## STUDI PERILAKU KELOMPOK TIANG UNTUK FONDASI TIANG BOR PADA KONDISI ELASTIK DAN TIDAK ELASTIK
Andrew 1 , Giovanni Pranata 2 , dan Amelia Yuwono 3
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: andrewsubahri@yahoo.com
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: giovannip@ft.untar.ac.id
3 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: amelia774@yahoo.com

## ABSTRAK
Fondasi  merupakan  suatu  hal  yang  sangat  berpengaruh  terhadap  suatu  bangunan.  Fondasi  berfungsi untuk  memikul  beban  aksial  dan  beban  lateral.  Kelompok  tiang  digunakan  untuk  meminimalisir kegagalan  dari  sebuah  tiang.  Karena  adanya  peningkatan  percepatan  gempa  di  daerah  tertentu  pada SNI 1726:2012, perlu dilakukan analisis terhadap kelompok tiang di daerah yang terkena peningkatan percepatan  gempa.  Dengan  melakukan  analisis pushover pada  suatu  kelompok  tiang,  tingkat  kinerja suatu  kelompok  tiang  dapat  diketahui  berdasarkan  metode  spektrum  kapasitas  yang  diatur  dalam ATC-40 dan Pushover Analysis of Underground Structutres .
Kata kunci: fondasi, kelompok tiang, tingkat kinerja, metode spektrum kapasitas, analisis pushover

## 1. PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Dalam bidang konstruksi, fondasi merupakan suatu hal yang sangat berpengaruh terhadap kekuatan suatu bangunan. Fondasi  merupakan  bagian  yang  paling  bawah  dari  suatu  bangunan  dan  langsung  berhubungan  dengan  tanah. Fondasi berfungsi untuk memikul beban aksial dan beban lateral.
Salah  satu  jenis  fondasi  yang  ada  adalah  fondasi  tiang.  Berdasarkan  metode  instalasinya,  fondasi  tiang  dapat diklasifikasikan menjadi tiang pancang dan tiang bor. Meskipun pada tiang yang berdiameter besar atau untuk beban yang  ringan  sering  digunakan  fondasi  tiang  tunggal  untuk  memikul  kolom  atau  beban  struktur,  namun  pada umumnya  beban  kolom  struktur  atas  dapat  pula  dipikul  oleh  suatu  kelompok  tiang.  Penggunaan  kelompok  tiang biasa digunakan bila tiang tunggal tidak mempunyai kapasitas yang cukup untuk menahan beban kolom. Kelompok tiang juga berguna untuk meminimalisir kegagalan dari sebuah tiang dengan adanya tiang-tiang yang lain. Diberlakukannya SNI 1726:2012 yang menggantikan SNI 1726:2002 sehingga ada daerah tertentu yang mengalami kenaikan  percepatan  gempa  sehingga  gaya  gempa  yang  diterima  fondasi  meningkat.  Oleh  karena  itu    perlu dilakukan analisis terhadap suatu kelompok tiang dengan berbagai percepatan gempa pada kondisi elastik  maupun tidak elastik, salah satunya adalah dengan analisis statik non linier atau analisis pushover . Dari hasil analisis pushover terhadap suatu kelompok tiang tersebut dihasilkan  kurva  yang  menghubungkan antara base shear dan roof displacement atau disebut kurva kapasitas. Dari kurva kapasitas tersebut dapat dilihat perilaku suatu  kelompok  tiang  dari  kondisi  elastis  sampai  plastis  hingga  mengalami  kegagalan.  Dengan  adanya  kurva kapasitas  yang  diperoleh,  kita  dapat  melihat  tingkat  kinerja  suatu  kelompok  tiang  berdasarkan  metode  spektrum kapasitas berdasarkan peraturan ATC -40 dan Pushover Analysis of Underground Structures.

