## ANALISIS DIAGRAM GAYA DALAM PADA FONDASI TIANG BOR UNTUK MENDAPATKAN HASIL PENULANGAN YANG OPTIMAL
Kilian Rohan 1 dan Aniek Prihatiningsih 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta kilian.325180090@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta aniekp@ft.untar.ac.id
Masuk: 19-01-2022, revisi: 11-02-2022, diterima untuk diterbitkan: 22-02-2022

## ABSTRACT
The  foundation  is  one  of  the  most  important  parts  of  a  structure.  The  distribution  of  bearing  capacity  in  pile foundations is inversely related to depth. The part of the pile that is close to the acting force will carry a greater force than the part of the pile that is at a deeper depth. By paying attention to this, the reinforcement of the pile foundation can be varied according to the distribution of the pile bearing capacity. The type of pile foundation to be analyzed is a drilled pile foundation or bored pile in the form of an end bearing pile, with soil data located in Semarang. Analysis was carried out on three piles with a diameter of 600 mm, 1000 mm, and 1800 mm with a pile length of 65 m. In this study, an analysis of the internal force diagram that occurs in the pile will be carried out. The results of the analysis show that the need for pile reinforcement are getting less and less at the pile which is further away from the working load. The result of the need for pile reinforcement is also less than the reinforcement based on applicable regulations.
Keywords:  bored  pile;  distribution  of bearing  capacity;  reinforcement  of  pile  foundation;  internal  force  diagram; end bearing pile

## ABSTRAK
Fondasi merupakan salah satu bagian terpenting dalam sebuah struktur. Salah satu jenis fondasi yang sering digunakan pada  proyek  pembangunan  gedung  dan  struktur-struktur  besar  lainnya  merupakan  fondasi  tiang.  Distribusi  daya dukung pada fondasi tiang berkebalikan dengan kedalaman. Bagian tiang yang dekat dengan gaya yang bekerja akan memikul gaya yang lebih besar dibandingkan bagian tiang yang berada pada kedalaman yang lebih dalam. Dengan mempehatikan hal tersebut, maka penulangan fondasi tiang daanapat divariasi sesuai dengan distribusi daya dukung tiang. Penelitian ini akan dibantu dengan menggunakan program untuk mendapatkan penulangan tiang. Jenis fondasi tiang yang akan dianalisis merupakan fondasi tiang bor atau bored pile berupa end bearing pile, dengan data tanah yang berlokasi di Semarang. Analisis dilakukan terhadap tiga tiang dengan diameter 600 mm, 1000 mm, dan 1800 mm dengan panjang tiang 65 m. Dalam penelitian ini, akan dilakukannya  analisis diagram gaya dalam yang terjadi pada tiang sehingga dapat diketahui nya letak dan kebutuhan tulangan sepanjang tiang. Hasil analisis menunjukkan bahwa  hasil  kebutuhan  penulangan  tiang  semakin  sedikit  dan  renggang pada  bagian  tiang  yang  semakin  menjauhi beban  yang  bekerja.  Hasil  kebutuhan  penulangan  tiang  juga  lebih  sedikit  dibandingkan  penulangan  berdasarkan peraturan yang berlaku.
Kata kunci: bored pile ; distribusi daya dukung; penulangan fondasi tiang; diagram gaya dalam; end bearing pile

