DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
10
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karya Ilmiah Sebelumnya dan Sejenis
Tabel 2. 1 Karya Ilmiah Sebelumnya dan Sejenis
2.2 Definisi Fondasi
Struktur bawah adalah seluruh bagian struktur gedung atau bangunan yang
berada di bawah permukaan tanah. Struktur bawah mempunyai peranan yang sangat
penting bagi sebuah sistem struktur yaitu menahan beban dari struktur atas. Struktur
bawah bangunan fondasi terdiri dari fondasi dan tanah pendukung fondasi. Bowles
(1988) dalam Analisis dan Desain Fondasi diterjemahkan mengemukakan bahwa,
fondasi ialah bagian dari suatu sistem rekayasa yang berfungsi meneruskan beban
yang di topang oleh fondasi dan beratnya sendiri kepada dan ke dalam tanah dan
batuan yang terletak di bawahnya. Menurut Hardiyatmo dalam Analisis dan
Perancangan Fondasi (2011), mengemukakan bahwa fondasi adalah bagian
terendah dari bangunan yang meneruskan beban bangunan ke tanah atau batuan
yang ada di bawahnya.
2.3 Macam – Macam Fondasi
Bentuk fondasi ditentukan oleh berat bangunan dan keadaan tanah di sekitar
bangunan, sedangkan kedalaman fondasi ditentukan oleh letak tanah padat yang
mendukung fondasi. Berdasarkan letak tanah keras dan perbandingan kedalaman
fondasi dengan lebar fondasi, dibagi menjadi 2 jenis fondasi, yaitu fondasi dangkal
dan fondasi dalam.
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
11
2.3.1. Fondasi Dalam
Fondasi dalam adalah fondasi yang didirikan di permukaan tanah dengan
kedalaman tertentu dimana daya dukung dasar fondasi dipengaruhi oleh beban
struktural dan kondisi permukaan tanah, fondasi dalam yang biasanya di
laksanakan pada tanah dengan kedalaman lebih dari 3m di bawah elevasi
permukaan tanah. Fondasi jenis ini mendukung struktur bangunan yang
memiliki berat bangunan yang besar dan memiliki banyak lantai. Tiang-tiang
tersebut disatukan oleh poer/Pile cap. Fondasi ini juga dipakai pada bangunan
bentangan yang cukup lebar (jarak antar kolom 6m) dan bangunan bertingkat.
Jenis fondasi dalam diantaranya fondasi bored pile dan fondasi tiang pancang.
2.4 Fondasi Tiang Pancang
Gambar 2. 1 Tiang Pancang
Sumber: Bowles, 1991
Fondasi tiang pancang (pile foundation) adalah bagian dari struktur yang
digunakan untuk menerima dan mentransfer (menyalurkan) beban dari struktur atas
ke tanah penunjang yang terletak pada kedalaman tertentu. Metode
pemancangannya yaitu dipukul, dibor atau didongkrak ke dalam tanah dan
dihubungkan dengan pile cap (poer). Tergantung juga pada tipe tanah, material dan
karakteristik penyebaran beban tiang pancang diklasifikasikan berbeda-beda.
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
12
2.4.1 Macam–Macam Tiang Pancang
Macam–macam tiang pancang berdasarkan material yaitu tiang pancang
kayu, tiang pancang baja, tiang pancang beton. Sedangkan berdasarkan
pelaksanaannya yaitu precast dan cast in place.
Precast renforced concrete pile adalah tiang pancang dari beton
bertulang yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), dibuat ditempat
lain (pabrik), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan dipancangkan.
Tiang pancang ini dapat memikul beban yang besar (>50 ton untuk setiap tiang),
hal ini tergantung dari dimensinya. Penampangnya dapat berbeda–beda seperti
pada gambar di bawah ini:
Gambar 2. 2 Tiang pancang beton precast concrete pile
Sumber: Bowles, 1991
Berikut ini adalah beberapa kelebihan dari precast yaitu:
a. Kekuatan dan kualitas tinggi
b. Daya tahan lebih lama
c. Ketahanan beban lateral yang lebih tinggi
d. Mudah di susun pada saat di lokasi proyek
e. Ekonomis
f. Lebih ringan
Berikut ini adalah beberapa kelebihan dari spun pile yaitu:
a. Ekonomis, volume concrete yang di gunakan akan lebih sedikit jika di
bandingkan oleh jenis tiang pancang lain yang memiliki bearing area yang
sama.
b. Dibuat dengan menggunakan proses spinning yang mengakibatkan
homogenitas dan kepadatan concrete.
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
13
c. Easy handling, mudah digunakan pada saat pemancangan dilakukan.
d. Lebih ringan, transportasi akan lebih hemat biaya.
Spun pile sepatu pensil precast beton :
a. Mudah menembus lapisan tanah yang tidak seragam, biasanya terdapat
boulder atau gravel.
b. Mudah mengalami pergeseran posisi kelurusan tiang saat memancang
menembus lapisan yang terdapat boulder/gravel.
c. Pada saat tiang duduk dilapisan tanah yang cukup keras, jika terjadi over
driving sepatu tiang akan mudah pecah.
Spun pile sepatu plat baja mamira:
a. Tidak mengalami pergeseran saat memancang menembus lapisan
boulder/gravel.
b. Ujung sepatu tiang pancang relatif lebih tahan terhadap kegagalan akibat
overdriving.
c. Lapisan datar pada sepatu membuat tahanan pada tiang untuk berpenetrasi.
Beberapa kegunaan fondasi tiang pancang, yaitu:
a. Menahan beban konstruksi dengan baik
b. Memadatkan endapan tanah yang lepas bebas ketika terjadi perpindahan
tiang pancang dan getaran saat pemancangan
c. Penguat keamanan bangunan, meningkatkan keamanan bangunan dari
berbagai faktor yang akan merusaknya.
Beberapa kelebihan fondasi tiang pancang, yaitu:
a. Terjamin kekuatannya, fondasi tiang terbuat dari beton terbaik sehingga
mempunyai tegangan yang terjamin kekuatannya
b. Meminimalisir galian, karena pengaplikasian tiang pancang tidak
dipengaruhi tinggi muka air tanah
c. Mirip seperti fiction pile
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
14
d. Tahan lama, karena material tiang pancang dapat awet hingga puluhan
tahun.
Beberapa kekurangan pada pelaksanaan fondasi tiang pancang, yaitu:
a. Bobotnya sangat berat dan dimensinya rata-rata berukuran besar
b. Waktu produksi yang lama, di karenakan pada saat pembuatannya kualitas
beton harus dipastikan agar tingkat kekerasannya maksimal
c. Proses produksi rumit, hal ini timbul karena proses pembuatan tiang
pancang harus dipastikan sesempurna mungkin tanpa adanya kesalahan seperti
soal material serta ukurannya.
