

5. Keruntuhan struktur penahan tanah dianggap masalah dua dimensi

dengan memperhatikan panjang dinding penahan tanah yang

panjangnya tak terhingga,

C. Fondasi Tiang

Fondasi tiang digunakan untuk menahan fondasi pada kedalaman yang normal

yang tidak mampu mendukung bebannya,dan tanah keras terletak pada kedalaman yang

sangat dalam. Fondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud antara lain :

1. Meneruskan beban bangunan yang terletak diatas air atau tanah lunak, ke

tanah pendukung yang kuat

2. Meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu

sehingga fondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk

mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dan oleh tanah

disekitarnya,14

3. Mengangkur bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat

tekanan hidrostatis atau momen penggulingan,

4. Menahan gaya–gaya horisontal dan gaya yang arahnya miring.

5. Memadatkan pasir, sehingga kapasitas dukungnya bertambah.

6. Mendukung fondasi bangunan yang pernukaan tanahnya mudah tergerus.

Macam–macam tiang:

1. Tiang kayu

Kelemahan tiang dapat mengalami pembusukan atau rusak akibat dimakan

serangga. Untuk menghindari kerusakan pada saat pemancang ujung tiang

diberi sepatu dari besi.

2. Tiang beton

Tiang beton bisa berupa tiang pracetak (precast) dan tiang cetak di tempat

(cast in situ).

a. Tiang pracetak, keuntungan penggunaan tiang pracetak adalah:

1. Bahan tiang dapat diperiksa sebelum pemancangan,

2. Prosedur pemasangan tidak dipengaruhi oleh air tanah,

3. Dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam,

4. Dapat menambah kepadatan tanah granuler,

Kerugiannya:

1. Kenaikan muka air tanah dan gangguan tanah akibat pemancaran

dapat menimbulkan masalah,

2. Tiang mungkin rusak pada saat pemancangan

3. Pemancangan sulit, bila diameter tiang terlalu besar,

15

4. Menimbulkan gangguan suara, getaran, dan deformasi tanah yang

menimbulkan kerusakan bangunan disekitarnya,

5. Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada saat

pengangkatan dan pemancang tiang.

b. Tiang dicetak ditempat,

Terdiri dari dua tipe yaitu tiang berselubung pipa dan tiang tidak

berselubung pipa. Pada tiang yang berselubung pipa, pipa baja berlubang

dipancang dahulu kedalam tanah . kemudian kedalam lubang pipa besi

dimasukan adukan beton . tiang tidak berselubung pipa , pipa baja yang

berlubang dipancang lebih dahulu kedalam tanah , kemudian kedalam lubang

dimasukan adukan beton dan pipa ditarik keluar ketika atau sesudah

pengecoran.

3. Tiang Bor

Tiang bor dipasang dengan cara mengebor tanah terlebih dahulu, baru

kemudian diisi dengan tulangan dan dicor dengan beton. Tiang ini biasanya

dipasang pada tanah yang stabil dan kaku, sehingga memungkinkan membuat

lubang yang stabil dengan bor Jika tanah mengandung air, pipa besi

dibutuhkan untuk menahan dinding lubang kemudian ditarik keatas pada

waktu pengecoran beton.

Keuntungan penggunaan tiang bor ini adalah :

1. Tidak ada resiko kenaikan muka air.

2. Kedalaman tiang dapat divariasikan

3. Tanah dapat di periksa dan dicocokkan dengan data laboratorium

4. Tiang dapat ditanam sampai kedalaman yang dalam, dengan diameter

besar, dan dapat dilakukan perbesaran ujung.

5. Penulangan tidak dipengaruhi oleh tegangan pada saat pengangkatan.

16

Kerugiannya adalah:

1. Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan tanah pasir

atau tanah yang berkerikil.

2. Pengecoran beton sulit bila terdapat air tanah, mutu beton tidak bisa

dikontrol dengan baik.

3. Air yang mengalir kedalam lubang bor dapat mengganggu daya

dukung tanah.

4. Perbesaran ujung tiang tidak dapat dilakukan bila tanah berupa pasir.

4. Tiang Baja Profil

Bentuk baja profil bisa berupa bentuk H, empat persegi panjang, segi

enam, dll.

Berdasarkan cara mendukung beban, tiang dapat dibedakan menjadi:

1. Tiang dukung ujung (end bearing pile)

2. Tiang gesek (Friction pile) atau tiang adhesive (adhesive pile)

Tiang dukung ujung adalah tiang yang daya dukungnya ditentukan oleh

tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zona tanah

yang lunak yang terletak diatas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai

mencapai batuan atau lapisan tanah keras yang diperkirakan tidak mengalami

penurunan yang berlebihan.

Tiang gesek adalah tiang yang daya dukungnya lebih ditentukan oleh

perlawanan gesekan antara dinding tiang dan tanah disekitarnya.