## Batasan masalah
Adapun batasan masalah yang akan dibahas adalah:
1. Data tanah diambil dari suatu proyek di daerah Pancoran, Jakarta Selatan.
2. Pemodelan kelompok tiang terhadap beban lateral dilakukan dengan bantuan program.
3. Pile yang digunakan adalah tiang bor bulat dengan dimensi 50cm -90cm.
4. Konfigurasi kelompok tiang yang digunakan adalah 4 tiang, 5 tiang, dan 6 tiang.
5. Analisis hanya dilakukan terhadap tiang.
6. Gaya yang diterima tiang adalah gaya lateral.
7. Jenis  tanah dimodifikasi mengikuti SNI 1726:2012.

## Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas adalah:
1. Berapa  besar  gaya  lateral  maksimum  yang  dapat  diterima  kelompok  tiang  pada  kondisi  elastik  dan  tidak elastik?
2. Berapa  besar displacement yang  terjadi  pada  kelompok  tiang  yang  diberikan  gaya  lateral  maksimum  pada kondisi elastik dan tidak elastik?
3. Bagaimana  tingkat  kinerja  struktur  pada  tiang  yang  direncanakan  dengan  SNI  1726  :  2012  melalui  analisis pushover menurut peraturan ATC -40 dan Pushover Analysis of Underground Structures ?

## Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini antara lain:
1. Mengetahui  besarnya  gaya  lateral  maksimum  yang  dapat  diterima  kelompok  tiang  pada  kondisi  elastik  dan tidak elastik.
2. Mengetahui besarnya displacement yang terjadi pada kelompok tiang yang diberikan gaya lateral maksimum pada kondisi elastik dan tidak elastik.
3. Mengetahui tingkat kinerja struktur pada tiang yang direncanakan dengan SNI 1726 : 2012 melalui analisis pushover menurut peraturan ATC -40 dan Pushover Analysis of Underground Structures.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Analisis Statik Non-Linier ( Pushover Analysis)
Analisis pushover adalah  suatu  cara  analisis  statik non-linier dimana  pengaruh  Gempa  Rencana  terhadap  struktur bangunan  gedung  dianggap  sebagai  beban-beban  static  yang  menangkap  pada  pusat  massa  masing-masing  lantai, yang  nilainya ditingkatkan secara berangsur-angsur  sampai  melampaui pembebanan  yang  menyebabkan  terjadinya pelelehan  (sendi  plastis)  pertama  di  dalam  struktur  bangunan  gedung,  kemudian  dengan  peningkatan  beban  lebih lanjut mengalami perubahan bentuk pasca-elastis yang besar sampai mencapai kondisi plastis.
Analisis dilakukan dengan memberikan suatu pola beban lateral statik pada struktur, yang kemudian secara bertahap ditingkatkan dengan faktor pengali sampai satu target perpindahan lateral dari suatu titik acuan tercapai. Pada proses pushover ,  struktur  didorong  sampai  mengalami  leleh  disatu  atau  lebih  lokasi  di  struktur  tersebut.  Kurva  kapasitas akan  memperlihatkan  suatu  kondisi  linier  sebelum  mencapai  kondisi  leleh  dan  selanjutnya  berperilaku  non-linier. Kurva pushover dipengaruhi  oleh  pola  distribusi  gaya  lateral  yang  digunakan  sebagai  beban  dorong.  Selain  itu, analisis  pushover  juga  dapat  memperlihatkan  secara  visual  perilaku  struktur  pada  saat  kondisi  elastis,  plastis  dan sampai terjadinya keruntuhan pada elemen-elemen strukturnya.
Meskipun  metode ini sangat  sederhana, informasi  yang dihasilkan sangat berguna karena  mampu  menggambarkan respons  in-elastis  bangunan  ketika  mengalami  gempa.  Analisis  ini  memang  bukan  cara  yang  terbaik  untuk mendapatkan  jawaban  terhadap  masalah-masalah  analisis  dan  desain,  tetapi  cara  ini  relatif  sederhana  untuk mendapatkan respon non-linier suatu struktur.
Gambar 1 Kurva Pushover