2.5 Penyelidikan Tanah
Perencanaan fondasi diawali dengan pekerjaan penyelidikan tanah yang
bertujuan untuk mendapatkan informasi mengenai kondisi dan karakteristik lapisan
tanah. Pekerjaan penyelidikan tanah yang dilakukan untuk perencanaan fondasi
pada proyek ini menyajikan data faktual yang diperoleh dari lapangan (lokasi
pembangunan) dan hasil pengujian di laboratorium. Lingkup pekerjaan
penyelidikan tanah antara lain:
1. Penyelidikan Lapangan
Penyelidikan tanah pada proyek ini menggunakan tiga pengujian, antara
lain:
a. Pengujian Sondir Lapangan (Cone Penetration Test)
b. Pengambilan contoh tanah tak terganggu (UDS/ Undi strubed Sample)
c. Pengujian SPT (Standard Penetration Test)
Pengujian SPT dilakukan bersamaan dengan pemboran inti tanah dengan
menggunakan mesin bor. Jumlah dan kedalaman pemboran sangat bergantung
kepada kondisi di lapangan. Setiap titik pemboran perlu menyajikan diagram
Boring Log. SPT ini dilakukan untuk setiap kedalaman kelipatan 2m.
Menggunakan hammer dengan berat 63,5 kg dan tinggi jatuh 75cm. Cara kerja
pengujian ini adalah dengan menghitung jumlah pukulan palu pemukul yang
diperlukan untuk mendesak tabung split spoon sampler berdiameter 2 inch
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
15
sedalam 45cm. Perhitungan jumlah pukulan dilakukan sebanyak 3 kali yaitu
setiap penetrasi 15cm. Nilai SPT didapat dengan menjumlahkan jumlah
pukulan yang di perlukan pada 15cm penetrasi kedua dan ketiga. Pemboran
umumnya harus dilakukan hingga kedalaman dimana lapisan tanah keras
(umumnya diasumsikan jika nilai N-SPT > 50) telah dicapai beberapa meter.
Gambar 2. 3 Statigrafi Tanah Area C
Sumber: PT. PP,2020
2. Pengujian Tanah di Laboratorium
Penelitian tanah di laboratorium juga perlu dilakukan selain penyelidikan
tanah di lapangan, karena untuk menentukan index properties (sifat fisis) dan
engineering properties (sifat mekanis).
Hasil akhir dari pekerjaan penyelidikan tanah adalah berupa interpretasi
pelapisan tanah pada seluruh area tanah yang diselidiki (statigrafi) dan juga
dapat parameter tanah. Dengan adanya statigrafi, maka selanjutnya perencanaan
fondasi dapat dilakukan setelah analisis struktur atas selesai dikerjakan dan
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
16
beban yang akan diterima fondasi ditentukan. Sesudah mendapatkan output
beban dari struktur atas dan hasil penyelidikan tanah, maka selanjutnya dapat
merencanakan suatu fondasi seperti fondasi tiang pancang karena sesuai dengan
tinjauan penulis dalam penyusunan tugas akhir ini.
2.6 Pembebanan Struktur Atas
Pada suatu bangunan terdapat beban yang bekerja pada struktur bangunan,
dalam perancangan struktur bawah, terlebih dahulu harus diketahui beban dari
struktur atas yang akan dipikul oleh fondasi. Untuk melakukan perhitungan struktur
atas Tower Andalusia dilakuakan pemodelan struktur atas dengan menggunakan
software ETABS 2013. Kolom, sloof, dan balok dimodelkan sebagai element frame
sedangkan pelat dimodelkan sebagai element shell. Pemodelan pada software
ETABS 2013 mengacu dari shop drawing yang didapatkan dari proyek. Beban-
beban yang diinput pada pemodelan tersebut terdiri dari beban hidup, beban mati
tambahan dan beban gempa. Untuk penentuan beban yang akan digunakan
disesuaikan dengan dokumen perencanaan proyek. Beban tersebut mengacu pada
dengan SNI 1727-2013 tentang “Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan
Gedung dan Struktur lain” dan SNI 1726 – 2012 tentang “Tata Cara Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung”. Beban-
beban yang bekerja pada struktur bangunan dapat dikelompokkan berdasarkan arah
kerjanya, beban yang bekerja pada struktur suatu bangunan dapat dibagi menjadi
dua, yaitu:
1. Beban Vertikal (Gravitasi)
a. Beban mati (DL)
Beban mati yaitu beban atau berat semua bagian dari suatu gedung
dengan besar yang konstan dan berada pada posisi yang sama setiap saat.
Beban ini terdiri dari berat sendiri struktur dan beban lain yang melekat pada
struktur secara permanen. Termasuk dinding, lantai, atap, plafon, serta beban
mati tambahan seperti finishing, dan komponen arsitektural dan structural
lainnya serta mesin–mesin dan peralatan tetap yang merupakan bagian yang
tak terpisahkan dari gedung. Mengacu pada standar Peraturan Pembebanan
Indonesia Untuk Gedung (PPIUG 1987). Dijelaskan pada SNI 1727 – 2013
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
17
Pasal 3.1.2 bahwa dalam menentukan beban mati untuk perencanaan, harus
digunakan dari berat bahan dan konstruksi yang sebenarnya. Dengan cara
menginput material beton maupun baja yang akan digunakan, nilai yang
harus digunakan adalah nilai yang sesuai dengan rencana proyek dan
disetujui oleh pihak yang berwenang. Berikut ini adalah data pembebanan
yang akan direncanakan yang mengacu pada standar Peratuan Pembebanan
Indonesia Untuk Gedung (PPIUG 1987):
a. Beton : 2400 kg/m3
b. Untuk pembebanan lantai ukuran spesi, pasir dan keramik asumsi
1. Spesi ( 4 cm ) : 0,21 kN/m2 × 4 = 8,4 kN/m2
2. Pasir ( 1 cm ) : 0,18 kN/m2 × 1 = 0,18 kN/m2
3. Keramik ( 1 cm ) : 0,24 kN/m2 × 1 = 0,24 kN/m2
c. Beban plafond + penggantung : 0,2 kN/m2
d. Dinding : 2,5 kN/m2
e. Water proofing : 0,28 kN/m2
f. M/E : 0,30 kN/m2
b. Beban hidup (LL)
Beban hidup yaitu berat atau semua beban yang terjadi akibat pengguna
dan penghuni bangunan gedung, termasuk beban-beban pada lantai yang
berasal dari barang-barang yang dapat berpindah. Berikut ini adalah data
pembebanan yang akan di rencanakan berdasarkan SNI 1727-2013 tentang
Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur lain:
Tabel 2. 2 Beban Hidup Terdistribusi Minimum dan Terpusat Minimum
Sumber: SNI 1727-2013
Pada gedung tersebut berupa apartemen ruang pribadi dan koridor yang
melayani mereka.
