Pondasi Tiang Pancang Sebuah Bangunan
-
Upload
adityamahendra -
Category
Documents
-
view
34 -
download
11
description
Transcript of Pondasi Tiang Pancang Sebuah Bangunan
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