Klasifikasi Pondasi Dalam Deep Foundations Piles Drilled Shafts Other Types Mandrel Driven Shells Auger Cast Piles Pressure Injected Footings Anchors Timber Stell Concrete Composite

PONDASI TIANG

Pondasi Tiang Pancang Pondasi tiang pancang adalah suatu konstruksipondasi yang mampu menahan gaya orthogonal ke sumbu tiang dengan jalan menyerap lenturan.Pondasi tiang pancang dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang pancang yang terdapat di bawah konstruksi dengan tumpuan pondasi. Pelaksanaan pekerjaan pemancangan menggunakan diesel hammer. Sistem kerja diesel Hammer adalah dengan pemukulan sehingga dapat menimbulkan suara keras dan getaran pada daerah sekitar. Itulah sebabnya cara pemancangan pondasi ini menjadi permasalahan tersendiri pada lingkungan sekitar. Permasalahan lain adalah cara membawa diesel hammer kelokasi pemancangan harus menggunakan truk tronton yang memiliki crane. Crane berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan. Namun saat ini sudah ada alat pancang yang menggunakan system hidraulik hammer dengan berat 3 – 7 ton. Pekerjaan pemukulan tiang pancang dihentikan dan dianggap telah mencapai tanah keras jika pada 10 kali pukulan terakhir, tiang pancang masuk ke tanah tidak lebih dari 2 cm.

Berbagai ukuran tiang pancang yang ada pada intinya dapat dibagi dua, yaitu :   Minipile (Ukuran Kecil) Tiang pancang berukuran kecil ini digunakan untuk bangunan-bangunan bertingkat rendah dan tanah relative baik. Ukuran dan kekuatan yang ditawarkan adalah: Berbentuk penampang segitiga dengan ukuran 28 dan 32. Berbentuk bujur sangkar dengan ukuran 20x20 dan 25x25. Tiang penampang segitiga berukuran 28 mampu menopang beban 25 – 30 ton. Tiang penampang segitiga berukuran 32 mampu menopang beban 35 – 40 ton. Tiang bujur sangkar berukuran 20x20 mampu menopang tekanan 30 – 35 ton. Tiang bujur sangkar berukuran 25 x 25 mampu menopang tekanan 40 – 50 ton. Maxipile (Ukuran Besar) Tiang pancang ini berbentuk bulat (spun pile) atau kotak (square pile). Tiang pancang ini digunakan untuk menopang beban yang besar pada bangunan bertingkat tinggi. Bahkan untuk ukuran 50x50 dapat menopang beban sampai 500 ton.

Kelebihan : Karena dibuat dengan system pabrikasi, maka mutu beton terjamin. Bisa mencapai daya dukung tanah yang paling keras. Daya dukung tidak hanya dari ujung tiang, tetapi juga lekatan pada sekeliling tiang. Pada penggunaan tiang kelompok atau grup (satu beban tiang ditahan oleh dua atau lebih tiang), daya dukungnya sangat kuat. Harga relative murah bila dibanding pondasi sumuran. Kekurangan : Untuk daerah proyek yang masuk gang kecil, sulit dikerjakan karena factor angkutan. Sistem ini baru ada di daerah kota dan sekitarnya. Untuk daerah dan penggunaan volumenya sedikit, harganya jauh lebih mahal. Proses pemancangan menimbulkan getaran dan kebisingan.

PONDASI TIANG

BLOK HAMMER PONDASI TIANG

PENYAMBUNGAN PONDASI TIANG

VIBRO (PENGGETAR) PONDASI TIANG

JACKING PILE

PENULANGAN PONDASI TIANG BOR

PENGEBORAN PONDASI TIANG

BEARING PILE Qu = Q b + Qs

Q FRICTION PILE Qu = Qs SKIN FRICTION SKIN FRICTION

Q H

BEBERAPA JENIS PONDASI TIANG

BEBERAPA JENIS PENAMAPANG PONDASI TIANG BETON L B L D L Do Di L

BEBERAPA JENIS PENAMAPANG PONDASI TIANG BAJA BF L B L L Do Di L

KONDISI PONDASI TIANG Swelling soil Stable soil Tanah keras Daerah erosi

METODE PEMSANGAN PONDASI TIANG Kondisi tanah Efek Drop hammer Sangat lunak-agak padat Height displacement Jack-in Boor Pasir batuan padat Low displacement Pit Jetty Pasir krikil lepas Fibro Pasir lepas