Hunian atau Penggunaan Merata psf (kN/m2) Terpusat lb (kN)
Apartement (lihat rumah tinggal)
Ruang pribadi dan koridor yang melayani mereka 40 (1,92)
Jalur untuk akses pemeliharaan 40 (1,92) 300 (1,33)
Tangga 100 (4,79)
Atap dak 20 (0,96)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
18
2. Beban Horizontal (Lateral)
a. Beban Gempa (E)
Beban gempa yaitu semua beban statik ekivalen yang bekerja pada
gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah
akibat gempa itu. Dalam hal pengaruh gempa pada struktur gedung
ditentukan berdasarkan suatu analisa desain spektra, maka yang diartikan
dengan beban gempa dalam pedoman ini adalah gaya–gaya di dalam struktur
tersebut yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa. Analisis struktur
terhadap beban gempa yang terjadi pada Tower Andalusia dilakukan dengan
Metode Analisis Dinamik Spektrum Respon. Gempa rencana ditetapkan
sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur
struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 2 % yang mengacu pada Standar
Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung SNI 03 - 1726 –
2012.
Dalam menganalisis beban gempa harus menentukan kategori resiko
untuk gedung, sesuai dengan fungsi bangunan nya yaitu apartemen atau
rumah susun termasuk dalam kategori 2 memiliki resiko yang sedang
terhadap jiwa manusia.
Gambar 2. 4 Kategori risiko bangunan gedung dan nongedung untuk beban gempa
Sumber: SNI 1726- 2012
Gambar 2. 5 Faktor Keutamaan Gempa
Sumber: SNI 1726- 2012
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
19
Pada tahap pertama membuka desain spektra Indonesia tersebut
memasukkan koordinat lintang -6.337645 dan koordinat bujur 107.289742
proyek Apartemen Urbantown Karawang yang didapat pada google maps.
Gambar 2. 6 Input Koordinat Lintang dan Bujur
Sumber: Desain Spektra Indonesia
Setelah itu hitung desain spektra untuk mengetahui hasil desain spektra
yang sesuai pada kondisi klasifikasi situs tanah pada proyek (SE). Penentuan
klasifikasi situs dapat ditentukan menggunakan kecepatan gelombang geser,
Standard Penetration Test (SPT), atau kekuatan geser tak teralir.
Gambar 2. 7 Klasifikasi Situs Tanah
Sumber: SNI 1726- 2012
Nilai rerata masing-masing parameter tersebut ditentukan pada lapisan
tanah permukaan setebal 30 meter. Jika menggunakan nilai SPT maka
diperoleh nilai rerata SPT untuk area ini bervariasi antara 9 hingga 14 (kurang
dari 15) sehingga lokasi ini diklasifikasikan sebagai Situs Tanah Lunak (SE).
Hasil perhitungan rerata nilai SPT yang didapatkan dari data proyek hingga
kedalaman 30 meter.
Tabel 2. 3 Nilai Rerata N-SPT dan Klasifikasi Situs
Sumber: PT.PP,2020
Lokasi Titik Bor Rerata N-SPT Klasifikasi Situs
DB-9 14 SE
DB-10 11 SEArea C
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
20
Hasil tersebut berupa nilai spektral percepatan di permukaan dari gempa
risk targeted maximum consider earthquake dengan probabilitas keruntuhan
bangunan sebesar 1% dalam 50 tahun. Dari hasil grafik tersebut diinput ke
dalam software ETABS 2013 sebagai analisis spektrum. Berikut adalah hasil
grafik nilai spektral percepatan dari gempa dapat di lihat pada Gambar 2.6
di bawah ini.
Gambar 2. 8 Grafik Desain Spektra Pada Wilayah Karawang Barat
Sumber: Desain Spektra Indonesia
b. Beban Angin (W)
Beban angin yaitu beban yang bekerja pada bangunan atau bagiannya
karena adanya selisih tekanan udara (hembusan angin kencang). Beban
angin ini ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan
tekanan negatif (isapan angin), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang
bangunan yang di tinjau.
2.7 Daya Dukung Tiang Tunggal
Daya dukung fondasi dapat didefinisikan sebagai kekuatan maksimum tanah
untuk memikul suatu beban tanpa kelongsoran geser dan penurunan yang
berlebihan. Bilamana beban di atas fondasi ditambah sedikit demi sedikit maka
fondasi akan turun yang akhirnya terjadi kelongsoran. Untuk ini, perlu dipenuhi dua
kriteria, yaitu: kriteria stabilitas dan kriteria penurunan. Persyaratan-persyaratan
yang harus dipenuhi dalam perencanaan fondasi sebagai berikut.
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
21
1. Faktor aman terhadap keruntuhan akibat terlampauinya daya dukung harus
dipenuhi. Menurut SNI 8460:2017 tentang Perancangan Geoteknik faktor
keamanan minimum 2,5 untuk fondasi dalam dan minimum 3 untuk fondasi
dangkal.
2. Penurunan fondasi harus masih dalam batas-batas nilai yang di
toleransikan. Khususnya penurunan yang tak seragam (differential
settlement) harus tidak mengakibatkan kerusakan pada struktur.
Prinsip perhitungan daya dukung fondasi dibedakan atas daya dukung ujung
(Qe), daya dukung gesek (Qs).
Gambar 2. 9 Daya dukung fondasi tunggal
Sumber: Rekayasa Fondasi 2 M.Shouman, Di pl. Ing. HTL, MT
Daya dukung batas (Qult / ultimate bearing capacity) adalah daya dukung
terbesar dari tanah. Daya dukung batas tersebut diperoleh dari daya dukung ujung
(Qe / end bearing capacity) yang diperoleh dari tekanan ujung tiang. Dan daya
dukung geser atau selimut (Qs / friction bearing capacity) yang diperoleh dari daya
dukung gesek atau gaya adhesi antara fondasi dan tanah di sekelilingnya.
Qult = Qe + Qs (2.1)
Besar daya dukung yang di izinkan (Qall) sama dengan daya dukung batas
(Qult) di bagi faktor keamanan (FS).
Qall = Qult
𝐹𝑆 (2.2)
Keterangan:
Qe = Daya dukung ujung (ton).
Qs = Daya dukung gesek (ton).
Qult = Daya dukung maximum tiang pancang (ton).
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
22
Qall = Daya dukung ijin (ton).
Pada perancangan ini hanya dilakukan pengumpulan data berdasarkan uji
lapangan dengan digunakan metode yang berdasarkan data pengujian Standart
Penetration Test (SPT) saja. Dari data ini dapat diperkirakan jenis tanah dan dapat
memperhitungkan daya dukung fondasi sebagai berikut. Untuk menghitung daya
dukung fondasi tiang pancang berdasarkan hasil pengujian SPT dapat dilakukan
dengan menggunakan beberapa persamaan. Persamaan daya dukung tiang tunggal
yang akan digunakan adalah persamaan:
a. Metode Terzaghi dan Peck.