## 1. PENDAHULUAN
Menurut  Arvin  dan  Prihatiningsih  (2021),  fondasi  yang  merupakan  bagian  dari substructure memiliki  fungsi meneruskan  seluruh  beban  ke  tanah  dasar.  Sebuah  fondasi  yang  tidak  kuat  menyebabkan  kegagalan  keseluruhan struktur tersebut, tidak peduli sekuat atau sekokoh apapun struktur diatasnya. Menurut Coduto (2001), fondasi tiang merupakan elemen struktur yang panjang, ramping, dan di pra-fabrikasi yang dimasukkan ke dalam tanah. Fondasi tiang itu sendiri dibagi menjadi beberapa jenis bedasarkan material yang digunakan, metode pembuatan tiang ataupun metode  pelaksanaan  pemasangan  nya  di  lapangan.  Salah  satu  jenis  fondasi  tiang  yang  umum  digunakan  jika dibutuhkannya kedalaman tiang yang dalam adalah fondasi tiang bor atau bored pile . Tiang bor itu sendiri terbuat dari beton,  dengan  terdapatnya reinforcement atau  penguat yang  dibutuhkan  ataupun bisa  ditambahkan. Reinforcement yang umum diketahui dan digunakan adalah baja tulangan.
Tiga faktor yang sangat penting dalam berjalannya sebuah proyek konstruksi adalah mutu, biaya, dan waktu. Untuk desain  fondasi,  hasil  desain  haruslah  mampu  mencapai  mutu  berupa  daya  dukung  yang  diinginkan  dengan menggunakan biaya yang optimal. Dalam hal fondasi tiang bor, untuk memenuhi faktor-faktor tersebut, maka variasi pembesian  dari  tiang  bor  merupakan  salah  satu  solusi  yang  dapat  dilakukan  untuk  mengoptimalkan  hasil  desain fondasi. Mekanisme transfer beban pada tiang menunjukkan bahwa semakin dekat bagian tiang dengan beban yang bekerja,  maka  gaya  yang  dipikul  oleh  bagian  tiang  tersebut  semakin  besar,  begitupun  sebaliknya.  Dengan memperhatikan hal ini, maka penulangan fondasi pun dapat divariasikan sesuai dengan gaya yang terjadi pada setiap kedalaman tiang.

## Diagram Gaya Dalam (Metode Matlock dan Reese)
Diagram gaya dalam yang akan dicari untuk mendapatkan hasil penulangan pada fondasi tiang merupakan diagram momen dan  lintang  untuk kedua  penulangan  longitudinal dan  transversal.  Berdasarkan Das  (2019), untuk  mencari diagram gaya dalam dapat digunakan nya metode elastis yang diusulkan oleh Matlock dan Reese.
• Momen didapatkan dengan menggunakan formula sebagai berikut:
𝑀 𝑧 (𝑧) = 𝐴 𝑚 𝑄 𝑔 𝑅 + 𝐵 𝑚 𝑀 𝑔 (1)
• Lintang didapatkan dengan menggunakan formula sebagai berikut:
𝑉 𝑧 (𝑧) = 𝐴 𝑣 𝑄 𝑔 𝑅 + 𝐵𝑣𝑀𝑔 𝑅 (2)
Nilai 𝑄 𝑔 dan 𝑀 𝑔 merupakan besar beban lateral dan momen yang terjadi pada tiang, sedangkan 𝐴 𝑚 , 𝐴 𝑣 , 𝐵 𝑚 , dan 𝐵 𝑣 merupakan nilai koefisien tiang.
• Koefisien tiang berubah seiring bertambahnya kedalaman tiang. Kedalaman tiang diwakili oleh koefisien Z, di mana nilai koefisien tiang berubah seiring bertambahnya nilai Z. Nilai Z dapat dicari dengan formula sebagai berikut:
𝑍 = 𝑧 𝑅 (3) Di mana, z merupakan kedalaman tiang. Menurut Tomlinson (2008), koefisien R merupakan faktor kekakuan tiang yang dapat dicari dengan formula sebagai berikut:
𝑅 = √ 𝐸𝑝𝐼𝑝 𝑘𝐵 4 (4)
Nilai 𝐸 𝑝 merupakan modulus elastisitas beton dan 𝐵 merupakan diameter tiang, nilai 𝐸 𝑝 dapat dicari dengan formula sebagai berikut:
𝐸 𝑝 = 4700√𝑓𝑐′ (5)
Nilai 𝐼 𝑝 merupakan inersia penampang dari tiang. Dikarenakan tiang yang digunakan berupa tiang bor berbentuk lingkaran, maka inersia penampang tiang dapat dicari denga formula sebagai berikut:
𝐼 𝑝 = 1 64 𝜋𝐷 4 (6) Menurut Budhu (2010), nilai 𝑘 merupakan modulus reaksi tanah dasar dan 𝐷 merupakan diameter tiang. Berdasarkan beliau, nilai 𝑘 dapat dicari dengan formula sebagai berikut:
𝑘 𝑠 ′ = 22,4 𝐸𝑠 (1−𝜇) (1+𝜇)(3−4𝜇)[2 ln(2𝐿𝑝 𝐵 ⁄ )−0,433] (7)
Nilai 𝑘 𝑠 ′ merupakan nilai 𝑘 modifikasi. Untuk mendapatkan nilai 𝑘 , nilai 𝑘 𝑠 ′ pun dibagi dengan 𝐵 (diameter tiang) 𝑘 = 𝑘𝑠 ′ 𝐵 (8)

