BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan era perkembangan dan kemajuan teknologi saat ini, banyak

ditemukan jenis - jenis konstruksi dengan berbagai spesifikasi, fungsi serta

pemanfaatannya, seperti bangunan tingkat tinggi, jalan layang, jembatan,

bendungan dan bangunan konstruksi lainnya. Dasar dari sebuah bangunan adalah

pondasi sebagai dasar untuk memikul seluruh beban bangunan dan seluruh beban

yang ada diatasnya, maka diperlukan sebuah pondasi yang kuat dan kokoh.

Pondasi yang umum digunakan adalah pondasi tiang pancang. Pondasi ini

merupakan salah satu jenis pondasi dalam yang memiliki fungsi untuk

menyalurkan beban struktur ke lapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas

daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah.

Pondasi Dalam adalah pondasi yang kedalamannya lebih dari 2 meter dan

digunakan untuk menyalurkan beban bangunan melewati lapisan tanah yang

lemah dibagian atas ke lapisan bawah yang lebih keras, serta biasa digunakan

pada bangunan – bangunan bertingkat. Pondasi dalam memiliki fungsi untuk

melimpahkan beban ke tanah dibawahnya, utamanya untuk tanah lunak atau

beban berat. Pondasi dalam terdapat beberapa jenis antara lain pondasi tiang

pancang dan pondasi sumuran.

Dalam setiap bangunan, pondasinya harus direncanakan dengan baik,

karena jika pondasi tidak direncanakan dengan benar akan ada bagian yang

mengalami penurunan yang lebih besar dari bagian sekitarnya. Penurunan yang

terjadi tersebut terjadi karena penambahan beban diatas suatu permukaan tanah

sehingga mengalami pemampatan.

Oleh karena itu perlu adanya pemahaman lebih mengenai apa itu pondasi

tiang, jenis pondasi tiang, dan bagaimana penurunan pondasi tiang. Diharapkan

dengan adanya makalah ini pembaca dapat lebih mengerti mengenai penurunan

pondasi tiang dan dapat mengantisipasi dampak penurunan tersebut.

1

1.2 Rumusan Masalah

Dalam makalah ini disusun beberapa rumusan masalah antara lain :

1. Apakah pengertian pondasi tiang serta fungsinya ?

2. Apa saja jenis – jenis dari pondasi tiang ?

3. Bagaimana terjadinya penurunan pondasi tiang ?

4. Bagaimana contoh kasus penurunan dari pondasi tiang ?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui pengertian dari pondasi tiang serta fungsinya.

2. Untuk mengetahui jenis – jenis dari pondasi tiang.

3. Untuk mengetahui terjadinya penurunan pondasi tiang.

4. Untuk mengetahui contoh kasus penurunan pondasi tiang.

2

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Pondasi Tiang Serta Fungsi

Pondasi tiang adalah pondasi yang mampu menahan gaya orthogonal ke

sumbu tiang dengan jalan menyerap lenturan. Pondasi tiang dibuat menjadi satu

kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang yang terdapat di bawah

konstruksi, dengan tumpuan pondasi ( Ir. Suyono Sosrodarsono, Kazuto

Nakazawa, 2000 ).

Pondasi tiang dipergunakan bila lapisan-lapisan bagian atas tanah begitu

lembek, dan kadang-kadang diketemukan keadaan tanah dimana lapisan keras

sangat dalam sehingga pembuatan dan pemancangan tiang sampai lapisan tersebut

sukar dilaksanakan. Dalam hal ini mungkin dapat dipergunakan friction pile yaitu

tiang yang tertahan oleh perlekatan antara tiang dengan tanah, tiang semacam ini

disebut juga dengan tiang terapung ( floating piles ).

Fungsi dari pondasi tiang yaitu untuk memikul beban dari struktur atas,

menahan gaya angkat (up-lift force) pada pondasi, memadatkan tanah pasiran

dengan cara penggetaran. mengurangi penurunan, memperkaku tanah dibawah

pondasi mesin, mengurangi amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari system,

memberikan tambahan faktor keamanan, khususnya pada kaki jembatan yang

dikhawatirkan mengalami erosi, serta menahan longsoran atau sebagai soldier

piles.

2.2 Jenis – jenis dari Pondasi Tiang

Pondasi tiang di klasifikasikan dalam dua jenis antara lain sebagai berikut :

2.2.1 Pondasi Tiang Pancang

Sebuah tiang yang dipancang kedalam tanah sampai kedalaman yang

cukup untuk menimbulkan tahanan gesek pada selimutnya atau tahanan ujungnya

disebut pondasi tiang pancang.

