Teknik Pondasi Tiang Pancang dengan mesin Hidrolik.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT  atas segala rahmat serta karunia yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah pada mata kuliah Teknik Pondasi 2 yang berupa laporan perencanaan perhitungan tiang pancang kelompok yang datanya berdasarkan data lapangan langsung.

Adapun maksud serta tujuan dari pembuatan makalah ini adalah merupakan tugas yang diberikan oleh dosen sebagai salah satu syarat dalam penilaian pada mata kuliah Teknik Pondasi 2.

Penulis menyadari akan kemampuan dan pengetahuan yang terbatas ,eshingga penulisan makalah dari laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran yang bersifat membangun dari pembaca nantinya.

Akhir kata penulis berharap apa yang telah penulis paparkan dalam makalah ini dapat bermanfaat baik bagi penulis sendiri maupun yang memerlukannya.

Jakarta , 17 Mei 2012

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

Pondasi tiang pancang adalah bagian dari suatu konstruksi yang dibuat dari kayu, baja, atau beton yang dipakai untuk meneruskan beban – beban dari struktur bangunan atas kelapisan tanah pendukung dibawahnya pada kedalaman tertentu.

Secara umum             pemakaian pondasi tiang pancang dipergunakan apabila tanah dasar dibawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung 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.

Berpijak dari itu, maka dalam mendesain pondasi tiang pancang mutlak diperlukan data – data mengenai :

1.    Data tanah dimana bangunan akan didirikan.

2.    Daya dukung tanah dimana bangunan tersebut akan didirikan.

3.    Daya dukung dari tiang pancang tersebut ( tiang pancang kelompok).

4.    Beban yang harus dipikul oleh tiang pang pancang tersebut.

5.    Analisa negative skin friction.

            Pondasi tiang pancang hendaknya direncanakan sedemikian rupa sehingga gaya luar yang bekerja pada kepala tiang tidak melebihi daya dukung tiang yang diijnkan. Adapun yang dimaksud dengan daya dukung tiang yang diizinkan adalah meliputi aspek daya dukung tanah yang diizinkan , tegangan pada bahan tiang dan perpindahan kepala tiang.

            Disamping aspek – aspek tersebut perlu diperhitungkan juga kemungkinan adanya gaya geser negatif, dan gaya –gaya lain ( perbedaan tekanan tanah aktif dan pasif). Perhitungan serta pengevaluasian tersebut tidak saja dilaksanakan terhadap tiang secara individu tetapu juga harus dilaksanakan terhadap tiang tiang dalam kelompok.

Umumnya tiang pancang dapat ditinjau dari :

ü  Jenis yang digunakan

                    i.          Tiang pancang pracetak dari beton prategang dengan bentuk tiang persegi 450 x 450 mm dengan panjang diperkirakan antara 15 – 17 m dan harus mempunyai kekuatan karakteristik tegangan tekan beton pada umur 28 hari minimum sebesar 500 kg/cm2 atau K-500 seperti yang ditunjukan dalam gambar struktur pondasi proyek ini.

                   ii.          Strand baja prategang harus berupa uncoated bright seven-wire dengan mutu 270 K sesuai

standard ASTM A-416.

                  iii.          Baja tulangan spiral minimum diameter 6 mm dari mutu U-24.

ü  Cara penyaluran beban

Berdasarkan penyaluran beban dapat dibedakan atas :

                      i.        End bearing pile ( tumpuan ujung)

Dimana sebagian daya dukungnya adalah akibat perlawanan tanah keras pada ujung tiang. Tiang yang dimasukan sampai lapisan tanah keras, secara teoritis dianggap bahwa seluruh beban tiang dipindahkan keras melalui ujung tiang.

Anggapan tanah keras yang dimaksudkan 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 mencukupi untuk mengimbangi besarnya beban yang dipikul tiang , maka disitu diasumsikan letak tanah keras itu berada. Anggapan ini tidak salah ataupun tidak betul, namun supaya tidak terjadi perbedaan yang tajam dalam perspektif tanggapan , maka untuk dianggap sebagai lapisan tanah pendukung yang baik, dapat digunakan sebagai berikut :

ü  Lapisan silty sand, brown, fine grained, medium cemented, very dense mempunyai harga standar penetration test ( SPT) N> 50

ü  Lapisan kohesif mempunyai harga kuat tekan bebas ( unconfined compression test ) qu antara 1 s/d 2 kg/cm².

ü  Dari hasil data sondir dapat dipakai kira-kira harga perlawanan konis 190 kg/cm².

                     ii.        Friction pile ( tumpuan geser)

Sebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari gesekan antara tanah dengan sisi-sisi tiang pancang ( kemampuan tiang pancang dalam menahanbeban hanya mengandalkan gaya geseran antara tiang dengan tanah sekelilingnya). 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 kenyataannya seperti in 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 kenyataanya tumpuan diujung ini juga memiliki andil dalam memberikan sumbangan daya dukung walaupun itu kecil.