ESTIMASI PONDASI TIANG Metode Meyerhof,1976 Qu qp QS D L=Lb ql q’ q’ QP

PADA LAPISAN PASIR LEPAS DIATAS LAPISAN PASIR PADAT MENENTUKAN qp PADA LAPISAN PASIR LEPAS DIATAS LAPISAN PASIR PADAT qp Loose sand ql(l) L Lb 10D ql(d) Dense sand

qp (Lb/D)cr L/D = Lb/D qp = ql

ESTIMASI PONDASI TIANG Metode Vesic, 1977 Qu QS D L=Lb 0 QP

ESTIMASI PONDASI TIANG Metode Janbu, 1976 30.14 18.401

qp = satuan kuat dukung ujung tiang = ’v Nq < 1500kPa atau 150kg/cm2 Coyle & Castello (1981) ’v = tegangan vertikal efektif pada kedalaman z, yang mempunyai nilai konstan setelah z > L’

Kondisi tiang dan tanah Kuat dukung gesek Frictional Resitance, Qs Qs = p L f p = panjang keliling tiang L = kedalaman tiang pada nilai p dan f yang konstan f = satuan tahanan gesek setiap kedalaman z = K’v tang  < 107 kPa atau 1,08 kg/cm2 Tomlinson (1977) K = koefisien tekanan tanah arah lateral ’v = tegangan vertikal efektif pada kedalaman z, yang mempunyai nilai konstan setelah z > L’  = sudut gesek tanah-tiang Qu f L’=15D QS D Pile type K Bored or jetted  K0=1-sin Low-displ. Driven  K0=1-sin to 1.4(1-sin) High-displ. Driven  K0=1-sin to 1.8(1-sin) L Braja M Das (1995) L fl Kondisi tiang dan tanah / Pasir dan beton kasar (cetak insitu) 1 Pasir dan beton halus (pracetak) 0,8 – 1,0 Pasir dan baja kasar 0,7 – 0,9 Pasir dan baja halus (dicat dgn aspal) 0,5 – 0,7 Pasir dan kayu 0,8 – 0,9 Kulhawy (1983)

Untuk high-displacement driven oleh Bhusan, 1962 direkomendasi K tan  = 0.18 + 0,0065Dr dan K = 0,5 + 0,008Dr dimana Dr = relative densety (%) Untuk L’ secara konservatif diambil 15D fav = 2N (kN/m2)  Meyerhof, 1976 N = nilai rata-rata SPT

Kuat gesek dalam Lempung Frictional Resitance in clay, Qs 0,165 Lamdha () Qu ’=17kN/m3 cu = 140kN/m2 D=0,4 L=25m L QS

’=17kN/m3 Cu = 100kN/m2 8m A1=800kN/m 10m A1=850kN/m q1=170kN/m2 sat=21kN/m3 Cu = 120kN/m2 10m A2=1200kN/m 8m A2=1718,08kN/m q2=259,52kN/m2 sat=22kN/m3 Cu = 140kN/m2 12m A3=1680kN/m 12m A3=3991,98kN/m q3=405,8kN/m2 cu =(800+1200+1680)/30 = 122,67kN/m2 ’ = (850+1718,08+3991,98)/30 = 218,669kN/m2

Metode Alfa () Qu ’=17kN/m3 Cu = 140kN/m2 D=0,4 L=25m 0,375 QS

Metode Beta ()  =0,77

HASIL CPT 8d 4d

HASIL SPT Kedlm, m N SN 15 1 3 7 14 2 6 8 4 9 10 19 5 11 22 12 23 13 18 16 26 17 20 27 24 28 29 30 32 34 25 36 38 40 8D 4D

HUBUNGAN N-SPT dengan  Menurut Peck, Hanson dan Thornburn(1974) Nilai , dapat didekati pula dengan menggunakan Persamaan dari Kishida, 1967