1. Daya dukung ujung
𝑄𝑒 = 𝐴𝑏 × 𝑃𝑏 (2.3)
2. Daya dukung friksi
Qs = As × 0,2× N (2.4)
Keterangan:
Qe = Daya dukung ujung tiang (ton).
Qs = Daya dukung gesek (ton).
Ab = Luas penampang ujung fondasi (𝑚2).
As = Luas selimut tiang fondasi (𝑚2).
= π × D × Z
Z = Kedalaman fondasi (m).
N = Nilai SPT tanah
Pb = Hubungan nilai dengan jenis tanah pada Tabel 2.4 di bawah ini.
Tabel 2. 4 Hubungan Nilai Pb dengan Jenis Tanah
Sumber: Bahan Ajar Rekayasa Fondasi 2 M.Shouman, Di pl. Ing. HTL, MT
ton/ft² ton/m² ton/ft² ton/m²
Pasir 4 N 40 N 60 + 2(N-15) 600+20(N-15)
Lanau 2,5 N 25 N 37,5+1,25(N-15) 375+12,5(N-15)
Lempung 2 N 20 N 30+1(N-15) 300+10(N-15)
Jenis tanahN<15 N>15
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
23
b. Metode Meyerhoff, 1956
1. Daya dukung ujung
Qp = 40 × Ne × Ap (2.5)
2. Daya dukung friksi
Qs = 𝑁𝑠 ×𝐴𝑠
10 (2.6)
Keterangan:
Qs = Daya dukung pada selimut tiang fondasi (ton)
Qp = Daya dukung pada ujung tiang fondasi (ton)
Ap = Luas penampang fondasi (m2)
= 1/4 × 𝜋 ×𝐷2
As = Luas selimut tiang fondasi (m2)
= π × D × Z
Ne = Nilai SPT rata-rata dihitung dari ujung tiang sampai 8D dan 4D
Ns = Nilai SPT rata-rata sepanjang tiang
D = Diameter fondasi (m)
c. Metode Vesic 1997
Vesic 1997 mengusulkan suatu metode untuk menghitung besar kapasitas
daya dukung tiang pancang berdasarkan teori “expansion of cavities”. Maka
daya dukung dapat dituliskan dalam persamaan:
1. Daya dukung ujung tiang (Qe)
Qe = Ap × Cu× Nc (2.7)
Nc = 4/3 ln (Irr + 1) + π/2 +1 (2.8)
Sedangkan untuk penentuan awal dari nilai Ir dapat direkomendasikan
penggunaan nilai seperti yang terlihat pada tabel berikut ini :
Tabel 2. 5 Rekomendasi Nilai Ir
Sumber : Vesic, 1997
Soil Tipe Ir
Sand 70-150
Silts and clays (drained condition) 50-100
Clays (Undrained condition) 100-200
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
24
Untuk nilai parameter kuat geser tanah (Cu), dapat dilihat pada tabel
berikut :
Tabel 2. 6 Parameter Kuat Geser Tanah (Cu)
Sumber : Terzaghi & Peack (1967)
2. Daya dukung friksi tiang (Qs)
Qs = As × Ns (2.9)
Keterangan:
Qs = Daya dukung pada selimut tiang fondasi (ton)
Qe = Daya dukung pada ujung tiang fondasi (ton)
Ap = Luas penampang fondasi (m2)
= 1/4 × 𝜋 ×𝐷2
As = Luas selimut tiang fondasi (m2)
= π × D × Z
Ns = Nilai SPT rata-rata sepanjang tiang
Cu = Kuat geser tanah (kN/m2)
Nc = Nilai faktor daya dukung
2.8 Fondasi Tiang Grup
Ketika beban struktur atas yang harus ditumpu melebihi kekuatan fondasi di
bawah, maka secara tunggal fondasi tiang tidak lagi mampu menopang beban
tersebut. Sehingga salah satu cara untuk mengatasinya adalah memasang tiang
menjadi satu kelompok agar bisa menahan beban di atas. Masing-masing tiang
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
25
dalam satu grup selanjutnya dekat bagian atasnya dengan kepala tiang (Pile
cap/poer).
Untuk menghitung daya dukung fondasi grup diperlukan tahapan sebagai
berikut:
1. Penentuan jumlah tiang
Untuk mendukung kolom dengan beban yang besar dimana tiang tunggal
tidak mencukupi maka fondasi harus merupakan lebih dari satu tiang (pile
group). Jumlah tiang yang di perlukan tergantung dari beban kolom (P) dan
efisiensi pile group (Eg). Karena efisiensi baru dapat di hitung setelah
susunan tiang ditetapkan, maka ada perlu penentuan awal (preliminary)
jumlah tiang dengan pendekatan:
n = Q
𝑄𝑎𝑙𝑙 (2.10)
Keterangan:
n = Jumlah tiang
Qall = Daya dukung fondasi ijin (ton)
Q = Beban struktur atas (ton)
Setelah diketahui n (jumlah tiang), maka nilai tersebut dikali dengan faktor
pengali sebesar 1,2 yaitu untuk mendapatkan nilai daya dukung grup tiang yang
aman.
2. Sususan tiang
Daya dukung grup tiang secara keseluruhan sangat tergantung dari jarak
antar tiang. Jarak tiang berpengaruh terhadap besarnya pile cap. Apabila jarak
antar tiang sangat dekat satu sama lainnya, maka bisa diasumsikan bahwa
tegangan-tegangan yang disalurkan oleh tiang ke tanah di sekitarnya akan naik
karena terdesak oleh tiang–tiang yang terlalu berdekatan, sehingga akan
mengurangi daya dukung grup tiang. Untuk itu sangat disarankan agar antara
tiang dalam grup mempunyai jarak sedemikian rupa, sehingga daya dukung
grup tiang keseluruhan sama dengan jumlah daya dukung tiang tunggal.
Menurut SNI Geoteknik 8460-2017 untuk fondasi tiang jarak antara as ke as
tiang tidak boleh kurang dari keliling tiang atau untuk tiang berbentuk lingkaran
tidak boleh kurang dari 2,5 kali diameter tiang.