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dapat dibagi menjadi beberapa tahap, di mana analisis itu sendiri dilakukan setelah proses pengumpulan dan  pengolahan  data  sudah  dilakukan.  Analisis  itu  sendiri  dimulai  dengan  penentuan  parameter  tanah  yang  akan digunakan, yang kemudian dilanjutkan dengan mencari diagram gaya dalam pada tiang. Setelah didapatkannya gaya dalam yang terjadi pada tiang, maka penulangan tiang dapat dicari. Berikut pada Gambar 1 merupakan tahapan alur dari penelitian yang dilakukan.

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis dimulai dengan melakukan penentuan parameter tanah desain yang akan digunakan dalam perhitungan.

## Parameter Tanah Desain
Menurut  Murthy  (2002),  sifat-sifat  bahan  dari  tanah  bergantung  pada  sifat-sifat  batuan  dari  mana  mereka  berasal, sehingga penentuan  parameter  tanah  harus  dilakukan  dengan  tepat.  Parameter  tanah  desain  yang digunakan  dalam analisis didapatkan dari hasil plot grafik parameter tanah yang diperoleh dari data penyelidikan tanah lapangan, data uji laboratorium, dan korelasi parameter tanah. Berikut pada Tabel 1 dan 2 merupakan hasil parameter tanah desain yang digunakan dalam analisis.
Tabel 1. Parameter Tanah Desain Elevasi (m) Jenis Tanah Konsistensi N-SPT γ sat (kN/m 3 ) γ wet (kN/m 3 ) e o 𝜙 (°) 1-5 Clay Medium Stiff 12 19 18 0,5 10 5-13 Clay Medium Stiff 12 19 18 0,5 9 13-22 Clay Very Soft to Soft 4 16 15 1,2 10 22-32 Clay Medium Stiff 10 18 17 1 10 32-43 Clay Very Stiff 20 19 18 1,12 22 43-55 Clay Very Stiff 30 20 19 1,17 20 55-70 Clay Very Stiff 30 19 18 1,14 21 Tabel 2. Parameter Tanah Desain (Lanjutan) Elevasi (m) S u (kPa) c’ (kPa) E u (MPa) OCR k (cm/s) Poisson Ratio Ψ (°) 1-5 42 10 13 19 0,001 0,2 0 5-13 40 8 12 2 0,001 0,27 0 13-22 6 2 2 1 0,001 0,35 0 22-32 20 6 6 1,2 0,001 0,31 0 32-43 55 10 17 1 0,001 0,2 0 43-55 95 18 29 1 0,001 0,25 0 55-70 68 14 21 1,1 0,001 0,2 0