## Kinerja Struktur
Kinerja  struktur  adalah  tingkat/level  performa  suatu  struktur  dengan  melihat  tingkat  kerusakannya  saat  terkena gempa  rencana  dengan  periode  ulang  tertentu.  Oleh  karena  itu,  kinerja  struktur  erat  kaitannya  dengan  biaya perbaikan  terhadap  bangunan  tersebut.  Semakin  baik  tingkat  kinerja  suatu  struktur,  maka  semakin  sedikit  biaya perbaikan yang perlu dikeluarkan saat gempa rencana terjadi.
Dalam  desain  struktur  berbasis  kinerja,  kinerja  struktur  didesain  sesuai  dengan  fungsi  bangunan  tersebut  dengan mempertimbangkan  faktor  ekonomis  terhadap  perbaikan  bangunan  saat  terjadi  gempa,  tanpa  mengesampingkan keselamatan pengguna bangunan itu sendiri.

## Tingkat Kinerja Struktur Metode ATC -40
Dalam  metode ATC -40,  tingkat  kinerja  struktur  ditentukan  dengan  menggunakan  metode  spektrum  kapasitas ( capacity-spectrum ),  yaitu  dengan  memplotkan demand respons  spektrum  dan  kurva  kapasitas  dalam  satu  format antara  spektral  percepatan  dan  spektral  perpindahan  atau  disebut  sebagai  format Acceleration-Displacement Response Spectra ( ADRS ). Kurva kapasitas ( capacity-curve ) diperoleh dari analisis pushover , yaitu analisis statik nonlinier dengan memberikan beban  lateral  statik  tertentu  pada  struktur  yang  kemudian  ditingkatkan  secara  bertahap  hingga  struktur  mencapai suatu batas tertentu atau mengalami kegagalan struktur. Respons struktur terhadap beban lateral tersebut dicatat dan dibuat  kurva  hubungan  antara  gaya  geser  dasar,  “ V ”  dan  perpindahan  pada  atap,  “Δ atap ”.  Kurva  tersebut-lah  yang disebut sebagai kurva kapasitas.
Kurva  kapasitas  menggambarkan  kekuatan  struktur  yang  besarnya  sangat  tergantung  dari  kemampuan  deformasi masing-masing  elemen  struktur.  Untuk  mengubah  kurva  kapasitas  ke  dalam  format ADRS atau  menjadi  spektrum kapasitas  diperlukan  pemahaman  tentang  hubungan  faktor  partisipasi  modal,  modal  koefisien  massa,  dan perpindahan bangunan. Untuk mengubah kurva kapasitas ke dalam format ADRS digunakan persamaan
S a = V / W α 1 (1)
S d = Δ roof PF 1 ϕroof .1 (2)
dengan V = gaya geser dasar (kN), W = berat tiang (kN), α 1 = modal koefisien massa pada mode pertama , Δ roof = perpindahan atap (m), PF = faktor partisipasi modal pada mode pertama
Demand spektrum  diperoleh  dengan  mengubah  respons  spektrum  yang  biasanya  dinyatakan  dalam  spektra percepatan “ S a ” dan periode ” T ” menjadi format ADRS ( S a , S d ) dengan menggunakan persamaan
S d = T 2 4π2 S a ·( g ) (3)
dengan Sa = spektra percepatan (m), Sd = spektra perpindahan (g), g = percepatan gravitasi (9.81 m/s 2 ), T = periode getar fundamental (detik)
Selanjutnya,  grafik spektrum  kapasitas dan spektrum demand digambarkan dalam satu grafik ADRS . Dalam grafik tersebut  akan  terjadi  perpotongan  antara  spektrum  kapasitas  dan  spektrum demand .  Titik  perpotongan  tersebut disebut sebagai titik kinerja atau performance point. Redaman yang terjadi saat struktur terkena gerakan gempa pada keadaan inelastik dapat dilihat pada redaman viscous yang melekat pada struktur dan redaman histerestik. Redaman  histerestik  ( hysteretic  damping )  berhubungan  dengan  area  di  dalam loop kurva  gaya  dan  perpindahan akibat  gaya  gempa.  Redaman  histerestik  ini  dapat  mewakili  redaman viscous ekuivalen.  Dalam ATC -40  redaman viscous ekuivalen dirumuskan dengan persamaan
β 0 = 𝟔𝟑.𝟕 (𝒂𝒚.𝒅𝒑𝒊−𝒅𝒚.𝒂𝒑𝒊) 𝒂𝒑𝒊.𝒅𝒑𝒊 (4) β eq = 𝜷𝟎  +  𝟓 (5)
SR A = 𝟑.𝟐𝟏 − 𝟎.𝟔𝟖 𝒍𝒏 (𝜷𝒆𝒒) 𝟐.𝟏𝟐 (6) SR V = 𝟐.𝟑𝟏 − 𝟎.𝟒𝟏 𝒍𝒏 (𝜷𝒆𝒒) 𝟏.𝟔𝟓 (7)
dengan β 0 =  redaman  histerestis  yang  mewakili  redaman viscous ekuivalen, β eq =  redaman viscous ekuivalen struktur, 0.05 = redaman yang melekat pada struktur (redaman awal)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN

## Metode Pengumpulan Data
Metode  yang  digunakan  dalam  pengumpulan  data-data  yang  akan  dipakai  adalah  dengan  pengumpulan  data  dari proyek.  Pada  studi  ini,  data  tanah  akan  dianalisis  mengikuti  SNI  1726:2012  yang  berlokasi  di  daerah  Pancoran, Jakarta  Selatan.  Data  tanah  yang  dikumpulkan  berupa boring  log dan  hasil  tes  laboratorium.  Data  tanah  tersebut merupakan laporan penyelidikan tanah pada daerah tersebut.

## Metode Analisis Data
Sebelum dilakukannya analisis data, dilakukan pembelajaran atau studi tentang teori-teori dasar yang berhubungan dengan  topik  pembahasan  dalam  penelitian  yang  akan  dilakukan.  Teori  dasar  yang  digunakan  sebagai  acuan pembelajaran  dapat  dicari  berdasarkan  berbagai  macam  sumber,  seperti  jurnal,  karya  ilmiah,  buku  referensi  yang akan berguna untuk mendapatkan rumus-rumus atau persamaan. Dalam melakukan analisis pushover mengacu pada ATC -40.

## 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## Hasil Analisis Kelompok Tiang 4 Tiang, 5 Tiang, dan 6 Tiang
Setelah dilakukan analisis pushover, maka kita bisa mendapatkan beban maksimum untuk tiap kelompok tiang dan mendapatkan  kurva  kapasitas,  kemudian  diubah  menjadi  kurva  spektrum  kapasitas.  Dari  kurva  tersebut  kita  bisa mendapat performance point dan pile drift ratio yang akan digunakan untuk menentukan tingkat kinerja kelompok tiang.
Tabel 1. Hasil Analisis 4 Tiang Diameter Tiang (mm) Tipe Tiang Beban (kN) Fixed End Length (m) Performance Point Pile Drift Ratio Kategori Kesimpulan 500 Elastik 1800 11.1 0.1175 0.0106 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 450 3.9 0.0956 0.0245 0.33 Vi/Pi Structural Stability <2.5% Severe, Near collapse,
limited safety, hazard reduced 600 Elastik 2310 17.1 0.16 0.0093 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 550 4.5 0.0669 0.0149 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state
700 Elastik 4400
18 0.16 0.0089 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable,
Life safe-
damage state Non Elastik Tulangan 1% 860 5.4 0.0933 0.0173 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable,
Life safe- damage state

## Tabel 1. Hasil Analisis 4 Tiang (Lanjutan)
800 Elastik 5300 21.3 0.19 0.0089 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 1140 6.3 0.189 0.03 0.33 Vi/Pi Structural Stability >2.5% Collapse 900 Elastik 9900 24.6 0.19 0.0077 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 1500 7.3 0.1759 0.0244 0.33 Vi/Pi Structural Stability <2.5% Near collapse, limited safety, hazard reduced