D. ANALISIS KAPASITAS DUKUNG TIANG

17

Menentukan kedalaman tiang, dilakukan dengan menggunakan memperhatikan

data sondir (CPT) yang ada. Setelah itu kita akan memperoleh kapasitas dukung dari

tiang tersebut. Metode yang digunakan dalam analisis kuat dukung tiang pancang

menggunakan 2 metode yaitu

1. Analisis Kapasitas Dukung Tiang menggunakan Dutch Method

Gambar 2.7 contoh pembacaan data sondir.dengan Dutch Method

Jika tiang dipancang pada tanah keras dan melalui tanah lunak maka data

sondir yang digunakan adalah pada kedalaman 4 kali diameter tiang diatasdasar

tiang dan 8 kali diameter tiang dibawah dasar tiang. Setelah itu dihitung

perlawanan ujung tiang.

qE = qc(g)

dengan :

qci = Akumulasi Nilai qc di atas dan di bawah titik z (∑qc (8B) +∑qc (4B) )

(kg/cm2)

n = jumlah nilai qc

18

2. Analisis Kapasitas Dukung Tiang menggunakan LCPC Method

Gambar 2.8 contoh pembacaan data sondir.dengan LCPC Method

Untuk menentukan nilai q’e menggunakan persamaan :

q'e = qca . kc

dimana :

qca = equivalent cone bearing resistance at pile tip

kc = cone end bearing factor

Untuk menentukan nilai fs menggunakan persamaan :

Tanah cohesionless dengan z < 8B

fs = α's (z/8B) fsc

Tanah cohesionless dengan z ≥ 8B

fs = α's fsc

19

Tanah kohesi

fs = α'c fsc

dimana :

fs = nilai tahanan gesek tiang

z = kedalaman tiang

B = diameter tiang

α'c, α's = faktor Nottingham adhesion

fsc= tahanan gesek local

D = penetrasi permukaan bawah tiang

E. KONSTRUKSI PANGKAL JEMBATAN (ABUTMENT) DENGAN

FONDASI TIANG

Pondasi tiang pancang pada tanah pasir yang padat untuk mendukung beban pilar

jembatan guna mentransfer beban jembatan kelapisan tanah bawah yang terbatas dari

bahaya gerusan.

Fondasi tiang harus dirancang dengan memperhitungkan beban-beban horizontal

atau lateral, besarnya beban lateral yang harus didukung pondasi tiang yang tergantung.

Pada rangka batangan yang mengirimkan gaya lateral tersebut kekolom bagian

bawahnya.

Dalam menentukan lebar pondasi dan jumlah tiang yang digunakan perlu

dilakukan :

1. Pembacaan data sondir

Untuk pembacaan data sondir tentukan terlebih dahulu kedalaman tiang

pancang, kemudian baca nilai qc dan ft sesuai dengan kedalamannya sehingga

kapasitas dukung diperoleh dengan menggunakan persamaan:

Pa =

Keterangan : 20

p = Luas tampang tiang

K = Keliling tiang

f t = Jumlah hambatan pelekat

Sf = Faktor aman

S = 3, S = 5 untuk tanah granuler

S = 5, S = 10 untuk tanah lempung

qc = Tekanan Conus (data sondir)

Catatan :

a) Nilai qc, ft dapat dilihat pada grafik sondir dan dipengaruhi kedalaman.

b) Nilai Sf tergantung pada jenis tanahnya.

2. Bentuk-bentuk tiang beserta luas dan kelilingnya.

a) Segitiga sama sisi

A= ½ x Alas x Tinggi

K= 3 x Alas

b) Lingkaran

A= ¼ x π x

K= π x d

c) Bujur sangkar

A= sisi x sisi

K= 4 x sisi

3. Pengelompokan beban yang bekerja

a) Beban tetap (beban mati), Berupa beban yang bekerja terus menerus selama

bangunan itu berdiri yaitu berat sendiri dari penahan tanah

b) Beban horinzontal.

21

c) Berupa beban-beban yang terdiri dari tanah maupun air atau beban luar yang

bekerja secara horizontal.

4. Menentukan Jumlah tiang pancang.

a) Pa didasarkan bahan penyusun biasanya sudah diketahui.

b) Pa berdasarkan data sondir.

Nilai Pa dipilih yang terkecil, untuk perhitungan perencanaan. Adapun untuk

menentukan jumlah tiang berdasarkan beban vertikal adalah:

n =

Keterangan :

n = Jumlah Tiang

∑V = Beban vertikal total (KN)

qa = Kapasitas dukung tiang terhadap beban vertikal (KN/tiang)

5. Menentukan Beban-Beban yang didukung oleh tiap-tiap tiang atau kontrol

terhadap gaya vertikal.

Vi =

Keterangan :

Vi = Gaya vertikal yang bekerja pada baris tertentu

N = Jumlah tiang

∑V = Gaya vertikal total (KN)

∑x2 = Kuadrat jarak

= n1.x12 + n2.x2

2+...........+ nn.xn2

Formula untuk kontrol terhadap beban horizontal:

Ht =

22

Keterangan :Ht = Gaya horizontal yang terjadi pada garis tertentu

= Gaya horizontal

n = Jumlah tiang

Ha = Gaya lateral izin

Jika tidak aman maka susunan tiang perlu ditambah atau diperlukan tiang

miring serta kedalaman tiangnya perlu ditambah.

6. Kontrol terhadap gaya pada tiang miring

a) Komponen horisontal dari gaya aksial:

Hn =

Keterangan :

hn = Komponen gaya horizontal pada baris tertentu

vn = Komponen gaya vertikal pada baris tertentu

Mn = Perbandingan kemiringan tiang

b) Gaya aksial yang bekerja

pn =

pn =

Pondasi masih menahan dengan gaya lateral:

Ht =

Gaya ht dipikul oleh masing-masing tiang sebesar:

ht =

23

Besarnya komponen gaya horizontal (H) tergantung pada sudut miring

tiang (θ). θ makin besar > H makin besar. θ besar tidak dapat dicapai, tergantung

kemampuan alat pancang, biasanya tidak lebih dari 1 : 12 s/d 5 : 12

7. Penentuan titik angkat tiang

Untuk menentukan titik-tittik angkat suatu tiang dapat dilakukan dengan

menghitung gaya lintang dan momen yang terjadi pada batang, motode yang

digunakan adalah :

a) Tinggi titik angkat dengan tiang tegak lurus.

b) Anggapan titik tiang adalah lurus.

24