4-2-4

VOLUME 4 NO. 2, OKTOBER 2008

PERTI MBANGAN DAL AM PEM IL I HAN DAY DAY A DUK DUK UNG UNG POND PONDAS ASII TI ANG PANCANG DENGAN DENGAN BEBERAPA BEBERAPA ME TODA (S (STATI TA TI K , DINAMI K , TES PDA) 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, Eytelwein, Janbu dan Gates. Gates. Sedangkan metoda statik terdiri dari metoda Mayerhoff , Terzaghi dan Bagemann 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 .

K ata K unci unci : daya dukung, analisis dinamik, analisi s statik, tes PDA.

1.

PENDAHULUAN

1.1 L atar atar Be B elakang 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 (friction pile); pile); Kedua, tiang yang kekuatannya didasarkan pada daya dukung ujung tiang (end bearing pile) pile) dan yang Ketiga adalah gabungan dari friction dari friction pile dan end bearing end bearing pile. Untuk mengetahui daya dukung pondasi tiang tersebut dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya yaitu metoda dinamik, metoda statik,loading statik, loading test dan 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.

________________________ 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 (Stat ik, Dinamik, Tes PDA)

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui daya dukung pondasi tiang pancang dengan menggunakan metoda dinamik, metoda statik dan t es 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 M asalah 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. TI NJ AUAN PUSTAK A 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

38 |

= luas penampang (L2)

JURNAL REKAYASA SIPIL

Hendri Gusti Putra

E eh E h H L n P u s w p wr

-2

= = = = = = = = =

modulus elastisitas (FL ) efesiensi palu tenaga palu pabrik yang dipakai per satuan waktu (FL) tinggi jatuhnya balok besi panjang (L) panjang tiang pancang (L) koefisisen restitusi kapasitas tiang pancang ultimat (F) banyaknya penetrasi titik per pukulan (L) berat tiang pancang, termasuk berat sungkup tiang pancang, sepatu pemancang dan blok sungkup (juga termasuk landasan untuk palu kerja rangkap) (F) = berat palu (untuk palu kerja rangkap, termasuk berat kosen kotak) (F)

Tabel 1.

Formula Tiang Pancang Dinamik

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

=

C 1

=

eh E h

P u

s + C 1 eh Eh L 2 AE

(satuan dari s)

Rumus Gates (Gates, 1957) (gunakan SF = 3) P u P u E h

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

= a eh Eh ( b − log s )

= kips atau kN = kips.ft atau kN.m

=

eh E h s + 0,1 (W p W r )

Rumus ENR (gunakan SF = 6)

eh Wr h

P u

=

C

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

s + C

Janbu (SF = 3 sampai 6) eh E h

P u

=

k u

= C d ⎜1 +

ku s

⎛ ⎜ ⎝

1+

λ ⎞

⎟ C d ⎟⎠

⎛ W p ⎞ ⎟ ⎝ W r ⎠

C d = 0, 75 + 0,15 ⎜ λ

=

eh Eh L A E s 2

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).


| 39


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 P pu

=

( c N

' c

+ γ D f N q' ) Ap

(1)

dimana : A p = luas ujung tiang pancang c = kohesi (kekuatan geser tak-tersalurkan, su) ′ N c = faktor kapasitas pendukung untuk kohesi yang disesuaikan dengan bentuk dan kedalaman. Bila φ = 0 dan c = su, maka N c′ seringkali diambil sebesar 9 N q′ = faktor kapasitas dukung untuk akibat-akibat kelebihan beban (overburden effects) γ = berat volume D f = kedalaman pondasi 2). Metoda Mayerhof ─

Untuk tanah pasir (c = 0) : P pu

40 |

=

( γ D


)

N q' Ap

(2)

Hendri Gusti Putra

─

Untuk tanah lempung : P pu

=

(c

u

)

N c' Ap

(3)

dimana : cu = c (kohesi) 2.3.2

Daya Dukung Friksi

Daya dukung friksi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : P s dimana : A s f s

= A s f s

(4)

= luas selimut tiang. = tahanan kulit yang akan dihitung dengan menggunakan salah satu dari metode berikutnya.

Sedangkan f s dihitung dengan cara Tomlinson, sebagai berikut : 1.

Untuk tanah pasir f s

2.

= K σ v′ tan δ

(5)

Untuk tanah lempung f s

= α cu

(6)

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

= λ ( q + 2 c ) A s

(7)

Nilai α didapat dari tabel berikut :

Gambar 3. Faktor-Faktor K apasitas Dukung untuk Podasi Dalam


| 41


Tabel 2.

Nilai-Nilai Faktor Adhesi untuk Tiang Pancang

K asus 1.

2.

3.

K ondisi tanah

Sedangkan λ didapat dari grafik : λ

Faktor Adesi (α)

Pasir/ kerikil berpasir terletak di atas tanah kohesif Lempung lembek/ lumpur yang terletak diatas tanah kohesif Tanah-tanah kohesif dari yang keras sampai sangat keras

1,25

0,40

0,40

Gambar 4. K oefisien-koefisien λ 2.3.3

2.3.3.1

Daya Dukung Tiang Pancang dari Uji Kerucut Statis (Sondir)

Daya Dukung Tiang dalam Tanah Granular

Daya dukung tiang dalam tanah granular : P u dimana : A p A s qc f s

= A p qc + A s f s = = = =

(8)

luas penampang ujung bawah luas selimut tiang tahanan ujung sondir tahanan gesek persatuan luas

Vesic (1967), menyarankan tahanan ujung tiang persatuan luas ( f p) kurang lebih sama dengan tahanan kerucut (qc). f p

= qc ; sehingga tahanan ultimate tiang P pu = A p 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), f s

= 2 q f

; untuk tiang beton

(10.a)

f s

= q f

; untuk tiang baja profil H

(10.b)

dimana q f 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 q f s ≈ c (kg/cm2) 200

42 |


(11.a)

Hendri Gusti Putra

2.