## Spesifikasi Tiang dan Beban
Analisis dilakukan terhadap tiga variasi tiang seperti yang dapat dilihat pada Tabel 3 di bawah ini.
Tabel 3. Spesifikasi Tiang dan Beban Diameter (m) Panjang Tiang (m) Beban Vertikal (kN) Beban Horizontal (kN) fc’ Beton (MPa) fy Tulangan (MPa) 0,6 65 1.600 468 25 420 1 65 3.500 780 25 420 1,8 65 6.000 1.404 25 420

## Diagram Gaya Dalam
Perhitungan untuk mendapatkan diagram momen dan lintang dilakukan untuk ketiga variasi tiang. Nilai momen dan lintang  yang  digunakan  untuk  menentukan  penulangan  tiang  diambil  untuk  setiap  12  m  kedalaman  tiang.  Hal  ini dilakukan  karena  pada  umumnya  panjang  tulangan  yang  ada  di  pasaran  sebesar  12  m,  sehingga  diperlukan  nilai momen dan lintang terbesar pada setiap 12 m kedalaman tiang untuk mewakili bagian tiang tersebut. Berikut  pada Tabel 4 merupakan hasil gaya dalam tiang terbesar untuk setiap 12 m kedalaman tiang. Hasil gaya dalam yang terjadi pada tiang dapat dilihat pada Gambar 2.
Tabel 4. Nilai Gaya Dalam Tiang Kedalaman (m) Diameter 0,6 m Diameter 1 m Diameter 1,8 m Momen (kNm) Lintang (kN) Momen (kNm) Lintang (kN) Momen (kNm) Lintang (kN) 0 – 12 m 683,22 468 2.019,38 780 6.534,56 1.404 12 – 24 m -49,87 -46,8 2.989,47 -288,44 11.731,7 -520,19 24 – 36 m 1,94 5,62 -274,99 127,4 -8.904,2 515,21 36 – 48 m 1,03 0,94 29,65 11,7 193,18 21,06 48 – 60 m 1,04 0,94 2,81 11,7 8,79 21,06 60 – 65 m 0,96 0,94 2,59 11,7 8,09 21,06
(a) (b)
(c)                                                                                  (d)
(e)                                                                                 (f)
(g)                                                                                       (h)
Gambar 2. Diagram Gaya Dalam Tiang (a) Momen Tiang 0,6 m, (b) Lintang Tiang 0,6 m, (c) Momen Tiang 1 m, (d) Lintang Tiang 1 m, (e) Momen Tiang 1,8 m, (f) Lintang Tiang 1,8 m, (g) Diagram Momen Tiang, (h) Diagram Lintang Tiang