            Hal – hal yang harus diperhatikan pada pekerjaan pondasi tiang pancang :

·         Tiang-tiang diangkut dan diangkat harus melalui titik-titik angkat yang sudah diperhitungkan dan diberi tanda-tanda pada permukaan tiangnya.

·         Penumpukan tiang-tiang di lapangan tidak boleh lebih dari 3 lapis untuk menghindari kesulitan didalam penarikan ke lokasi pancang.

·         Jika tidak ditentukan lain, pemancangan tiang harus dilakukan menggunakan alat pancang jacking hammer dengan ketentuan mempunyai kekuatan tekan minimum sebesar 2.5 kali kekuatan daya dukung izin tiang yang akan dipancang

·         Dalam hal tiang harus dipancang dengan menggunakan diesel hammer; maka hammer yang akan dipakai harus mempunyai berat minimal satu per tiga kali berat tiang yang akan dipancang atau setara diesel hammer Kobe K-45.

·         Jika akan dipergunakan alat pancang hydraulic hammer harus dipilih sedemikian rupa sehingga hammernya mempunyai enerji maksimum rata-rata setara atau sama dengan enerji dari alat pancang diesel hammer dalam butir 6B (tinggi jatuh dan jenis hammer yang akan dipakai harus ditetapkan dan mendapatkan persetujuan tertulis dari perencana supaya minimal mempunyai enerji ekivalen sama dengan ketentuan dalam butir 6B).

·         Penetrasi tiang pancang sudah mencapai kedalaman tanah keras yang diinginkan sesuai dengan data hasil peyelidikan tanah untuk proyek ini.

·         Sudah memenuhi persyaratan final set yang telah ditetapkan dalam spesifikasi teknis ini untuk sejumlah 3 kali sepuluh pukulan terakhir, syarat total penetrasi per 10 pukulan sebesar maksimum 15 mm

·         Total jumlah pukulan dari awal sampai akhir pemancangan minimal harus memenuhi rata-rata total jumlah pukulan dari tiang-tiang sebelumnya yang mempunyai kedalaman penetrasi yang relatif sama, dengan jumlah total maksimum pukulan tidak kurang dari 1500 pukulan.

·         Untuk pemancangan yang dilakukan menggunakan jacking hammer maka akhir pemancangan ditetapkan setelah kekuatan peneterasi tiang sudah mencapai minimal 2.5 kali kekuatan daya dukung tiang izin dari setiap tiang yang dipancangnya.

BAB II

TINJAUAN PROYEK

1)         DATA TEKNIS PROYEK

Bangunan yang akan di laporkan adalah sebuah bangunan untuk perkantoran 21 lantai yang bertempat di jalan boulevard timur ,kelapa gading, jakarta utara. Adapun hal yang akan dilaporkan adalah persoalan tentang tanah dan perhitungan pendekatan terhadap tiang pancang, adapun hal – hal yang mendukung adalah :

·         Data mutu bahan

·         Dimensi penampang tiang pancang

·         Alat pancang

          I.       Data mutu bahan

Mutu beton tiang pancang K-500 dengan panjang tiang 12 m dan ditanam untuk titik PC 18 yaitu 11,5 m dibawah permukaan tanah.

         II.       DIMENSI PENAMPANG TIANG PANCANG

Untuk dimensi penampang tiang pancang yang ada dilapangan adalah 45 x 45 cm

        III.       ALAT PANCANG

Alat pancang yang digunakan yaitu Hydraulic Static Pile Driver typr ZYC 420 B-B PILE DRIVING MACHINE. Digunakan alat pancang HSPD karena untuk meredam suara yang bising dan getaran yang besar dari pemukul.

2)    DATA PERHITUNGAN RENCANA

Titik yang di tinjau adalah titik PC 18 dengan spesifkasi dibawah ini

·         Mutu beton K -500 untuk tiang pancang

·         Dimensi tiang pancang 45 x 45 cm

·         Panjang tiang 12 m

·         Tipe alat pancang yaitu ZYC 420 B-B PILE DRIVING MACHINE

·         Kapasitas alat masih 100 % karena umur alat tersebut belum 1 tahun

·         Kemiringan tegak tiang saat dipancang maksimal 1 cm

·         Cara pengangkatan tiang menggunakan 2 cara yaitu dengan 1 slink

·         Jarak antar tiang 3D

Gambar pengangkatan tiang

BEBAN MAKSIMUM 1 TIANG PANCANG BERDASARKAN PEMBACAAN MANOMETER

Position pile driving force ( fast ) with two main oil cylinders working

Contoh : nilai tekan 10 Mpa , A1 = 49062,5 X 10¯⁶  m² , A2 = 23628.5 x 10¯⁶ m² , n =98 %