3

Pondasi tiang pancang dipergunakan pada tanah yang lembek,tanah

berawa dengan kondisi daya dukung tanah kecil, kondisi air tanah tinggi dan

tanah keras pada posisi yang sangat dalam. Bahan yang digunakan dalam pondasi

tiang pancang bambu. Kayu besi, baja maupun beton bertulang.

Gambar 2.1 Pondasi Tiang Pancang

2.2.2 Pondasi Tiang Bor

Pondasi Tiang bor merupakan salah satu jenis pondasi yang merupakan

bagian dari konstruksi yang terbuat dari beton dan tulangan baja. Sebuah tiang bor

dikonstruksikan dengan cara penggalian sebuah lubang bor yang kemudian diisi

dengan memberikan penulangan terlebih dahulu.

Fungsi pondasi ini untuk mentransfer beban-beban dari atas kelapisan

tanah. Bentuk distribusi beban dapat berbentuk beban vertikal melalui dinding

tiang. Dengan kata lain daya dukung tiang dapat dikatakan merupakan kombinasi

tahan selimut dengan tahanan ujung tiang.

2.3 Penurunan Pondasi Tiang

Suatu pondasi dapat terjadi penurunan jika lapisan tanah akibat adanya

beban luar, pemompaan air, adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel,

keluarnya air atau udara didalam pori dari tanah yang disertai berkurangnya

4

volume. Begitu pula dengan pondasi tiang, jika daya dukung tiang lebih kecil

dibandingkan tanah maka terjadi penurunan. Tiang dimasukkan dalam lapisan

lempung maka perlawanan ujung akan jauh lebih kecil daripada perlawanan

akibat perlekatan antara tiang dan tanah maka perlawanan ujung akan jauh lebih

kecil daripada perlawanan akibat perlekatan antara tiang dan tanah.

Daya dukung tiang adalah kombinasi tahanan selimut dan tahanan ujung

tiang, untuk mendukung konstruksi, bila lapisan tanah kuat terletak sangat dalam,

juga untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, terutama

bangunan tingkat yang dipengaruhi gaya – gaya penggulingan akibat beban angin

(Hardiyatmo,2002).

Terdapat 2 komponen yang harus dipertimbangkan dalam masalah

penurunan pada pondasi tiang, yaitu (a) penurunan elastik dan (b) penurunan

konsolidasi. Penurunan elastik mencakup sifat elastik tanah maupun tiang itu

sendiri. Oleh karena itu penurunan elastik tiang kelompok bergantung pada

penurunan elastik tiang tunggal. Penurunan total pondasi tiang merupakan jumlah

penurunan tiang kelompok baik elastik maupun konsolidasi.

2.3.1 Pondasi Tiang Tunggal

Penurunan Elastik Tiang Tunggal

Penurunan tiang di bawah beban kerja vertikal (Qw) disebabkan oleh tiga

faktor berikut ini:

dimana

s = penurunan tiang total

s1 = penurunan batang tiang

s2 = penurunan tiang akibat beban titik

s3 = penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang

Adapun langkah untuk menentukan s1, s2, dan s3 adalah sebagai berikut

Jika diasumsikan bahwa bahan tiang adalah elastik, maka deformasi

batang tiang dapat dievaluasi dengan menggunakan prinsip-prinsip mekanika

bahan:

5

Besarnyaζ bergantung pada sifat distribusi tahanan kulit sepanjang batang

tiang. Jika distribusi f adalah seragam atau parabola, seperti diperlihatkan pada

Gambar 1(a) dan (b), ζ adalah 0.5. Namun untuk distribusi f dalam bentuk

segitiga [Gambar 1(c)], nilaiζ sekitar 0.67 (Vesic, 1977).

