PONDASI TIANG PANCANG Pondasi ini dipakai jika tanah yang mampu memikul beban terletak jauh dibawah muka tanah. Pondasi tinga pancang disebut juga pondasi dalam. Dikatakan pondasi dalam jika Disebut Pondasi dangkal jika Df ≥B
Muka Tanah
Df
B
Bahan pondasi tiang pancang : Bahan yang dipakai untuk pondasi tiang pancang adalah : a. Kayu Didaerah yang mempunyai sumber alam berupa hutan maka banyak pondasi memakai kayu. Keuntungan memakai pondasi kayu adalah : -
Ringan
-
Harga murah
-
Cocok untuk beban yang ringan
Kerugian : -
Ukuran terbatas, (Panjang dan luas penampang)
-
Mudah lapuk kalau tidak terendam air
-
Kekuatan lemah
-
Sulit didapat
b. Baja Tiang pancang dari baja banyak dipakai untuk pondasi. Keuntungannya : -
Kuat menahan beban
-
Ukuran tidak terbatas (Panjang, luas penampang)
-
Bentuk tiang bermacam-macam.
Kekurangan : -
Harga mahal
-
Berat 1
-
Titik penyambungan harus dipoerhatikan
c. Beton Tiang pancang dari baja banyak dipakai untuk pondasi. Keuntungannya : -
Kuat menahan beban
-
Ukuran tidak terbatas (Panjang, luas penampang)
-
Bentuk tiang bermacam-macam.
Kekurangan : -
Harga mahal
-
Berat
-
Titik penyambungan harus dipoerhatikan
CARA PELAKSANAAN Untuk melaksanakan pekerjaan tiang pancang dapat dilakukan dengan : a. Pemancangan
2
Pelaksanaan dengan alat a,b,c,d menimbulkan getaran yang cukup besar disekitar lokasi. Karena tiang yang dipukul akan memobilisir tanah yang cukup besar (Large Displacement Pile ). ). Jika tiang yang akan dipancang berada disekirar bangunan maka perlu diperhitungan pengaruh getaran agar tidak merusak bangunan disekitarnya. Alat e relative menghasilkan getararan pemancangan yang kecil, karena tanah
yang dimobilisir relative kecil sehingga tidak terlalu berpengaruh pada kerusakan bangunan lain.
b. Bor Pile Penggunaan bor pile relative menimbulkan getaran karena tidak ada tanah yang dimobilisir. Karena itu sangat cocok untuk pembangunan diperkotaan yang padat bangunan.
3
BENTUK TIANG Tiang yang dipakai umumnya terdiri dari berbagai bentuk seperti : a. Bulat. Bentuk ini sangat cocok untuk tiang yang dipancang sampai tanah keras karena efektif memikul beban. Selain itu tiang ini mampu memikul gaya lateral yang besar disebabkan momen inersia yang besar. b. Bujur Sangkar. Bentuk ini sangat cocok untuk tiang yang dipancang sampai tanah keras karena efektif memikul beban c. Bentuk H Tiang bentuk ini mempunyai luas selumut yang besar, oleh karena itu cocok untuk tiang yang mengandalkan friksi (geser). d. Bentuk
∆
Tiang bentuk ini mempunyai luas selumut yang besar, oleh karena itu cocok untuk tiang yang mengandalkan friksi (geser).
MOBILISIR TANAH Tiang dipancang akan mendesak tanah untuk berpindah, Makin besar tanah yang dipindahkah maka akan mempengruhi besar gaya geser tanah dan akan berpengaruh terhadap besar daya dukung geser (friksi). Dilihat dari besar mobilisir tanah tiang dapat dibeddakan menjadi : a. Tiang perpindahan tanah besar ( Large Displacement Pile ). ). Saat pemancangan tanah yang didesak sangat besar akibatnya tanahan gesek jadi besar. Tiang pancang termasuk kelompok ini adalah tiang dengan ujung tertutup.