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
26
Pada umumnya S bervariasi antara:
a. Jarak minimum S = 2D
b. Jarak Maksimum S = 6D
Berdasarkan dari fungsi pile
a. Friction pile Smin = 3D
b. End bearing pile Smin = 2.5D
Keterangan:
D = Diameter tiang (m)
S = Jarak antara sumbu tiang dalam kelompok (m)
Gambar 2. 10 Konfigurasi tiang dalam grup
Sumber: Bahan Ajar Rekayasa Fondasi 2 M.Shouman, Dipl.Ing. HTL, MT
2.8.1 Effesiensi Tiang Grup
Dalam menghitung daya dukung grup tiang bukan berarti daya dukung
tiang tunggal dikali jumlah tiang tetapi dikali juga dengan efisiensi grup tiang
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
27
yaitu faktor pengali yang nilainya sama dengan atau kurang dari satu akan
dibahas metode Converse-Labbarre dengan persamaan:
Eg = 1-θ(n−1)m+(m−1)n
90𝑚𝑛 (2.11)
Keterangan:
θ = atan (d/s) dalam derajat
d = ukuran penampang tiang (m)
s = jarak antar as tiang as ke as (m)
n = jumlah tiang dalam 1 baris
m = jumlah tiang dalam 1 kolom
Gambar 2. 11 Efisiensi tiang pancang grup
Sumber: Bowles, 1999
2.8.2 Daya Dukung Fondasi Grup
Daya dukung tiang dapat di hitung berdasarkan asumsi:
1. Keruntuhan tiang tunggal (individual pile failure)
2. Keruntuhan blok (block failure)
Anggapan keruntuhan di atas berdasarkan atas klasifikasi tanah dan
jarak tiang (s) dalam satu grup. Daya dukung tiang dihitung berdasarkan
asumsi keruntuhan tiang tunggal
Qg = Qall × n × Eg (2.12)
Untuk c-soils, c-φ soils → Eg = 0,7 (s = 3d) sampai 1 (s ≥ 8d)
Untuk φ soils → Eg = 1
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
28
Keterangan:
Qg = Daya dukung grup tiang (ton)
Qall = Daya dukung ijin fondasi (ton)
n = Jumlah semua tiang dalam grup
Eg = Efisiensi tiang dalam grup
2.8.3 Distribusi Gaya Tiang Grup
Beban luar yang bekerja pada kepala tiang (kolom), selanjutnya di
distribusikan pada pile cap dan grup tiang. Perhitungan distribusi gaya ke
masing-masing tiang berdasarkan atas teori elastisitas. Berikut ini adalah
skema distribusi gaya tiang grup dapat dilihat pada Gambar 2.10
Gambar 2. 12 Skema distribusi gaya tiang grup
Sumber: Bahan Ajar Rekayasa Fondasi 2 M.Shouman, Di pl. Ing. HTL, MT
Perhitungan dilakukan untuk memastikan agar syarat Qn ≤ Qijin fondasi
tunggal, sehingga persamaan yang di gunakan dengan persamaan:
𝑄𝑛 =𝑉
𝑛 ±
𝑀𝑦.𝑥
∑𝑥2 ± 𝑀𝑥.𝑦
∑𝑦2 (2.13)
Keterangan:
Qn = Beban maksimum yang di terima oleh tiang (ton)
n = Jumlah semua tiang dalam grup
Mx = Momen yang bekerja terhadap sumbu x (ton.m)
My = Momen yang bekerja terhadap sumbu y (ton.m)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
29
x = Jarak titik berat ke suatu fondasi terhadap sumbu x (m)
y = Jarak titik berat ke suatu fondasi terhadap sumbu y (m)
Σx2 = Jumlah kuadrat darijarak tiap tiang ke pusat kelompok
tiang arah x (m2)
Σy2 = Jumlah kuadrat dari jarak tiap tiang ke pusat kelompok
tiang arah y (m2)
2.9 Penurunan Fondasi
Pada saat tiang dibebani, pada tiang akan terjadi pemendekan akibat terdesak
beban di atasnya. Penurunan fondasi harus diperkirakan dengan sangat hati-hati
salah satunya bangunan gedung. Penurunan pada fondasi dibedakan menjadi 2,
yaitu:
1. Penurunan segera atau elastik (immediately settlement atau elastic
settlement ).
2. Penurunan konsolidasi
Penurunan immediately atau penurunan elastik terjadi pada tanah berbutir
kasar dan tanah halus kering (tidak jenuh) terjadi segera setelah beban bekerja.
Terjadi pada lapisan tanah pasir, penurunan berlangsung cepat (segera) dan
menyeluruh, serta penurunan yang terjadi kecil, karena pasir mempunyai sifat
“low compressibility”.
2.9.1 Penurunan Fondasi Tiang Tunggal
Sebelum menentukan penurunan grup tiang, harus dilakukan perhitungan
elastik tiang tunggal. Penulis menghitung penurunan fondasi berdasarkan
penurunan tiang tunggal untuk perhitungan ini menggunakan persamaan:
Ss = Se(1) + Se(2) + Se(3) (2.14)
Keterangan:
Ss = Total penurunan tiang (m)
Se(1) = Penurunan dari material tiang fondasi (m)
Se(2) = Penurunan dari lapisan batuan di ujung fondasi (m)
Se(3) = Penurunan dari lapisan tanah di sepanjang tiang
fondasi akibat dari beban yang ditransfer (m)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
30
Gambar 2. 13 Tiga macam penurunan pada fondasi tiang
Sumber: Bowles, 1977
1. Menghitung nilai 𝑆𝑒(1) :
𝑆𝑒(1) = (𝑄𝑝 + 𝜀 𝑄𝑠) × 𝐿
𝐴𝑝 × 𝐸𝑝(m) (2.15)
Ep = 4700√𝑓′𝑐
Keterangan:
𝑄𝑝 = Beban yang di dukung di ujung tiang (ton).
𝑄𝑠 = Beban yang di dukung selimut tiang (friksi) (ton).
휀 = Tahanan kulit sepanjang tiang (0,5-0,67)
𝐿 = Panjang tiang (m).
𝐴𝑝 = Luas penampang tiang (m²).
𝐸𝑝 = Modulus elastis tiang (ton/m²)
2. Menghitung nilai 𝑆𝑒(2) :
Se(2) = 𝑞𝑤𝑝.𝐷
𝐸𝑠 (1-𝜇s
2)Iwp (2.16)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
31
Keterangan:
qwp = Beban ujung tiang persatuan luas (ton/m2)
= 𝑄𝑤𝑝
𝐴𝑝
D = Diameter tiang fondasi (m)
Es = Modulus elastisitas tanah
di bawah ujung tiang (ton/m²) pada Tabel 2.7
𝜇s = Angka poisson ratio tanah pada Tabel 2.7
lwp = Faktor pengaruh (influence factor) pada fondasi
untuk tiang bulat diambil harga 0,88
Tabel 2. 7 Parameter Elastik Tanah
Sumber: Braja M Das, 2006
3. Menghitung nilai 𝑆𝑒(3) :
Se(3) = 𝑄𝑤𝑠.𝐷
𝑃.𝐿.𝐸𝑠 (1-𝜇s
2)Iws (2.17)
Keterangan:
Qws = Beban yang bekerja pada selimut tiang (ton)
P = Keliling lingkaran (m)
D = Diameter tiang (m)
L = Panjang tiang fondasi (m
Iws = faktor pengaruh
Iws = 2 + 0,35 √𝐿
𝐷 (2.18)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
32
2.9.2 Penurunan Fondasi Tiang Grup
Penurunan fondasi tiang grup lebih besar dari penurunan tiang tunggal,
karena pengaruh tegangan pada daerah yang lebih luas lebih dalam walaupun
beban struktur atas sama. Metoda penurunan yang digunakan yaitu Metoda
(Vesic, 1977) seperti persamaan:
𝑆𝑔 = 𝑆𝑠 𝑥 √𝐵𝑔
𝐷 (2.19)
Keterangan:
𝑆𝑔 = Penurunan fondasi tiang grup (syarat ≤ 2,54 cm)
𝑆𝑠 = Penurunan fondasi tiang tunggal (m).