Permeabilitas tanah (Darcy, 1956) k mm/det m/hr Butiran kasar 10 100 864 8640 Kerikil halus 0.01 0.864 Pasir halus 0.0001 0.00864 Lanau padat 0.00001 0.000864 lempung berlanau 0.00000001 8.64E-07 Hubungan Dr,  hasil penyelidikan lapangan (Meyerhoff, 1956) Kondisi Kerapatan relatif (Dr) Nilai SPT (N) Nilai CPT (qc)(kg/cm2) Sudut gesek () Sangat tidak padat < 0.2 < 4 < 20 < 30 Tidak padat 0.2 – 0.4 4 – 10 20 – 40 30 – 35 Agak padat 0.4 – 0.6 10 – 30 40 – 120 35 – 40 Padat 0.6 – 0.8 30 – 50 120 – 200 40 – 45 Sangat padat > 0.8 > 50 > 200 > 45

Hubungan n, e, w,  (Terzaghi, 1947) Macam tanah n (%) e w (%) gd (g/cm3) gd (kN/m3) gb (g/cm3) gb (kN/m3) Pasir seragam, tidak padat 46 0.85 32 1.43 14.03 1.89 18.54 Pasir seragam, padat 24 0.51 19 1.75 17.17 2.09 20.50 Pasir berbutir campuran, tidak padat 40 0.67 25 1.59 15.60 1.99 19.52 Pasir berbutir campuran, padat 30 0.43 16 1.86 18.25 2.16 21.19 Lempung lunak sedikit organik 66 1.9 70 1.58 15.50 Lempung lunak sangat organik 75 3 110 Ketinggian air kapiler (Hansbo, 1975) Macam tanah Kondisi longgar (m) Kondisi padat Pasir kasar 0.03 – 0.12 0.04 – 0.15 Pasir sedang 0.12 – 0.50 0.35 – 1.10 Pasir halus 0.30 – 2.00 0.40 – 3.50 Lanau 1.50 – 10.0 2.50 – 12.0 Lempung > 10

LATERALLY LOADED VERTICAL PILES McNulty, 1956 mendefinisikan a > 60cm a < 60cm Tiang ujung bebas (free end pile) Tiang ujung jepit (fixed end pile)

Beban lateral ijin pada tiang vertikal McNulty, 1956 menyarankan Beban lateral ijin pada tiang vertikal Untuk defleksi maks. 6mm dan F = 3 Tipe tiang Kepala tiang Tipe tanah Beban ijin lateral, Lb Kg kN Kayu dia. 30cm Ujung bebas Pasir 1500 682 3 Lempung sedang Ujung jepit 4500 2045 9 4000 1818 8 Beton dia. 40cm Ujung bebas atau jepit 7000 3182 14 Pasir halus 5500 2500 11 5000 2273 10

Perhitungan tahanan beban lateral ultimit Dalam perhitungan ini perlu diketahui : Faktor kekakuan tiang Kompresibilitas tanah Faktor kekakuan untuk modulus tanah kostan , R dengan : K = khd =k1/1.5 = modulus tanah k1 = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi = (tekanan plat/perpindahan horizontal) E = modulus elastis tiang I = momen inersia tiang d = lebar atau diameter tiang Faktor kekakuan untuk modulus tanah tidak kostan , T dengan : K = nhz = modulus tanah kh = nhz /d

Kerapatan relatif (Dr) Nilai cu, k1 Terzaghi, 1955 Konsistensi Satuan Kaku Sangat kaku Keras Kohesi undrained (cu) kN/m2 100 - 200 200 – 400 > 400 kg/cm2 1 – 2 2 – 4 > 4 k1 MN/m3 18 - 36 36 – 72 > 72 kg/cm3 1,8 – 3,6 3,6 – 7,2 > 7,2 k1 rekomendasi 27 54 > 108 2,7 5,4 > 10,8 Niliai nh untuk tanah granuler (c = 0) Kerapatan relatif (Dr) Satuan Tak padat Sedang Padat Pasir kering atau lembab kN/m3 2425 7275 19400 Terzaghi Pasir terendam air 1386 5300 4850 16300 11779 34000 Reese dkk