4
b. Tiang perpindahan tanah kecil ( Small Displacement Pile ). ). Saat pemancangan tanah yang didesak relative kecil akibatnya tanahan gesek jadi besar. Tiang pancang termasuk kelompok ini adalah tiang dengan ujung terbuka.
c. Tiang perpindahan tidak ada tanah (Non Displacement Pile). Saat pemancangan tanah yang tidak ada tanah yang didesak akibatnya tanahan tidak ada yang dipindahkan. Tiang pancang termasuk kelompok ini adalah tiang bor (Bor Pile).
5
DATA YANG DIPERLUKAN UNTUK MENDESIGN TIANG PANCANG a. DATA GEOTEKNIK Pengujian geoteknik sangat diperlukan untuk memperhitungkan besar daya dukung tiang pancang. Banyak macam pengujian geoteknik untuk mendesign tiang pancang untuk itu perlu dipilih pengujian yang cocok untuk agar biaya ekonimis dan data yang diperlukan mencukupi. Pengujian geoteknik yang dilakukan antara lain : 1. Pengujian Lapangan. Pengujian lapangan yang sering digunakan adalah : -
Uji Sondir Dari pengujian ini didapat tanahan ujung (qc) dan Tahanan friksi (fs). Dari data ini dapat diperkirakan jenis tanah dandapat memperhitungkan daya dukung tiang pancang.
-
Pengujian SPT Dari pengujian ini didapat nilai NSPT. Dari data ini dapat diperkirakan jenis tanah dandapat memperhitungkan daya dukung tiang pancang.
-
Pengujian Vane Shear Dari pengujian ini didapat nilai kuat geser tanah. Untuk tanah lempung jenuh akan didapat nilai undarined shear strength (cu). Dari data ini dapat diperkirakan jenis tanah dandapat memperhitungkan daya dukung tiang pancang.
-
Pengujian Lain-lain
2. PENGUJIAN LABORATORIUM. Pengujian laboratorium yang dilakukan untuk mendesign pondasi adalah : a. Uji sifat fisik. Pengujian ini berupa : - Uji Berat volume γ - Uji Kadar air, w - Uji Specifik Gravity Gs - Uji analisa saringan - Uji Hidrometer - Uji atterberg limit b. Uji Kuat geser tanah Uji kuat geser tanah untuk menentukan kuat geser tanah (kohesi) dan Susut geser dalam tanah. Pengujian ini berupa UU, CU, dan CD. Pengujian yang dipilih disesuaikan dengan kondisi lapangan. Pengujian ini berupa : - Uji Geser langsung (UU, CU, CD)
6
- Uji Kuat tekan bebas - Uji triaxial (UU, CU, CD). c. Uji Pemampatan tanah. Pengujian ini dimaksudkan untuk dapat memperkirakan besar penurunan pondasi. Pengujian ini berupa uji Konsolidasi tanah. 3. Data Bahan Pondasi Data ini perlu diketahui agar bahan pondasi kuat memikul beban. Data yang perlu diketahui adalah : a. Tegangan izin lentur ( σltizin) b. Tegangan izin geser ( τizin) c. Tegangan izin tekan ((σ (( σtkizin) d. Atau Data yang didapat dari Specifikasi Tiang yang akan dipakai)
STABILITAS TIANG PANCANG. Tiang pancang dikatakan stabil jika : a. Mampu memikul beban Jika daya dukung pondasi lebih besar dari beban dipikul, maka pondasi dikatakan aman, (Q ( Qizin ≥ Q) Untuk mengetahui kemampuan memikul beban maka perlu dilakukan perhitungan Daya dukung pondasi.
Qizin = Qs + Q p Q
Qs
Qp
7
b. Penurunan Kecil Q δ = Penurunan
c. Beda penurunan kecil
Q δ1 δ2
i
L Beda penurunan = Kemiringan = i =
∆δ
= δ2 - δ1
∆δ /L
d. Bahan pondasi kuat Bahan tidak hancur, patah setelah menerima beban.
DAYA DUKUNG TIANG PANCANG Besar daya dukung tiang pancang adalah akibat tahanan ujung dan tahanan geser.
