Contoh aplikasi pondasi tiang pada bangunan sipil keairan

         Pondasi tiang untuk dermaga

Pondasi tiang pancang dalam struktur dermaga didesain untuk menerima beban dari berat struktur dermaga, peralatan penanganan kargo, dan beban-beban lateral yang disebabkan oleh kondisi lingkungan (arus, gelombang, gempa) dan operasi kapal (berthing, mooring).

 

Gambar 2. Contoh pondasi tiang pada dermaga

         Pondasi tiang untuk Jembatan

Pondasi tiang pancang digunakan untuk pondasi yang tanah permukaannya tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk menahan beban dan tanah kerasnya yang memiliki daya dukung letaknya sangat dalam (> 10 m).

Gambar 3. Contoh pondasi tiang pada jembatan

         Pondasi tiang untuk Bendungan

Tiang pancang beton berdasarkan cara pembuatannya dibedakan menjadi dua macam yaitu :

- Cast in place (tiang beton cor ditempat atau fondasi tiang bor)
- Precast pile (tiang beton dibuat ditempat lain atau dibuat dipabrik).

Fondasi  tiang  pancang  dibuat  ditempat  lain (pabrik,  dilokasi)  dan  baru dipancang sesuai dengan umur beton setelah 28 hari. Karena tegangan tarik beton adalah kecil, sedangkan berat sendiri beton adalah besar, maka tiang pancang beton ini haruslah diberi tulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan timbul  pada  waktu  pengangkatan  dan  pemancangan.

Gambar 4. Contoh pondasi tiang pada bendungan

1.      Parameter Tanah untuk menentukan daya dukung Pondasi Dangkal

Parameter yang digunakan dalam menentukan Pondasi Dangkal

1.      Kedalaman suatu pondasi (Df) dari suatu pondasi yang akan dibangun.

2.      Ukuran dan bentuk pondasi.

3.     Apabila perbandingan kedalaman (L) dengan lebar pondasi (B) lebih kecil atau sama dengan 1, diaplikasikan tanah keras pada kedalaman

1 – 2 m.

4.      Sifat tanah terhadap penurunan yang akan terjadi pada suatu daerah rencana.

5.      Kedalaman air tanah yang terdapat pada lokasi studi.

6.      Nilai parameter tanah (Ɣ,ƈ, dan Ɵ).

7.      Pengaruh permukaan tanah (ground Factors), Menurut Hansen

2.      Jenis Pengujian Tanah dilapangan

Uji sondir / CPT (Cone Penetration Test)

Penyelidikan tanah dibutuhkan untuk keperluan desain pondasi TL. Yang sering digunakan adalah dengan metode sondir. Mengingat bahwa umumnya rute jalur transmisi sangat panjang dan lokasinya seperti persawahan dan perbukitan dan jauh dari jalan yang bisa diakses dengan kendaraan roda empat. Untuk gampangnya dipakai mesin sondir ringan, yaitu dengan kapasitas sondir 2.5 ton. Dan alat sondir ini mudah diangkut dengan kendaraan kecil (pick up) dengan bak terbuka dan dibawa ke lokasi penyondiran dengan tenaga manusia. Tim sondir biasanya terdiri dari 5 orang.

Tujuan dari Pengujian sondir dilapangan adalah:

1.      Memperoleh parameter-parameter perlawanan penetrasi lapisan tanah di lapangan, dengan alat sondir (penetrasi quasi statik).

2.      Parameter berupaperlawanan konus (qc), perlawanan geser (fs), angka banding geser (Rf), dan geseran. Total tanah (Tf), yang dapat dipergunakan untuk interpretasi perlapisan tanah dan bagian dari desain fondasi.

Gambar 5. Cone penetration test

Uji SPT (Standart Penetration Test)

suatu metode uji yang dilaksanakan bersamaan dengan pengeboran untuk mengetahui, baik perlawanan dinamik tanah maupun pengambilan contoh terganggu dengan teknik penumbukan. Uji SPT terdiri atas uji pemukulan tabung belah dinding tebal ke dalam tanah, disertai pengukuran jumlah pukulan untuk memasukkan tabung belah sedalam 300 mm vertikal. Dalam sistem beban jatuh ini digunakan palu dengan berat 63,5 kg, yang dijatuhkan secara berulang dengan tinggi jatuh 0,76 m. Pelaksanaan pengujian dibagi dalam tiga tahap, yaitu berturut-turut setebal 150 mm untuk masing-masing tahap. Tahap pertama dicatat sebagai dudukan, sementara jumlah pukulan untuk memasukkan tahap ke-dua dan ke-tiga dijumlahkan untuk memperoleh nilai pukulan N atau perlawanan SPT (dinyatakan dalam pukulan/0,3 m).