## Tabel 2. Hasil Analisis 5 Tiang
Diameter Tiang (mm) Tipe Tiang Beban (kN) Fixed End Length (m) Performance Point Pile Drift Ratio Kategori Kesimpulan 500 Elastik 2390 10.8 0.1076 0.01 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 550 3.9 0.0799 0.0205 0.33 Vi/Pi Structural Stability <2.5% Severe, Near collapse, limited safety, hazard reduced 600 Elastik 2760 16.2 0.16 0.0098 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 570 4.2 0.0438 0.0104 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state 700 Elastik 6460
18.3 0.16 0.0087 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 590 4.5 0.0283 0.0063 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe-
damage state

## Tabel 2. Hasil Analisis 5 Tiang (Lanjutan)
800 Elastik 8000 21.9 0.1983 0.009 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 680 5.4 0.0275 0.0051 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state 900 Elastik 10000 23.7 0.17 0.0072 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 1160 6 0.0478 0.0079 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state

## Tabel 3. Hasil Analisis 6 Tiang
Diameter Tiang (mm) Tipe Tiang Beban (kN) Fixed End Length (m) Performance Point Pile Drift Ratio Kategori Kesimpulan 500 Elastik 2660 10.8 0.1184 0.011 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 620 3.9 0.0657 0.0168 0.01 - 0.02 Damage Control <2.5% Severe, Near collapse, limited safety, hazard reduced 600 Elastik 2990 12.9 0.1313 0.0102 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 820 4.5 0.0679 0.0151 0.01 - 0.02 Damage Control <2.5% Severe, Near collapse, limited safety, hazard reduced
700
Elastik 4990 17.7 0.18 0.0101 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 1170 5.1 0.0732 0.0144 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state

## Tabel 3. Hasil Analisis 6 Tiang (Lanjutan)
800 Elastik 5950 18 0.1983 0.011 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 1670 10.5 0.1405 0.0134 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state 900 Elastik 10600 23.7 0.19 0.008 0.01 Immediate Occupancy <1.5% Irreparable, Life safe- damage state Non Elastik Tulangan 1% 2220 13.2 0.1731 0.0131 0.01 - 0.02 Damage Control <1.5% Irreparable, Life safe- damage state
Dari Tabel 1, Tabel 2, dan Tabel 3 didapat bahwa untuk kondisi elastik maupun non elastik, semakin besar diameter tiang,  maka  beban  lateral  maksimum  yang  dapat  diterima  tiang  semakin  besar.  Dan  semakin  besar  diameter  tiang maka  tingkat  kinerja  tiang  semakin  baik.  Dan  didapat  bahwa  kelompok  tiang  pada  kondisi  elastik  lebih  baik daripada kondisi non elastik.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis yang dilakukan, didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Berdasarkan hasil  studi, semakin besar diameter tiang dan  jumlah tiang dalam  suatu  kelompok tiang,  maka semakin  besar  beban  lateral  maksimum  yang  dapat  diterima  tiap  tiang  pada  suatu  kelompok  tiang  untuk kondisi elastik dan tidak elastik.
2. Kelompok  tiang  pada  kondisi  elastik  mampu  menahan  beban  maksimum  yang  jauh  lebih  besar  dari  pada kelompok tiang pada kondisi tidak elastik
3. Berdasarkan  nilai performance  point yang  didapat  untuk  4  kelompok  tiang,  5  kelompok  tiang,  dan  6 kelompok tiang untuk kondisi elastik dan tidak elastik, semakin besar diameter tiang dalam suatu kelompok tiang,  maka  nilai Pile  drift  ratio yang  didapat  cenderung  semakin  kecil  yang  berarti  tingkat  kinerja  suatu tiang semakin baik.

## DAFTAR PUSTAKA
ATC-40.  1996. Seismic  Evaluation  and  Retrofit  of  Concrete  Buildings  Volume  1. California:  Applied  Technology Council.
Badan Standardisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726:2012). Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. Rahardjo, P.P. (2005). Manual Pondasi Tiang Edisi 3. Bandung: Publikasi GEC, Universitas Katolik Parahyangan.