Qu = Qs + QP
8
Q
Qs
Qp Tiang yang dipancang ada 2 katagori : 1. Jika tiang dipancang tidak sampai tanah keras disebur Tiang Friksi. Besar daya dukung adalah Qu = Qs Q
Qs
Qp≈ 0
Tanah Keras
2. Jika tiang dipancang sampai tanah keras. Besar daya dukung adalah Qu = Qp Q
Qs≈ 0
Qp
9
Besar Daya Dukung Pondasi dihitung perdasarkan : 1. Pada tahap perencanaan Daya Dukung Pondasi dihitung berdasarkan : a. Data Lapangan seperti dari data Sondir, data N SPT, data Vane Shear b. Data Laboratorium, berdasarkan parameter kuat geser tanah c dan φ 2. Pada tahap
Pelaksanaan Pekerjaan Peke rjaan Daya
Dukung Pondasi
didiperiksa
berdasarkan : a. Data pemancangan (data kalendering) b. Data Laboratorium uji beban.
DAYA DUKUNG BERDASARKAN DATA LAPANGAN 1. Berdasarkan Data Sondir. Besar daya dukung berdasarkan daya sondir adalah sebagai berikut : a. Persamaan Mayerhof
Qu =
q c A SF 1
+
F tot Κ SF 2
Dimana : qu
= beban yang mampu dipikul tiang pancang
qc
=tahan qonus data sondir
Ftot
= total hambatan lekat
K
=keliling penampang tiang pancang
SF1
=3
SF2
= 5 (untuk pasir)
SF2
> 5 untuk lempung
b. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang dengan metod Nottingham dan schememrtmann
10
Untuk pasir : Besar tahanan geser adalah :
Untuk pasir tanpa friksi maka :
Dimana : qc
= tahanan konus rata-rata
cf
= diambil dari table dibawah ini
Untuk tanah kohesif :
Dimana : As
= Luas selimut tiang
α’
= diambil dari grafik dibawah ini.
11
Hitung nilai q t dimana :
q1 dan q2 dihitung berdasarkan grafik diatas. Kapasitas Daya Dukung Ujung Rt =
At = luas penampang tiang pancang Hitung kapasitas Daya Dukung Ultimit :
Beban yang diizinkan bekerjapada tiang pancang :
12
BERDASARKAN DATA LABORATORIUM
Besar daya dukung berdasarkan data laboratorium adalah Qu = Qs +Qp
I. PASIR Tahanan ujung Qp.
Q p = qu × A p Daya dukung pondasi bulat : '
q u = c N c F cs F cd + qN q F qs F qd + '
*
q u = c N c + qN
* q
+ B γ N γ *
13
1 2
B γ N γ F γ s F γ d
Jika tanah berupa pasir, pasir ,
q u = qN
* q
+ B γ N γ *
Tahanan ujung Qp =
Q p = ( qN
* q
+ B γ N γ * ) × A p
dan mengingat lebar tiang relative kecil maka B = D
q u = qN
≈
0 maka :
* q
Sehingga tahanan ujung Qp =
Q p = q× N *q ×A p Dimana q = γ x γ x H Nc* dan Nq* = Faktor daya dukung tergantung nilai sudut geser dalam φ
Berdasarkan Meyerhofs Berdasarkan Meyerhof besar tahanan ujung akan konstan pada (Lb/D)cr seperti gambar dibawah ini.
14
Besar tahanan ujung untuk tiang dipancang di pasir adalah :
Q p = q× N *q × A p ≤ A pqt Dimana qt =
qt = 0,5 Pa N q* tan φ ' Pa = Tekanan atmospir = 100 kN/m 2 = 10 ton/m2.
Berdasarkan uji SPT :
qt = 0,4 Pa N 60
L D
≤ 4 Pa N 60
N60 = Nilai NSPT rata-rata 10D diatas ujung tiang sampai 4D dibawah ujung tiang.
Berdasarkan metoda JANBU Besar tahan ujung menurut JANBU adalah :
* c
*
Q p = (cN +q× N q )× A p Besar nilai Nc* dan Nq* diambil dari grafik dibawah ini.
15
Nilai η’ = bervariasi 60o untuk lempung lunak dan 105o untuk pasir padat.
Berdasarkan metoda VESIC Metoda ini untuk mengestimasi kapasitas tahan ujung berdasarkan teori ekspansi tanah.
Q p = (cN c* +σ ,q × N a*)× A p σ’o= tekanan efektif rata-rata tanah diujung tiang.