Tujuannya dari uji SPT adalah:

untuk memperoleh parameter perlawanan penetrasi lapisan tanah di lapangan dengan SPT, yang dapat dipergunakan untuk identifikasi perlapisan tanah yang merupakan bagian dari desain fondasi. 

Gambar 6. Standart penetration test

 Uji CBR di lapangan

     Tujuan penggunaan CBR dilapangan adalah:

1.      Penentuan tebal perkerasan (Full depth pavement) Untuk bagian jalan yang direncanakan akan mendapatkan penanganan”Pelebaran jalan”.

2.      Penentuan tebal lapis ulang”Overlay” diatas jalan aspal apabila tidak dapat disedikan.

3.      Penentuan tebal perkerasan jalan untuk bagian jalan yang harus direkonstruksi

4.      Penentuan tebal perkerasan jalan baru.

Gambar 7. Mesin penetrasi CBR langsung ditempat

4.  Aplikasi dinding penahan tanah pada bangunan sipil keairan

1.      Penerapan Turap Sebagai Dinding Penahan Tanah

Yang dimaksud dengan turap adalah konstruksi yang dapat menahan tanah disekelilingnya, mencegah terjadinya kelongsoran, dan biasanya terdiri dari dinding turap dan penyangganya, seperti yang diperlihatkan Gambar 1.1. turap yang banyak dipakai adalah turap dengan tiang tegak, papan turap, serta turap yang terdiri dari jajaran tiang-tiang, dan kadang-kadang dipakai turap beton yang dicor di tempat (Cast-in-place) seperti pada konstruksi tembok menerus di bawah tanah.

Macam Turap

            Berhubung adanya berbagai cara untuk memasang turap atau bendungan elak sementara, maka perlu dipilih caraa yang paling tepat, yaitu ditinjau dari mutu tanah pondasi, tinggi muka air atau tinggi muka air tanah, keamanan atau manfaat ekonomis yang diperlukan.

            Konstruksi turap dapat digolongkan berdasarkan jenis dinding turapnya sebagai berikut :

1.      Turap dengan tiang tegak dan papan turap.

2.      Turap yang terdiri dari deretan tiang-tiang.

3.      Turap dari beton yang dicor di tempat, sehingga merupakan tembok dibawah tanah.

      Turap dari beton yang dicor ditempat, sehingga merupakan tembok di bawah tanah, adalah suatu cara di mana dinding turap dibuat dari tiang beton yang dicor di tempat. Untuk membangun tembok di bawah tanah, ada dua macam cara, yang pertama adalah dengan membuat tembok menerus, dan yang kedua adalah dengan membuat dinding dari deretan kolom di bawah tanah. Pada tiang beton  yang dicor ditempat, sehingga merupakan tembok di bawah tanah, turap ini tidak dapat usah dibongkar setelah pekerjaan selesai, dan dimanfaatkan sebagai bagian dari konstruksi itu sendiri.

Gambar 8. Turap sebagai dinding penahan tanah

2.      Dinding Penahan (Retaining Wall)

Dinding penahan tanah merupakan komponen struktur bangunan penting utama untuk jalan raya dan bangunan lingkungan lainnya yang berhubungan tanah berkontur atau tanah yang memiliki elevasi berbeda. Secara singkat dinding penahan merupakan dinding yang dibangun untuk menahan massa tanah di atas struktur atau bangunan yang dibuat. Bangunan dinding penahan umumnya terbuat dari bahan kayu, pasangan batu, beton hingga baja. Bahkan kini sering dipakai produk bahan sintetis mirip kain tebal sebagai dinding penahan tanah.

Gambar 9. Retaining Wall / Dinding Penahan Tanah

3.      Aplikasi dinding halang pada bendungan urugan

Jenis-jenis dinding halang yang sering digunakan pada bendungan urugan, yaitu :

·         Dinding halang puritan slari tanah-bentonit,

·         Dinding halang beton,

·         Dinding halang puritan slari semen-bentonit,

·         Dinding halang tiang, galerin Benton bersusun dan dinding halang tipis.

Secara teori, semua jenis dinding halang tersebut dapat didesain sebagai penghalang rembesan poitif (positive cut off). Namun masih ada beberapa ketidak pastian di dalam desain dan pelaksanaan konsruksi pada semua jenis dinding halang. Perencana harus memahami benar kelebihan dan kekurangan setiap jenis dinding halang tersebut, agar dapat dipilih jenis dinding halang yang paling sesuai dengan kondisi lapangan.