F    = 2P (A1-A2) .n + G

      = 2P ( 49062,5 X 10¯⁶ - 23628,5 X 10¯⁶ ) X 98% X 10⁶ + 75 KN

      = 49,85 P + 75

      Ketika P = 10 Mpa , F = 573,5 KN

Contoh : nilai tekan 12 Mpa , A1 = 49062,5 X 10¯⁶  m² , A2 = 23628.5 x 10¯⁶ m² , n =98 %

Position pile driving force ( slower ) with main and auxiliary oil cylinders working

ü      F= 4 (P . A1 – (0,1A2)) .n + G

      = 4 ( P . 49062,5 X 10¯⁶ - ( 0,1 ) 23628,5 X 10¯⁶ ) X 98% X 10⁶ + 65,7 KN

      = 192,3 P + 65,7

Ketika P = 12 Mpa , F = 2373,3 KN

ü      F= 4 (P . A1 – (0,1A2)) .n + G

      = 4 ( P . 49062,5 X 10¯⁶ - ( 0,1 ) 23628,5 X 10¯⁶ ) X 98% X 10⁶ + 65,7 KN

      = 192,3 P + 65,7

Ketika P = 19 Mpa , F = 3719 KN

Ketika sudah menemukan tanah keras dengan tekanan maksimum 19 Mpa yaitu 371,9 ton maka beban maksimum 1 kolom yaitu

·         Efisiensi tiang pancang

Φ                = arc tan  = arc tan  = 18,43

Σ                 = 1-

                   = 0,858 

P maks 1 kolom =   = 2600,7 ton

Jadi berdasarkan PC 18 didapatkan P1 kolom sebesar 2600,7 ton

Berdasarkan petunjuk dari pengawas lapangan PT nusa kirana pada titik PC 18 menggunakan sondir type S3 dengan data sebagai berikut :

Tekanan konus                                               = 230 kg/cm²

JHP                                                                       = 2000 kg/cm ²

Kedalaman                                                       = 11,5 ma

Mencari Q  ultimate 1 tiang berdasarkan sondir type s3

Q ultimate 1 tiang                                          =  +

                                                                              =  227,250 ton

Mencari Q ultimit 1 tiang berdasarkan nilai SPT bedasarkan data boring type DB III

Diketahui N spt pada kedalaman 11,5 m = >50 denga L spt = 2 m

Dimensi tiang 45 x 45 dengan    A² = 2025cm²

                                                                                                     K= 180cm

Maka

Q 1 tiang = N X A²+

                 = 45 x 2025 +

                  = 123,525  ton

·      Daya dukung ijin tekan ( Q ultimit ) 1 tiang berdasarkan bahan

Tiang pancang beton pra cetak                          45 x 45 cm , mutu beton k-500

k-500 maka σ’ bk = 500 kg/cm² dan σ’ = 0,33 x 500 = 166,6 kg/cm²

maka Q ultimate 1 tiang berdasarkan 1 bahan mutu beton yaitu K-500 dengan dimensi 45 x 45 cm

 = σ’b x Ap = 166,6  x 45 x45 =337500 kg = 337,5 ton

Maka dipilih Q ultimit bedasarkan Nilai SPT dengan Q 1 tiang terkecil =123,525 ton

n tiang      = 

                =

                =  18,4 tiang à19 tiang

·         Efisiensi tiang pancang

Φ                = arc tan  = arc tan  = 18,43

Σ                 = 1-

                   = 0,825

Kekuatan tiang = 19x123,525x0,825

                                = 1936 ton <  2600,7 ton 

Maka pondasi pada titik pc 18 menggunakan pondasi tiang pancang, dengan :

-          dimensi tiang 45x45

-          Jumlah tiang pancang = 6 tiang

-          panjang tiang 12 m

   mutu beton K-500

Dikarenakan P maksimum 1 kolom pada pondasi Bor Pile lebih kecil dari P maksimum 1 kolom pada pondasi tiang pancang.

Perhitungan pendekatan tulangan pada tiang pancang

Dicari berat sendiri tiang pancang ( q) dimensi 45 x 45 cm

Q   = 0,45 x 0,45 x 2,4

      = 0, 486 ton

Mencari momen yang bekerja :

M1             = 1/8 ql²

                   = 1/8 x 0,486 x 9²

                   = 4,96 tm

M2             = ½ ql²

                   = ½  x 0,486 x 3²

                   = 2,2 tm

ΣM             = M1 – M2

                   = 4,96 – 2,2

                   = 2,7 tm

Mencari penulangan untuk sisi tiang yang terangkat

Fe              = 0,71 x

                   = 4,26 cm²

Maka dipakai tulangan 4 D 12 dengan As perlu = 4,52 cm² , tetapi menurut PBI jika sebuah konstruksi dengan penampang kolo tidak di perhitungkan beban apapun maka tulangan minimalnya 1 % dan dan maksimal 6 % dari luasan penampang ( PBI hal 96)