Gambar 2.2. Jenis distribusi tahanan kulit sepanjang tiang

Penurunan tiang yang ditimbulkan oleh beban pada ujung tiang dapat dinyatakan

dalam bentuk yang sama seperti yang diberikan dalam pondasi dangkal :

Untuk tujuan praktis, Iwp dapat ditentukan sama dengan α r

sebagaimana digunakan pada penurunan elastik pondasi dangkal. Dalam keadaan

6

tidak adanya hasil eksperimen, nilai modulus Young dan nisbah Poisson dapat

diperoleh dari Tabel 2.1

Tabel 2.1 Parameter elastik tanah

Vesic (1977) juga mengajukan suatu metode semiempiris untuk

menentukan besarnya penurunan s2 . Metode itu dapat dinyatakan dalam rumus

berikut:

Nilai-nilai Cp untuk berbagai jenis tanah diberikan pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Nilai tipikal Cp (dari Design pf Pile Foundation by A.S. Vesic, 1977)

Penurunan tiang yang ditimbulkan oleh pembebanan pada kulit tiang dapat

diberikan dengan rumus berikut:

7

Perlu dicatat bahwa suku Qws / pL pada persamaan di atas adalah nilai

rata-rata f disepanjang batang tiang. Faktor pengaruh Iws dapat dinyatakan dengan

sebuah hubungan empiris yang sederhana sebagai (Vesic, 1977)

Vesic (1977) juga mengajukan sebuah hubungan empiris sederhana untuk

menentukan s3 sebagai

Dimana Cs =

Sedangkan nilai Cp didapat dari tabel 2.2

2.3.2 Pondasi Kelompok Tiang

Penurunan sebuah tiang pancang kelompok didefinisikan sebagai

perpindahan titik tiang pancang yang diakibatkan oleh peningkatan tegangan pada

lapisan dasar sedalam pemancangan tiang pancang dengan sifat elastisitas

tanahnya ditambah pemendekan elastis tiang akibat pembebanan. Untuk tiang

pancang gesekan perpindahan titik merupakan kuantitas penting yang

menyebabkan penurunan.

Gambar 2.3 Skema Pondasi Tiang Kelompok

Untuk tiang pancang dukung titk maka perpindahan titik relatif lebih kecil

sedangkan perpindahan utama adalah pemindahan elastis dari tiang pancang.

Metodologi yang digunakan untuk mencari nilai penurunan berikut memberikan

8

sejumlah kontrol terhadap analisis ( Joseph E. Bowles, Analisis dan Desain

Pondasi ) :

- Menentukan sistem tanah – tiang pancang untuk menghitung tegangan tanah

dengan menggunakan pemecahan Mindlin. Di sini diasumsikan bahwa sepanjang

tiang, tiang pancang mengalami gesekan kulit yang kontan. Sehingga dapat

digunakan tabel koefisien tegangan untuk gesekan kulit konstan

Gambar 2.4. Sistem tanah tiang pancang untuk menghitung tegangan tanah dengan menggunakan pemecahan Mindlin untuk kasus gesekan kulit yang konstan.

N = r / D = s / 2DDimana:N = perbandingan persebaran terhadap dalamnya pemancanganr = besar penyebaran teganganD = dalam pemancanganS = jarak antara tiang pancang

M = z / DDimana:z = kedalaman yang ditinjau akibat pengaruh tekanan tiangD= kedalaman pemancangan

Dengan nilai N dan beberapa nilai M = z / D kita mendapakatka tabel

untuk mengetahui nilai Kz pada suatu titik tengah antara dua pancang dengan

interpolasi tabel yang ada. Dengan memperkirakan nilai Poisson tanah untuk

lanau = 0.3 ( Bowles,1977 ).

9

Tabel 2.3. Nilai – nilai koefisien untuk gesekan kulit uniform – nilai banding poisson = 0.3

Menghitung tegangan rata –rata untuk kedalaman D di bawah tiang pancang dan

penurunan yang bersangkutan. Diasumsikan bahwa hanya ada dua tiang pancang.

σ = 2 P Kz/D2

Dimana:

σ = tegangan rata – rata

D = kedalaman pemancangan

Kz = nilai nilai koefisien untuk gesekan kulit

P = beban akibat berat sendiri trucuk bambu

Penurunan Elastik Kelompok Tiang

Hubungan yang paling sederhana untuk penurunan tiang kelompok

diberikan oleh Vesic (1969) sebagai

Untuk tiang kelompok di dalam pasir atau kerikil, Meyerhof (1976)

menggagas hubungan empiris berikut untuk penurunan elastik.

10

Dengan cara yang sama, penurunan tiang kelompok dapat juga

dihubungkan dengan CPT sebagai

dimana: qc = nilai CPT rata-rata pada daerah penurunan.