1+ 2k o , q 3
σ o, =
Ko = 1 − sin φ N*c, N*q = Faktor daya dukung *
* a
N =
3 N q
1 + 2 Ko
N c = (N q − 1)cot φ *
*
* N a = f (I rr )
Irr = indek pengurangan kekakuan tanah I rr =
I r =
I r 1 + I r ∆
Es 2(1 + µ s )(c + q' tan φ )
=
Gs c + q ' tan φ
Es = modulus elastisitas tanah 16
µs = poisson’s ratio Gs = shear modulus elastisitas tanah ∆
= rata-rata regangan volume.
Untuk kondisi tidak ada perubahan volume (Pasir padat dan lempung jenuh) Ir = Irr Nilai Ir dapat diambil dari table dibawwah ini. Type Tanah
Ir
Pasir
70 – 150
Lanau – Lempung (Drained)
50 – 100
Lempung(Undrained) Lempung(Undrained )
100 - 200
Besar nilai N*c dan Nilai N*q diambil dari table dibawah ini.
17
∆=0
UNTUK LEMPUNG Tanah lempung diambil kondisi kritis yakni pada kondisi jenuh dimana c = cu dan φ = 0o. Untuk 0o maka Nc = 9,maka tahanan ujung Qp =
Q p = 9× Cu× A p
18
BERDASARKAN BERDASARKA N NSPT Tahanan ujung berdasarkan nilai NSPT adalah : Jenis Tanah
Persamaan
Pasir
0,36 q p =19,7× pa ×(N 60)
Pasir, Cast in Place
q p =3× pa
Bore pile, sand
q p = 0,1× pa ×N 60
Bored pile, Gravely
q p = 0,17× pa × N 60
Sand Driven pile, All Soil
q p = 0,3× pa ×N 60
TAHANAN GESER Besar tahan geser = Qf dimana Qf adalah :
Q f =
∑ p×∆ L× f
Dimana : P = Keliling penampang tiang ∆L
= Panjang tiang
f = tahanan geser pada selimut tiang
Untuk pasir : Tanahan geser pasir adalah : ' f = K σ v tan δ
Dimana : K = koefesien tekanan tanah σv’ = tekanan efektif akibat berat tanah = γ ’H ’H δ = sudut geser tanah dengan tiang pancang. Koefesien tekanan tanah K diambil sesuai dengan besar tanah yang dimobilisir saat pemancangan seperti dibawah ini. 1. Untuk Bor pile dan Jetter Pile
K = Ko = 1 − sin φ 2. Untuk Low Displacement driven piles 19
K = Ko → BatasBawah K = 1,4 × Ko → BatasAtas 3. Untuk High Displacement driven piles
K = Ko → BatasBawah K = 1,8 × Ko → BatasAtas Tekanan efektif tanah σv’ akan bertambah dari 0 sampai 15 atau 20 kali diameter tiang. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Biasanya L’ = 15 D a. Besar tahanan geser menurut Meyerhof adalah sebagai berikut : 1. High Displacement driven piles −
2 f av = 2 N (kN / m )
2. Low Displacement driven piles −
f av = N (kN / m 2 ) −
Dimana N adalah rata-rata nilai Standart Penetration Test Besar tahanan geser = Qf adalah :
Q f =
∑ p×∆ L× f
Untuk LEMPUNG : 1. METODA λ Metoda ini dipropos oleh Vijayvergia dan Focht (1972). Asumsi metoda ini tanah yang terdispacemen akibat pemancangan akan menimbulkan tekanan tahan pasif. Tahanan geser adalah fav : 20
− f av = λ σ v + 2Cu Dimana : −
σ v = rata-rata tekanan vertical sepanjang tiang pancang
Cu = Rata-rata kuat geser lempung jenuh ( φ=0o) Untuk menentukan σ’v rata-rata dan Cu rata-rata adalah seperti gambar dibawah ini.
Kuat geser jenuh rata-rata adalah : −
C u =
∑ C ∑ L
ui i
=
C u1 × L1 + C u 2 × L2 + C u 3 × L3 L1 + L2 + L3
Tekanan vertical efektif σ’v rata-rata adalah :
21