## Penulangan Tiang
Penulangan tiang bor divariasikan untuk setiap 12 m panjang tiang untuk kedua tulangan yaitu tulangan longitudinal dan  transversal.  Jenis  tulangan  yang  digunakan  untuk  tulangan  longitudinal  dan  transversal  adalah  tulangan  ulir. Setelah didapatkannya gaya dalam yang dibutuhkan, dicari nya kebutuhan penulangan tiang serta penulangan tiang yang memenuhi peraturan sesuai dengan yang tertera pada Badan Standardisasi Nasional (2019). Hasil perbandingan dapat dilihat pada Tabel 5 dan 6.
Tabel 5. Hasil Kebutuhan dan Peraturan Penulangan Tiang
Kedalaman (m) Diameter (m) Kebutuhan Peraturan Longitudinal Transversal Longitudinal Transversal 0 – 12 m 0,6 20D32 D13 - 200 20D32 D13 - 75 12 – 24 m 4D19 D13 - 300 8D22 D13 - 75 24 – 36 m 4D19 D13 - 300 8D22 D13 - 75 36 – 48 m 4D19 D13 - 300 8D22 D13 - 75 48 – 60 m 4D19 D13 - 300 8D22 D13 - 75 60 – 65 m 4D19 D13 - 300 8D22 D13 - 75
Tabel 6. Hasil Kebutuhan dan Peraturan Penulangan Tiang (Lanjutan) Kedalaman (m) Diameter (m) Kebutuhan Peraturan Longitudinal Transversal Longitudinal Transversal 0 – 12 m 1 32D32 D13 - 200 32D32 D13 - 75 12 – 24 m 32D32 D13 - 300 32D32 D13 - 75 24 – 36 m 8D19 D13 - 300 12D29 D13 - 75 36 – 48 m 8D19 D13 - 300 12D29 D13 - 75 48 – 60 m 4D19 D13 - 300 12D29 D13 - 75 60 – 65 m 4D19 D13 - 300 12D29 D13 - 75 0 – 12 m 1,8 44D32 D13 - 75 44D32 D13 - 75 12 – 24 m 44D32 D13 - 75 44D32 D13 - 75 24 – 36 m 28D32 D13 - 100 32D32 D13 - 75 36 – 48 m 8D25 D13 - 300 32D32 D13 - 75 48 – 60 m 4D25 D13 - 300 32D32 D13 - 75 60 – 65 m 4D25 D13 - 300 32D32 D13 - 75
(b)
(c)
Gambar 3. Penulangan Tiang Berdasarkan Momen Tiang (a) Tiang 0,6 m, (b) Tiang 1 m, (c) Tiang 1,8 m
Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3, kebutuhan penulangan yang dimaksud merupakan jumlah, letak, dan jarak penulangan  minimum  yang  mampu  menahan  gaya  yang  terjadi  pada  tiang.  Sedangkan  penulangan  berdasarkan peraturan  merupakan  konfigurasi  penulangan  yang  harus  memenuhi  syarat-syarat  yang  tertera  berdasarkan  Badan Standardisasi Nasional (2019). Dalam hal ini, terdapat beberapa batasan untuk penulangan minimum dan maksimum tiang, di mana batasan ini membuat konfigurasi penulangan yang memenuhi syarat-syarat peraturan tersebut melebihi kebutuhan penulangan sebenarnya yang didapat berdasarkan gaya yang terjadi pada tiang.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil analisis, dapat ditarik kesimpulan dan saran sebagai berikut:

## Kesimpulan
• Besar momen terbesar yang didapat dari hasil perhitungan untuk masing-masing variasi diameter tiang dari terkecil sampai terbesar secara berurut sebesar 683,22 kNm, 2.987,47 kNm, dan 11.731,7 kNm.
• Hasil perhitungan menunjukkan bahwa semakin dalam kedalaman tiang, maka penulangan yang dibutuhkan pada  kedalaman  tersebut  semakin  berkurang.  Hal  ini  disebabkan  karena  besar  nya  beban  yang  ditransfer sepanjang  tiang  semakin  mengecil  seiring  bertambahnya  kedalaman  tiang.  Mengecil  nya  transfer  beban  ini dapat dilihat dari reaksi tanah yang terjadi pada kedalaman tiang yang dalam, di mana reaksi tanah yang terjadi semakin  mengecil  seiring  bertambahnya  kedalaman.  Dengan  begitu,  dapat  disimpulkan  bahwa  gaya  yang diterima tiang paling besar pada bagian tiang yang dekat dengan beban luar yang terjadi dan semakin mengecil seiring bertambahnya kedalaman dan menjauhi beban luar yang terjadi.
• Semakin mengecilnya beban seiring bertambahnya kedalaman menghasilkan besar momen yang dipikul tiang pada  kedalaman  yang  dalam  semakin  kecil  sehingga  kebutuhan  penulangan  tiang  pun  semakin  berkurang seiring bertambahnya kedalaman.
• Penulangan  yang  didapatkan  berdasarkan  peraturan  yang  berlaku  menghasilkan  jumlah  penulangan longitudinal dan  transversal  yang  lebih banyak  dibandingkan  kebutuhan penulangan dari  hasil  perhitungan. Hal  ini  dikarenakan  peraturan  yang  berlaku  memiliki  batasan  minimum  tulangan  yang  dapat  digunakan sehingga daerah tiang yang sebenarnya tidak membutuhkan penulangan dengan jumlah dan jarak yang banyak dan rapat ataupun bahkan tidak membutuhkan penulangan dikarenakan sangat kecilnya gaya yang terjadi pada kedalaman tersebut tetap harus menggunakan tulangan minimum berdasarkan peraturan yang berlaku.
• Batasan tulangan minimum dan maksimum yang ditentukan dalam peraturan dibuat untuk memenuhi beberapa kondisi. Batasan minimum tulangan ditentukan sedemikian rupa untuk mengkontrol deformasi jangka panjang serta menghasilkan momen leleh tulangan yang melebihi momen retak  beton itu sendiri. Sedangkan batasan maksimum luas tulangan bertujuan untuk memperhatikan kerapatan tulangan serta peningkatan tegangan geser yang tinggi.