𝐵𝑔 = Lebar tiang grup (m).
D = Diameter fondasi (m).
Setelah mengetahui beban yang dipikul oleh suatu fondasi maka terjadi
penurunan. Penurunan ijin yang disarankan adalah sebesar 1 inchi (25,4 mm).
2.10 Pergeseran Kepala Tiang
Reaksi pada perhitungan pergeseran kepala tiang adalah bahwa gaya-gaya luar
yang bekerja pada kepala tiang, antara lain gaya vertikal, gaya horizontal, dan
momen.
Gambar 2. 14 Arah Perpindahan Kepala Tiang
Asumsi-asumsi yang digunakan dalam analisis kelompok fondasi tiang dengan
metode perpindahan adalah sebagai berikut:
1. Sistem fondasi tiang memiliki struktur 2 dimensi
2. Tiang dianggap bersifat elastis-linier terhadap gaya tekan, gaya tarik tiang
dan lenturan.
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
33
3. Konstanta pegas dalam arah vertikal, arah mendatar dan rotasi pada kepala
tiang dianggap konstant.
4. Tumpuan dianggap kaku dan berputar ke pusat gabungan tiang.
Berikut merupakan gambar dari tata sumbu bidang X-Y, 𝜃 dan sumbu bidang
X-Z
Gambar 2. 15 Tata Sumbu Bidang X-Y, dan
Sumber: Mekanika Tanah & Teknik Pondasi Kazuto Editor Dr.Ir. Suyono
Gambar 2. 16 Tata Sumbu Bidang X-Z
Sumber: Mekanika Tanah & Teknik Pondasi Kazuto Editor Dr.Ir. Suyono
Titik referensi O bisa ditentukan sembarang, tetapi disarankan agar titik
referensi yang digunakan terletak pada dasar pile-cap di titik pusat dari pile cap
tersebut.
X
Y
hi
i> 0 i< 0
x
y
0
O
V
o
H
o
M
o
Muka tanah
X
Z
O
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
34
Perpindahan dari titik referensi dapat ditentukan dengan menyelesaikan 3
persamaan dengan 3 variabel di bawah ini :
𝐻𝑜 = 𝐴𝑥𝑥. 𝛿𝑥 + 𝐴𝑥𝑦. 𝛿𝑦 + 𝐴𝑥𝑎. 𝛼 (2.20)
𝑉𝑜 = 𝐴𝑦𝑥. 𝛿𝑥 + 𝐴𝑦𝑦. 𝛿𝑦 + 𝐴𝑦𝑎. 𝛼 (2.21)
𝑀𝑜 = 𝐴𝑎𝑥. 𝛿𝑥 + 𝐴𝑎𝑦. 𝛿𝑦 + 𝐴𝑎𝑎. 𝛼 (2.22)
Dengan mengasumsikan bahwa dasar dari pile cap adalah horizontal, maka
koefisien-koefisien pada persamaan di atas dapat di tentukan dengan persamaan:
𝐴𝑥𝑥 = ∑(𝐾1. 𝑐𝑜𝑠2𝜃𝑖 + 𝐾𝑣 . 𝑠𝑖𝑛2𝜃𝑖) (2.23)
𝐴𝑦𝑥 = 𝐴𝑥𝑦 = ∑{(𝐾𝑣 − 𝐾1). 𝑠𝑖𝑛𝜃𝑖 . 𝑐𝑜𝑠𝜃𝑖} (2.24)
𝐴𝑥𝑎 = 𝐴𝑎𝑥 = ∑{(𝐾𝑣 − 𝐾1). 𝑠𝑖𝑛𝜃𝑖 . 𝑐𝑜𝑠𝜃𝑖 − 𝐾2. 𝑐𝑜𝑠𝜃𝑖} (2.25)
𝐴𝑦𝑦 = ∑(𝐾𝑣 . 𝑐𝑜𝑠2𝜃𝑖 + 𝐾1. 𝑠𝑖𝑛2𝜃𝑖) (2.26)
𝐴𝑦𝑎 = 𝐴𝑎𝑦 = ∑{(𝐾𝑣. 𝑐𝑜𝑠2𝜃𝑖 + 𝐾1. 𝑠𝑖𝑛2𝜃𝑖) . 𝑥1 + 𝐾2. 𝑐𝑜𝑠𝜃𝑖} (2.27)
𝐴𝑎𝑎 = ∑(𝐾𝑣 . 𝑐𝑜𝑠2𝜃𝑖 + 𝐾1. 𝑠𝑖𝑛2𝜃𝑖) . 𝑥12 + (𝐾2 + 𝐾3). 𝑥1𝑆𝑖𝑛𝜃𝑖 + 𝐾4) (2.28)
Keterangan:
Ho = Beban lateral yang bekerja pada dasar tumpuan
Vo = Beban vertikal yang bekerja pada dasar tumpuan
Mo = Momen luar terhadap titik pusat dasar tumpuan O
Xi = Koordinat x untuk kepala tiang ke - i
𝛼 = Sudut rotasi tumpuan
𝜃i = Sudut yang di buat oleh tiang ke - i dengan sumbu vertikal
K1, K2, K3, K4, dan K5 = Konstanta pegas pada arah ortogonal ke sumbu
tiang. Besarnya ditentukan berdasarkan Tabel 2.8
Tabel 2. 8 Konstanta pegas tiang dalam arah sumbu orthogonal
Sumber: Bahan Ajar Rekayasa Fondasi 2 M.Shouman, Di pl. Ing. HTL, MT
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
35
Persamaan untuk mencari angka fleksibilitas/karakteristik tiang yaitu:
𝛽 = √𝑘𝐷
4𝐸𝐼
4 (2.29)
Keterangan:
𝛽 = Nilai karakteristik tiang atau angka fleksibilitas
k = Koefisien daya tangkap reaksi permukaan arah horizontal
D = Di ameter tiang
EI = kekuatan lentur tiang
Konstanta pegas (Kv) dari tiang dalam arah vertikal adalah konstanta elastis
yang dinyatakan sebagai gaya dalam arah vertikal, konstanta pegas ini
menimbulkan pergeseran dengan nilai sebesar satuan dalam arah vertikal pada
kepala tiang. Untuk dapat mengetahui besarnya Kv dapat di hitung dengan
persamaan berikut:
𝐾𝑣 = 𝑎 𝑥𝐴𝑝 𝑥 𝐸𝑝
𝐿 (2.30)
Keterangan:
𝐴𝑝 = Luas penampang tiang
Ep = Modulus elastis tiang
L = Panjang tiang
Untuk menentukan nilai 𝑎 sesuai dengan jenis tiang, dapat dilihat pada Tabel
2.9 berikut ini.