Penurunan Konsolidasi Kelompok Tiang

Penurunan konsolidasi kelompok tiang di tanah lempung dapat dihitung

dengan menggunakan metode distribusi tegangan 2:1. Prosedur perhitungan

menggunakan langkah-langkah berikut ini:

(1) Misalkan panjang tiang yang tertanam adalah L. Kelompok tiang

menderita beban total Qg . Jika kepala tiang berada di bawah permukaan tanah

asli, Qg adalah sama dengan beban total dari bangunan atas (superstructure)

yang diterima tiang dikurangi dengan berat efektif tanah di atas tiang kelompok

yang dibuang oleh penggalian.

(2) Asumsikanlah bahwa beban Qg akan disalurkan ke tanah mulai dari

kedalaman (2/3 L) dari puncak tiang, seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.5

Puncak tiang adalah pada kedalaman z = 0. Beban Qg tersebar sepanjang garis 2

vertikal : 1 horizontal dari kedalaman ini. Garis aa’ dan bb’ adalah garis 2:1.

11

Gambar 2.5 Penurunan konsolidasi tiang kelompok

(3) Hitunglah peningkatan tegangan yang timbul di tengah-tengah setiap

lapisan tanah dengan beban Qg :

Sebagai contoh, dalam Gambar 2 untuk Lapisan No. 2, zi = L1/2 .

Sama juga halnya dengan Lapisan No. 3, z i = L1 + L2 / 2 ; dan untuk Lapisan

No. 4, zi = L1 + L2 + L3/2 . Namun tidak akan ada peningkatan tegangan pada

12

Lapisan No. 1, karena berada di atas bidang horizontal (z = 0) dimana distribusi

tegangan pada tanah dimulai.

(4) Menghitung penurunan untuk masing-masing lapisan akibat adanya

peningkatan tegangan pada lapisan itu. Besarnya penurunan dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan penurunan konsolidasi satu dimensi untuk

lempung terkonsolidasi normal dan terkonsolidasi lebih.

Untuk lempung terkonsolidasi normal:

Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan:

Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan:

(5)

Penurunan konsolidasi total tiang kelompok menjadi

13

Penurunan konsolidasi tiang disamping yang sudah diuraikan di atas bisa

juga dipicu oleh pengisian tempat di sebelah konstruksi, beban di dekat lantai, dan

juga turunnya muka air tanah.

2.4 Contoh Kasus Penurunan Pondasi Tiang

Tiang kelompok di dalam tanah lempung seperti pada Gambar 1.

Tentukanlah penurunan konsolidasi tiang kelompok. Semua lapisan lempung

adalah terkonsolidasi normal.

Penyelesaian

a. Perhitungan penurunan lapisan lempung 1

14

Untuk lempung terkonsolidasi normal

b. Perhitungan penurunan lapis 2

c. Perhitungan penurunan lapis 3

Maka penurunan total menjadi

15

BAB 3

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa pondasi tiang adalah pondasi

yang mampu menahan gaya orthogonal ke sumbu tiang dengan jalan menyerap

lenturan. Pondasi tiang dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan

menyatukan pangkal tiang yang terdapat di bawah konstruksi, dengan tumpuan

pondasi.

Fungsi dari pondasi tiang yaitu untuk memikul beban dari struktur atas,

menahan gaya angkat (up-lift force) pada pondasi, memadatkan tanah pasiran

dengan cara penggetaran. mengurangi penurunan, memperkaku tanah dibawah

pondasi mesin, mengurangi amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari system,

memberikan tambahan faktor keamanan, khususnya pada kaki jembatan yang

dikhawatirkan mengalami erosi, serta menahan longsoran atau sebagai soldier

piles.

Terdapat 2 komponen yang harus dipertimbangkan dalam masalah

penurunan pada pondasi tiang, yaitu (a) penurunan elastik dan (b) penurunan

konsolidasi. Penurunan elastik mencakup sifat elastik tanah maupun tiang itu

sendiri. Oleh karena itu penurunan elastik tiang kelompok bergantung pada

penurunan elastik tiang tunggal. Penurunan total pondasi tiang merupakan jumlah

penurunan tiang kelompok baik elastik maupun konsolidasi.

Penurunan sebuah tiang pancang kelompok didefinisikan sebagai

perpindahan titik tiang pancang yang diakibatkan oleh peningkatan tegangan pada

lapisan dasar sedalam pemancangan tiang pancang dengan sifat elastisitas

tanahnya ditambah pemendekan elastis tiang akibat pembebanan. Untuk tiang

pancang gesekan perpindahan titik merupakan kuantitas penting yang

menyebabkan penurunan.

16