3.

Untuk tiang pancang baja profil H pada tanah pasir qc f s (kg/cm2) ≈ 400

(11.b)

Di Belanda, untuk tiang-tiang beton dan kayu qc f s (kg/cm2) ≈ 250

(11.c)

Untuk tiang pancang yang tidak berbentuk runcing, Mayerhoff membatasi nilai gesek dinding ultimate per satuan luas harus tidak lebih dari f s = 1,08 kg/cm2 (107 kN/m2) dan untuk baja profil H, f s = 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 N c

2

(kg/cm )

(12)

Nilai N c berkisar diantara 10 sampai 30 tergantung dari sensitivitas, kompresibilitas dan adhesi antara tanah dan mata sondir. Dalam hitungan biasanya N c 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 ( f s) dari tiang pancang, secara aman dapat diambil sama dengan tahanan gesek selimut sondirnya (q f ) (Bagemann, 1965). 2

f s

= 2 q f (kg/cm )

(13)

sehingga, kapasitas ultimate tiang pancang dinyatakan dengan : P u

= A p qc + A s q f

dimana : A p A s qc q f 2.3.4

= = = =

(14)

luas penampang ujung bawah luas selimut tiang tahanan ujung sondir tahanan gesek selimut sondir

Daya Dukung Tiang Pancang dari Uji Penetrasi Standar (SPT)

Menurut Mayerhoff (1965) : P u

= Qu = 4 N b Ab +

1 50

N As

(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 2

A s

= luas selimut tiang (cm )

Ab

= luas dasar tiang (cm )

2

Persamaan di atas juga aman digunakan untuk perancangan tiang pancang pada tanah lempung kaku (Bromham dan Styles, 1971).


| 43


3.

METODOLOGI PENEL ITI AN

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.

ANAL ISA PERHI TUNGAN DAN HASIL

4.1 Perhitungan Prosedur perhitungan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : Beban Rencana : 30.000 kg Untuk Tiang Pancang I

P u

L = 540 cm

d = 25 cm

44 |


Hendri Gusti Putra

Data-Data Alat : ─

Berat palu (wr ) wr = 500 kg

─

Tinggi jatuh palu (h) h = 100 cm

─

Tenaga palu pabrik ( E h) E h = W r 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

J enis Palu

Efisiensi eh

Drop Hammer

0,75 – 1,00

Palu Kerja Tunggal Kerja Rangkap atau Diferensial Palu Diesel

0,75 – 0,85 0,85 0,85 – 1,00

─

Panjang tiang pancang ( L p) L p = 600 cm

─

Luas penampang tiang pancang ( A) A = 25 cm × 25 cm 2 = 625 cm (tiang pancang berbentuk persegi)

─

Modulus elastisitas tiang pancang ( E ) E

= 4700

f c'

= 4700

45

′

(Mutu beton K-450, dimana f c = 45 MPa)

= 31.528,55 MPa 2 = 315.285,5 kg/cm ─

Berat tiang pancang (w p) w p = 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 ( P u) P u = 96.108 kg


| 45


Data Parameter Tanah dari Uji L aboratorium : P u

1,20 m – 1,40 m

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

Lempung

2,00 m – 2,40 m

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

Lanau

8,00 m – 8,40 m

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

Lanau

Data Uji K erucut Statis (Sondir) : Depth (m)

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80

46 |

qc qt qs 2 2 2 (kg/cm ) (kg/cm ) (kg/cm )

0 0 19 33 35 35 37 44 46 50 52 50 45 51 75 43 43 35 53 58

0 0 20 35 40 40 42 47 50 55 55 55 50 58 80 50 47 45 60 65


0 0 1 2 5 5 5 3 4 5 3 5 5 7 5 7 4 10 7 7

R f (%)

Depth (m)

0,00 0,00 0,53 0,61 1,43 1,43 1,35 0,68 0,87 1,00 0,58 1,00 1,11 1,37 0,67 1,63 0,93 2,86 1,32 1,21

4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00 6,20 6,40 6,60 6,80 7,00 7,20 7,40 7,60

qc qt qs 2 2 2 (kg/cm ) (kg/cm ) (kg/cm )

73 45 28 50 66 60 60 50 59 63 74 85 65 80 98 115 118 75 150

80 50 35 60 70 65 65 55 65 70 80 90 70 90 105 125 125 80 >> 150

7 5 7 10 4 5 5 5 6 7 6 5 5 10 7 10 7 5

R f (%)

0,96 1,11 2,50 2,00 0,61 0,83 0,83 1,00 1,02 1,11 0,81 0,59 0,77 1,25 0,71 0,87 0,59 0,67

Hendri Gusti Putra

Data uji penetrasi standar (SPT) : K edalaman

N SPT

2m 4m

9 8

6m 8m 10 m 12 m

20 29 50 68

14 m 16 m

60 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 h asil sebagai berikut :

Metoda

Daya Dukung Tiang Tiang I

Tiang II

DINAMIK

• • • • •

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

26.301,60 kg

34.835,40 kg

15.636,60 kg

19.825,40 kg

366.462,50 kg

333.175,00 kg

63.316,40 kg

97.580,00 kg

96.108,00 kg

104.108,00 kg

ENR

STATIK a. Dengan Data Parameter Tanah

• Terzaghi • Mayerhoff b. Dengan Data Uji Kerucut Statis (Sondir)

• Bagemann c. Dengan Data Uji Penetrasi Standar (SPT)

TES PDA

5.

KESIMPULAN

5.1 K esimpulan 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.


| 47


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 PUSTAK A 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.

48 |


4-2-4

Recommend Documents