Tabel 2. 9 Nilai 𝑎 sesuai dengan jenis tiang
Sumber: Bahan Ajar Rekayasa Fondasi 2 M.Shouman, Di pl. Ing. HTL, MT
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
36
Gaya aksial kepala tiang (𝑃𝑁𝑖) pada kepala tiang, gaya yang menurut sumbu
ortogonal (𝑃𝐻𝑖) dan momen (𝑀𝑡𝑖) didistribusikan pada kepala tiang, dengan
persamaan :
𝑃𝑁𝑖 = 𝐾𝑣 . 𝛿′𝑦𝑖 (2.31)
𝑃𝐻𝑖 = 𝐾1 . 𝛿′𝑥𝑖 − 𝐾2 . 𝑎 (2.32)
𝑀𝑡𝑖 = −𝐾3 . 𝛿′𝑥𝑖 + 𝐾4 . 𝑎 (2.33)
Keterangan:
𝛿′𝑥𝑖 = 𝛿𝑥 . 𝑐𝑜𝑠𝜃 − ( 𝛿𝑦 + 𝑎 . 𝑥𝑖)𝑠𝑖𝑛𝜃𝑖 (2.34)
𝛿′𝑦𝑖 = 𝛿𝑥 . 𝑠𝑖𝑛𝜃 + ( 𝛿𝑦 + 𝑎 . 𝑥𝑖)𝑐𝑜𝑠𝜃𝑖 (2.35)
Dimana:
𝛿′𝑥𝑖 = Pergeseran kepala tiang yang ke i, menurut sumbu orthogonal
𝛿′𝑦𝑖 = Pergeseran kepala tiang yang ke i, dalam arah axial
Resultan perpindahan horizontal :
𝛿𝑥 = √(𝛿𝑥𝑠𝑢𝑚𝑏𝑢 𝑥 − 𝑥)2 + (𝛿𝑦𝑠𝑢𝑚𝑏𝑢 𝑦 − 𝑦)2 (2.36)
Dimana: 𝛿𝑥 < 1 𝑖𝑛𝑐𝑖
𝛿𝑦 = √(𝛿𝑥𝑠𝑢𝑚𝑏𝑢 𝑥 − 𝑥)2 + (𝛿𝑦𝑠𝑢𝑚𝑏𝑢 𝑦 − 𝑦)2 (2.37)
Dimana: 𝛿𝑦 < 1 𝑖𝑛𝑐𝑖
2.11 Perhitungan Kontrol Terhadap Geser Pons
Perhitungan geser pons bertujuan untuk mengetahui apakah tebal pile cap
cukup kuat untuk menahan beban terpusat yang terjadi untuk menentukan tebal pile
cap mengacu pada persyaratan SNI 03-2847-2013 tentang Persyaratan Beton
Struktural Untuk Bangunan Gedung. Tebal pile cap akan di pilih sedemikian agar
dapat memenuhi ketentuan.
ØVc > Vu (2.38)
Dengan perhitungan persamaan Vc:
a. Vc = 0,17 (1 + 2
𝛽) λ√𝑓′𝑐𝑏0d (2.39)
b. Vc = 0,083 (𝑎𝑠𝑑
𝑏0+ 2)λ√𝑓𝑐′𝑏0d (2.40)
c. Vc = 0,33 λ√𝑓′𝑐𝑏0d (2.41)
d. bo = 4 x B’ (2.42)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
37
Dari persamaan perhitungan Vc di atas ambil nilai yang terkecil lalu
dibandingkan dengan syarat ØVc harus lebih besar dibanding nilai Vu. Jika hasil
dari nilai ØVc memenuhi syarat maka asusmsi tebal efektif pile cap dapat
digunakan. Berdasarkan SNI 2487 - 2013 halaman 105. Tegangan geser pons pada
pile cap yang terjadi di sekitar beban terpusat (bidang kritis) ditunjukan pada
Gambar 2.17
Gambar 2. 17 Keliling Penampang Kritis Pada Kolom
Sumber: Bahan Ajar Rekayasa Fondasi 2 M.Shouman, Di pl. Ing. HTL, MT
Keterangan:
Vc = Gaya geser nominal yang di sumbangkan oleh beton (kN)
Vu = Gaya Geser yang terjadi (kN)
𝛽 = Rasio panjang terhadap sisi pendek kolom
λ = Faktor modifikasi jika beton berat normal = 1,0
berdasarkan SNI 2487-2013 halaman 61 pada pasal 8.6.1
f’c = Mutu beton (Mpa)
𝑏0 = Keliling penampang kritis (mm)
d = Tebal efektif (mm)
𝑎𝑠 = 40 untuk kolom interior, 30 untuk kolom tepi, 20 kolom
sudut.
φ = Faktor reduksi beton = 0,8
hk = Panjang kolom (mm)
bk = Lebar kolom (mm)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
38
2.12 Daya Dukung Lateral
1. Penyebab Beban Lateral
a. Gaya gempa
b. Gaya angin pada struktur atas
2. Kriteria Perencanaan
a. Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang
diijinkan
b. Beban lateral yang diijinkan sama dengan daya dukung lateral
dibagi dengan angka keamanan
3. Penentuan kriteria tiang pendek dan tiang panjang terdapat pada Tabel
2.10
Tabel 2. 10 Kriteria tiang
Kriteria Tiang
Panjang 𝑙 𝑥 √
𝑘 . 𝐷
4 . 𝐸𝑝 . 𝐼𝑝
4 > 3
Pendek 1 < 𝑙 𝑥 √
𝑘 . 𝐷
4 . 𝐸𝑝 . 𝐼𝑝
4≤ 3
Kaison 𝑙𝑥 √
𝑘 . 𝐷
4 . 𝐸𝑝 . 𝐼𝑝
4≤ 1
Sumber: Mekanika Tanah & Teknik Fondasi Ir. Suyono Sosrodarsono
4. Untuk menghitung tiang termasuk tiang panjang atau pendek dapat
diketahui dengan menggunakan persamaan:
𝛽 = √𝑘 . 𝐷
4 . 𝐸𝑝 . 𝐼𝑝
4 (2.43)
Keterangan:
Ep = 4700B√𝑓′𝑐 (ton/m2)
Ip = ¼ л.(𝐷
2)2 (m4)
k = Modulus subgrade tanah dalam arah horizontal
𝐷 = Di ameter penampang fondasi
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
39
Besarnya daya dukung mendatar yang diizinkan dapat ditentukan dengan
persamaan berikut ini:
Gambar 2. 18 (a) tiang terbenam di dalam tanah Gambar 2.18 (b) tiang menonjol di atas.