Modulu tanah (K) bertambah dengan kedalaman Modulu tanah (K) konstan Nilai nh untuk tanah kohesif (Paulos dan Davis, 1980) Tanah Referensi nh (kN/m3) Lempung terkonsolidasi normal lunak Reese dan Matlock (1956) 166-3518 Davisson-Prakash (1963) 277-554 Lempung terkonsolidasi normal organik Peck dan Davisson (1962) 111-277 Davisson (1970) 111-831 Gambut 55 Wilson dan Hilts (1967) 27,7-111 Loess Bowles (1968) 8033-11080 Kriteria tiang kaku dan tidak kaku (Tomlinson, 1977) Tipe tiang Modulu tanah (K) bertambah dengan kedalaman Modulu tanah (K) konstan Kaku (ujung bebas) L ≤ 2T L ≤ 2R Tidak kaku (ujung bebas) L ≥ 4T L ≥ 3,5R

TIANG KAKU H e M = He P0 Z X L PL

TIANG PANJANG (Brinch Hansen, 1961) dengan : p0 = tekanan overburden vertikal c = kohesi Kq, Kc = faktor fungsi dari  dan z/d H e e zf x Ujung jepit L Diagram tekanan Gaya lintang Momen

TIANG PANJANG (Broms, 1964) Tahanan ultimit tiang yang terletak pada tanah kohesif atau lempung ( = 0) akan bertambah mulai dari kedalaman 2cu sampai 8-12cu x diameter tiang:

SOAL 30,5 kN 90,9kN 955kNm 1,5B f su =175kPa Mmax D g 9suB B = 1000mm

Diketahui : Menghitung Dmin : Menghitung Daya Dukung: Menghitung Mmax :

SOAL 30,5 kN 90,9kN 955kNm 1,5B f su =175kPa Mmax D g 9suB B = 1000 mm

Menghitung Dmin : Menghitung Mmax :

Tahanan ultimit tiang yang terletak pada tanah nonkohesif atau granuler (c = 0) Broms menggunakan :

PENURUNAN s = s1 + s2 + s3 =0,5 =0,5 =0,67 Vesic, 1977 Akibat beban vertikal yangbekerja sebesar Qw , akan terjadi penuruanan sebesar : s = s1 + s2 + s3 Dimana s1 = penurunan tiang pondasi s2 = penurunan pada ujung pile s3 = penurunan pada dinding tiang =0,5 =0,5 =0,67 Soil type Driven pile Bored pile Sand 0,02-0,04 0,09-0,18 Clay 0,02-0,03 0,03-0,06 Silt 0,03-0,05 0,09-0,12

Contoh Pondasi tiang panjang 40 fit dipancang dalam tanah pasir, dengan penampang segi empat 12 in x 12 in. Beban vertikal yang ditahan 80 kip, yang didukung oleh gesek dinding sebesar 54 kip. Ep = 3 x 106 lb/in2, Es = 4500 lb/in2, dan μs = 0,3, berapa penurunan elastik yang terjadi

Typical Factors of Safety for Design of Deep Foundations for Downward Loads Classification of Structure Acceptable Probability of Failure Design Factor of Safety Good Control Normal Control Poor Control Very Poor Control Monumental 10-5 2,3 3,0 3,5 4,0 Permanent 10-4 2,0 2,5 2,8 Temporary 10-3 1,4 Expanded from Reese and O’Neill, 1989

Rumus Dinamik Rumus dinamik digunakan untuk pendekatan perhitungan kekuatan/kapasitas dukung pondasi tiang pancang tunggal, dengan data  dari: Tipe dan spesifikasi alat pancang Jenis dan spesifikasi tiang pancang Data pemancangan (tinggi jatuh/ram stroke, panjang tiang tertanam, final set dan rebound, dsb) Koefisien empiris yang berbeda untuk tiap rumusan dinamik Seluruh rumus dinamik merupakan rumus-rumus empiris, yang berarti mengandung konstanta-konstanta empiris yang nilainya bergantung pada asumsi dan kondisi pada saat rumus tersebut dibuat dan dikembangkan dari hasil pemantauan perhitungan dan percobaan yang dilakukan dalam rentang waktu tertentu. Sampai saat ini belum ada rumus dinamik yang merupakan rumus analitis murni yang bisa mendekati dan konsisten dalam segala situasi dan kondisi pemancangan.  Beberapa rumus dinamik yang banyak dipakai : Modified Engineering News Record (ENR) Formula Eytelwein Formula Modified Hiley Formula Gates Formula  Pacific Coast Uniform Building Code (PCUBC) Formula Beberapa manual atau spesifikasi alat pancang menyertakan rumus dinamik yang direkomendasikan untuk alat yang bersangkutan, dapat dipakai dan dilakukan cross check dengan rumus-rumus lain.