L                 = 45 X 45

                   = 2025 cm²

                  

Cek tulangan As   =  x 100% = 0,23 % (tidak memenuhi syarat)

Maka tulangan diganti dengan 6 D 22 Dengan As perlu = 22,8 cm²

Cek tulangan As   =  x 100% = 1,12 % .........OK

Jadi tulangan pada tiang pancang adalah 6 D 22

Beban yang akan dipikul 1 tiang pancang berdasakan perhitungan adalah 337,5 ton ,maka penekanan atau pressing akan berhenti pada saat manometer menunjukkan pada angka 19 Mpa . Berdasarkan tabel, nilai tekan 19 Mpa =371,9 ton.

Cara pemancangan menggunakan HSPD

Secara garis besar pemancangan dengan hydraulic static pile driver untuk operasinya menggunakan sistem jepit kemudian menekan tiang tersebut. Struktur alat tersebut terdiri dari :

Pressing hydraulic cylinder , clamping box , dan clamping hydraulic cylinder

Metode pelaksanaan HSPD seabagai berikut :

a)      Koordinasi dengan pemberi tugas mengenai ururtan –urutan kerja / prioritas kerja dengan mempertimbangkan urutan penyelesaian pekerjaan yang diminta dan aksebilitas kerja agar tercapai produktivitas yang terbaik.

b)      Tentukan / tetapkan penggunanaan tanda –tanda yang disepakati yang digunakan dalam pelaksanaan pekerjaan pengukuran dan pematokan ( uitzet) agar tidak terjadi keracuan dalam membedakan titik – titik pemancangan dengan titik as bangunan atau titik – titik bantuan lainnya.

c)       Untuk menghindari terjadi pergeseran as tiang dari koordinat yang telah ditentukan maka gunakan titik bantu selama proses penekanan tiang kedalam tanah. Lakukanlah pengukuran as tiang terhadap titik bantu pada kedalaman 2 meter dengan menggunakan waterpass , apabila terjadi penyimpangan jarak antara as tiang dan  as titik bantu , apabila posisi tiang yang tertanam amsih dapat dilakukan pengangkatan atau pencabutan dan posisikan kembali as tiang tepat pada koordinat yang telah ditentukan.

d)      Check verticality tiang pancang setiap kedalaman 50 cm s/d kedalaman 2 meter.

e)      Proses awal dari pemasangan tiang dengan sistem tekan , posisikan alat HSPD unit pada koordinat yang ditentukan , check keadaan HSPD unit dalam keadaan rata dengan bantuan alat “ Nivo” yang terdapat dalam ruang operator dibantu dengan alat waterpass yang diletakkan pada posisi chasis panjang.

f)       Selanjutnya setelah kondisi HSPD unit tepat pada posisinya , tiang pancang dimasukan kedalam alat penjepit , kemudian posisikan tiang pancang tepat pada koordinat telah ditentukan , kontrol posisi tiang pada arah tegak dengan bantuan waterpass . setelah semuanya terpenuhi selanjutnya dilakukan penjepitan tiang dengan tekanan maksimum 20 Mpa dibaca pada manometer C.

g)      Setelah penjepitan dilakukan , kemudian lakukan penekanan tiang pancang dengan menggunakan 2 cylinder jack, selanjutnya dilakukan penekanan dengan menggunakan 4 cylinder jack , sampai mencapai daya dukung yang diijinkan . dalam proses pemancangan tiang harus dicatat (pilling record) tekanan yang timbul vs kedalaman tiang tertanam. Selama proses pemancangan tersebut lakukan pengukuran kembali posisi as tiang terhadap titik bantu gunakan format – 01. ( tiap 2 meter kedalaman tiang tertanam).

h)      Apabila dalam proses pemancangan tiang ternyata tiang tersebut tidak dapat ditekan lagi ,sehingga mengakibatkan tiang terdapat sisa diatas permukaan tanah, maka tiang tersebut harus dipotong rata tanah untuk memberikan jalan kerja bagi HSPD unit untuk berpindah ketitik yang lain. Untuk mengetahui bahwa pemancangan tian sudah sesuai dengan daya dukung yang ijiinkan , kita melakukan pressing sebanyak banyaknya

i)        Setelah proses tersebut dilakukan secara benar , kemudian lakukanlah pengukuran ulang posisi tiang, sehingga apabila terjadi pergeseran as tiang terpasang dan rencana dapat segera diketahui, yang selanjutnya akan dibuatkan keputusan cara- cara perbaikan dari pergeseran tersebut.