Agar efektif, dinding halang harus dipasanag menembus lapisan lolos air sampai masuk kedalam lapisan kedap air. Dinding halang sepenggal (partial cut off wall) yang hanya menembus 50 % lapisan lolos air hanya akan mampu mengurangi debit rembesan sekitar 20 %. Walaupun demikian dinding halang sepenggal, sering digunakan sebagai upaya pengendalian rembesan dengan cara memotong emua zona lolos air di bagian atas lapisan yang mnungkin ada dan tidak terdeteki selama investigasi.

5.  Definisi

a. Negative skin friction

Gambar  10. Tiang pancang

Gaya geser negatif (negative skin friction) adalah suatu gaya yang bekerja pada sisi tiang pancang dimana gaya tersebut justru bekerja kearah bawah sehingga malah memberikan penambahan beban secara vertikal selain beban luar yang bekerja. Negative skin friction berbeda dengan Positif skin friction, karena positif skin friction justru membantu memberikan gaya dukung pada tiang dalam melawan beban luar/vertikal yang bekerja dengan cara memberikan perlawanan geser disisi-sisi tiang, dengan arah kerja yang berlawanan dari arah gaya luar yang bekerja ataupun gaya dari negative skin friction tersebut.

Negatif skin friction terjadi ketika lapisan tanah yang diperkirakan mengalami penurunan yang cukup besar akibat proses konsolidasi, dimana akibat proses konsolidasi ini, tiang mengalami gaya geser dorong kearah bawah yang bekerja pada sisi sisi tiang (karena terbebani). keadaan ini disebut sebagai keadaan dimana tiang mengalami gaya geser negatif (negative skin friction).

b. End bearing and friction piles

Tumpuan Ujung (End Bearing Pile)

Gambar  11. End Bearing Pile

Penyaluran beban dimana sebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari perlawanan tanah keras pada ujung tiang. Tiang yang dimasukan sampai lapisan tanah keras, secara teoritis dianggap bahwa seluruh beban tiang dipindahkan kelapisan keras melalui ujung tiang. Anggapan tanah keras yang dimaksudkan disini sebetulnya relatif dan tergantung dari beberapa faktor, antara lain seperti besar beban yang harus dipikul oleh tiang.

Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile)

Gambar  12. Friction Pile

Penyaluran beban dimana sebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari gesekan antara tanah dengan sisi- sisi tiang pancang, atau dengan kata lain kemampuan tiang pancang dalam menahan beban hanya mengandalkan gaya geseran antara tiang dengan  tanah disekelilingnya. 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. Kenyataannya tumpuan diujung ini juga memiliki andil dalam memberikan sumbangan daya dukung walaupun itu kecil.

Perbedaan dari kedua jenis tiang pancang ini, semata-mata hanya dari segi kemudahan, karena pada umumnya tiang pancang berfungsi sebagai kombinasi antara friction pile (tumpuan sisi) dan end bearing pile (tumpuan ujung). Kecuali tiang pancang yang menembus tanah yang sangat lembek sampai lapisan tanah dasar yang padat.

c. Efisiensi kelompok tiang

1.      Kapasitas Dukung Kelompok Tiang

Fondasi tiang pancang yang umumnya  dipasang secara berkelompok. Yang dimaksud berkelompok adalah sekumpulan tiang yang dipasang secara relatif  berdekatan dan biasanya diikat menjadi satu dibagian atasnya dengan menggunakan pile cap. Untuk menghitung nilai kapasitas dukung kelompok tiang, ada bebarapa hal yang harus diperhatikan terlebih dahulu, yaitu jumlah tiang dalam satu kelompok, jarak tiang, susunan tiang dan efisiensi kelompok tiang.

2.      Efisiensi Kelompok Tiang

Menurut Coduto (1983), efisiensi tiang  bergantung pada beberapa faktor, yaitu :

1.         Jumlah, panjang, diameter, susunan dan jarak tiang.

2.         Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung).

3.         Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang.

4.         Urutan pemasangan tiang

5.         Macam tanah.

6.         Waktu setelah pemasangan.

7.         Interaksi antara pelat penutup tiang (pile cap) dengan tanah.

8.         Arah dari beban yang bekerja.

d. Tekanan tanah lateral pada kondisi”AT REST”

Suatu element tanah yang terletak pada kedalaman tertentu akan terkena tekanan arah vertikal ɞ_v dan tekanan arah horisontal ɞ_h. ɞ_v dan ɞ_h masing-masing merupakan tekanan tanah aktiv dan tekanan total, sementara itu tegangan geser pada bidang gerak dan bidang datar diabaikan. Bila dinding penahan tanah dalam keadaan diam, yaitu bila dinding tidak bergerak kesalah satu arah baik ke kanan atau ke kiri dari posisi awal, maka massa tanah berada dalam keadaan keseimbangan elastis. Rasio tekanan arah horisontal dan tekanan arah verrtikal dinamakan”koefisien tekanan tanah dalam keadaan diam”.