Hitungan Daya Dukung dengan Kalendering (Rumus Hiley) Kapasitas daya dukung tiang pancang dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus dinamis (Hiley). Sebenarnya dalam hitungan kalendering bisa digunakan rumus lain tapi rumus hiley lebih sering digunakan. R      = Kapasitas daya dukung batas (ton) W     = Berat palu atau ram (ton) P       = Berat tiang pancang (ton) H      = tinggi jatuh ram (cm) S       = Penetrasi tiang pancang pada saat penumbukan terakhir, atau “set” (cm) K      = Rata-rata Rebound untuk 10 pukulan terakhir (cm) N      = Koefisien restitusi*    0,4-0,5   untuk palu besi cor, tiang beton tanpa helm    0,3-0,4 untuk palu kayu (landasan kayu)    0,25-0,3 untuk tiang kayu

Untuk menentukan berat ram bisa dilihat pada spesifikasi alat Untuk menentukan berat ram bisa dilihat pada spesifikasi alat. Biasanya dituliskan berat piston misalkan 2,5Ton atau 3,5 Ton. Sedangkan untuk mengetahui tinggi jatuh ram dengan cara melihat ring yang tampak saat pemukulan dan mengkonversikan ke table dan mengetahui jenis hammer yang dipakai misal K25 atau K35. Misalkan saat kalendering ring yang muncul E sedangkan tipe hammer K25 maka tinggi jatuh ram adalah 2.197 mm = 219,7 cm.  Note : Ram stroke must not be allowed to excued the following amount in any circumstance. (K13=2,850mm K25/K35/K45=3,00mm Operation by max ram stroke should be limited to final set of the pile. For continuous driving except at final penetration, ram stroke should not exceed 2,500 mm Ram stroke, mm K13 K25 K35 K45 O 1,195 1,067 1,048 1,173 A 1,729 1,742 1,716 1,775 B 1,804 1,862 1,866 1,950 C 1,962 1,992 2,016 2,125 D 2,026 2,097 2,066 2,195 E 2,118 2,197 2,166 2,295 F 2,297 2,266 2,395 G 2,695 3,097 2,966 2,955 H 2,787 3,197 3,066 3,055

Menentukan S dan K dari millimeter kalendering: Dari grafik diambil yang 10 pukulan atas. S dari 10 pukulan terakhir adalah 2cm. jadi S = 2/10 = 0.2 cm. Sedangkan reboundnya (K) ada 10. Diambilkan rata-rata K. dari grafik terbaca K sekitar : 0.9cm.

Setelah itu daya dukung mendapatkan factor koreksi yaitu: Efisiensi palu (ef)** : ef = 0,8-0,9  untuk diesel hammer ef = 0,7-0,9  untuk drop hammer ef= 0,7-0,85 untuk single/double acting hammer Faktor aman (SF)*** : SF = 3 untuk permanen load SF = 1 untuk temporary load Jadi daya dukung yang dipakai: Rpakai  = ef.R.(1/SF)

W     = Berat palu atau ram = 2 ton P       = Berat tiang pancang = 0,4x0,4x12x2,4=4,608 ton H      = tinggi jatuh ram = 100 cm S       = Penetrasi tiang pancang pada saat penumbukan terakhir, atau “set” = 0,2 cm K      = Rata-rata Rebound untuk 10 pukulan terakhir = 0,9 cm N      = Koefisien restitusi =0,45 R      = Kapasitas daya dukung batas (ton)   

PERALATAN PDA TEST terdiri dari : 1. Pile Driving Analyzer ( PDA ), 2 PERALATAN PDA TEST  terdiri dari : 1. Pile Driving Analyzer ( PDA ), 2. Dua (2) strain transducer. 3. Dua (2) accelerometer 4. Kabel Penghubung.

CAse Pile Wave Analysis Program (CAPWAP®) Adalah suatu program dengan metode yang memadukan persamaan gelombang dan model tanah dengan metode pengukuran CASE (CASE METHODS) yang berfungsi untuk menganalisa dan memperkirakan distribusi dan besarnya gaya perlawanan tanah total disepanjang tiang berdasarkan modelisasi sistem tiang tanah dengan tampilan grafik beban settlement.