Bila besarnya pergeseran normal sudah diberikan, maka daya dukung
mendatar yang di izinkan dapat di tentukan dengan dimana tiang terbenam di dalam
tanah, berikut ini merupakan persamaan untuk mencari daya dukung lateral:
5. 𝐻𝑢 =𝑘 . 𝐷
𝛽 . 𝛿𝑎 (2.44)
Keterangan:
𝐻𝑢 = Daya dukung lateral yang di izinkan
k = Modulus subgrade tanah dalam arah horizontal
𝛿𝑎 = Besarnya pergeseran normal
D = Diameter tiang
Besarnya pergeseran normal 𝛿𝑎 merupakan harga yang kasar untuk
memperkirakan daya dukung yang diizinkan dalam arah mendatar, dan oleh
karenanya mungkin berbeda dengan bersamarnya pergeseran 𝛿 yang didapat dari
hasil perhitungan reaksi pada kepala tiang.
2.13 Perhitungan Penulangan Pile Cap
Secara umum pelat penutup tiang (Pile cap) berfungsi untuk mengikat tiang-
tiang menjadi satu kesatuan dan memindahkan beban kolom kepada tiang. Pile cap
biasanya terbuat dari beton bertulang. Perencanaan Pile cap dilakukan dengan
anggapan sebagai berikut:
1. Pile cap sangat kaku
2. Ujung atas tiang menggantung pada Pile cap, karena itu, tidak ada
momen lentur yang diakibatkan oleh Pile cap ke tiang
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
40
3. Tiang merupakan kolom pendek dan elastis. Karena itu distribusi
tegangan dan deformasi membentuk bidang rata.
Dalam merencanakan Pile cap, langkah yang harus dilakukan adalah
dengan cara 2 arah yaitu arah x dan y.
Dalam menentukan dimensi tiang jarak tiang mempengaruhi ukuran pile cap.
Jarak tiang pada kelompok tiang biasanya dambil 2,5D – 3D, di mana D adalah
diameter tiang.
Gambar 2. 19 Penentuan Dimensi Pile Cap
Tahapan yang dilakukan yaitu menentukan jarak bersih pada Pile cap (dx)
dengan persamaan:
dx = tebal pile cap − selimut beton −1
2 diameter tulangan (2.45)
Adapun persamaan yang perlu diperhatikan untuk menghitung kebutuhan
tulangan pada pile cap sebagai berikut:
1. Perhitungan rasio tulangan
Untuk menghitung rasio tulangan haruslah memenuhi syaratnya, dimana
ρmin < ρ < ρmax. Jika nilai ρmin > ρ ,maka rasio tulangan yang digunakan
dalam perhitungan adalah ρmin. Jika ρ > ρmin ,maka tebal pile cap harus
diperbesar hingga ρ < ρmax. Berikut adalah persamaan ρ , ρmin dan ρmax.
𝜌 = 0,85 . 𝑓′𝑐
𝑓𝑦(1 − √1 −
2𝑘
0,85 . 𝑓′𝑐) (2.46)
Syarat rasio penulangan dengan persamaan:
ρmin = 1,4
𝑓𝑦 (2.47)
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
41
ρmax = 0,75 𝑥 0,85 𝑥 f′c x β1
fy 0,85𝑥 (
600
600+fy ) (2.48)
Untuk menemukan nilai β1 dapat ditentukan jika nilai f’c ≤ 30 MPa
maka nilai β1 = 0,85. Dan jika nilai f’c ≥ 30 MPa maka nilai β1 dapat
dihitung menggunakan persamaan:
β1 = 0,85 - 0,05−(𝑓′𝑐−28)
7 (2.49)
2. Perhitungan luas tulangan yang diperlukan
Untuk perhitungan luas penampang tulangan tarik (tulangan bagian
bawah), digunakan persamaan sebagai berikut:
Ast = ρ x b x dx (2.50)
Sementara perhitungan luas penampang tulangan tekan (tulangan bagian
atas) berdasarkan dari penelitian yang pernah dilakukan yaitu “ Kajian Luas
Tulangan Tekan Pada Penampang Beton Dengan Tulangan Tunggal dan
Tulangan Rangkap”, Sudarmanto, Maret 2009. Sumber tersebut mengacu
pada teori Wiratman (1971) dan Anonim (1977) yang menyatakan bahwa
besarnya tulangan tekan ditetapkan secara langsung melalui tabel lenturnya.
Sehingga sumber ini, disarankan bahwa untuk desain bangunan gedung
tahan gempa, dirasa perlu adanya tabel lentur untuk desain tulangan rangkap.
Jadi luas tulangan tekan yang digunakan sebesar 50% atau 0,5 dari luas
tulangan tarik.
3. Menghitung banyaknya tulangan yang akan digunakan
n = 𝐴𝑠𝑡
As (2.51)
4. Menghitung jarak antar tulangan
s =𝑏−2𝑠𝑏−𝐷𝑡𝑢𝑙
n−1 (2.52)
Syarat jarak antar tulangan sesuai dengan SNI 03-2847-2013 Persyaratan
Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung pada halaman 141 ketentuan bab
14.3.5 menyatakan bahwa jarak antar tulangan < 3 kali tebal pile cap ataupun
450 mm. Jika perhitungan jarak antar tulangan > 3 kali tebal pilecap ataupun 450
mm, maka diameter tulangan harus diperkecil. Jarak tulangan yang didapat dari
DIII – TEKNIK KONSTRUKSI GEDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Duhan Mahardika Amin, Fitri Nailan Karima, Perencanaan Fondasi Tiang Pancang.....
42
hasil perhitungan dibulatkan kebawah dengan kelipatan 25 untuk mempermudah
pekerjaan di lapangan.
Keterangan:
dx = Jarak bersih pada pile cap (mm)
d = Tebal efektif pile cap (mm)
sb = Selimut beton pada pile cap (mm)
Ø = Diameter pondasi (mm)
Dtul = Asumsi diameter tulangan (mm)
Mu = Momen pada pile cap arah x atau arah y (kNm)
b = lebar pile cap (mm)
ρ = Rasio penulangan
φ = Faktor reduksi kekuatan = 0,8
fy = Mutu baja yang direncanakan (MPa)
f’c = Mutu beton yang direncanakan (MPa)
Ast = Luas tulangan yang diperlukan (mm2)
As = Luas tulangan yang digunakan (mm2)
= 1/4 × 𝜋 × 𝐷𝑡𝑢𝑙