## Saran
• Untuk mencari diagram gaya dalam yang terjadi pada tiang, dapat menggunakan bantuan program yang dapat mengeluarkan hasil output gaya-gaya yang terjadi.
• Dalam penelitian ini, analisis yang dilakukan merupakan analisis dua dimensi, di mana pemodelan dan analisis dua dimensi hanya memperhatikan faktor-faktor yang terjadi pada satu bidang saja (bidang pada sumbu x y) tanpa mengikutsertakan faktor yang mempengaruhi analisis dari bidang lainnya (sumbu z). Dikarenakan itu, untuk  mendapatkan  hasil  yang  akurat  dalam  menentukan  parameter  tanah  serta  mencari  gaya  dalam  yang terjadi pada tiang, perlu dilakukannya analisis dan pemodelan tiga dimensi sehingga semua faktor-faktor yang dapat mempengaruhi analisis dari seluruh bidang juga diperhitungkan.
• Pada penelitian ini, pemodelan tiang dilakukan dengan asumsi bahwa diameter tiang bor sepanjang tiang itu sama, sehingga tiang bor yang dianalisis seakan-akan memiliki permukaan selimut yang rata dan konsisten. Pada kenyataan nya, permukaan selimut tiang bor tentu tidak rata dan konsisten, sehingga untuk mendapatkan hasil analisis yang lebih akurat, harus dilakukannya analisis dan pemodelan menggunakan metode lain seperti metode elemen hingga yang dapat memodelkan dan menghasilkan hasil analisis keseluruhan tiang dengan lebih akurat.
• Tiga  hal  yang  sangat penting dalam  sebuah proyek  pembangunan  adalah  mutu,  waktu  dan  biaya.  Sehingga sangat  disarankan  untuk  dilakukannya  pengaplikasian  pada  perhitungan  desain  untuk  melakukan  variasi penulangan sepanjang tiang agar mendapatkan mutu hasil desain yang kuat menahan gaya yang terjadi, tetapi juga optimal dalam aspek biaya yang dikeluarkan.

## DAFTAR PUSTAKA
Arvin, & Prihatiningsih,  A. (2021). Studi Fondasi Tiang Bor Untuk Jembatan Di Laut. Jurnal Mitra Teknik Sipil , 581-590.
Badan Standardisasi Nasional (2019). SNI 2847:2019 Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.
Budhu, M. (2010). Soil Mechanics and Foundation 3rd Edition . United States: John Wiley & Sons. Coduto, D. P. (2001). Foundation Design Principles and Practices 2nd Edition . New Jersey: Prentice Hall. Das, B. M. (2019). Principles of Foundation Engineering. England. Murthy,  V.  N.  (2002). Geotechnical  Engineering  -  Principles  and  Practices  of  Soil  Mechanics  and  Foundation Engineering . New York: Marcel Dekker. Tomlinson, M. (2008). Pile Design and Construction Practice 5th Edition . Taylor & Francis.