## PENGARUH KEMIRINGAN FONDASI TIANG PANCANG BATTERED PILE PADA TANAH LEMPUNG DAN TANAH PASIR
Swendrinata Suwardi 1 dan Andryan Suhendra 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta
Swendrinatas.ts@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta
Andryansuhendra@yahoo.com
Masuk: 17-01-2020, revisi: 01-05-2020, diterima untuk diterbitkan: 13-05-2020

## ABSTRACT
The Battered Pile  is one of the foundation designs that aims to increase the lateral bearing capacity of the foundation. Battered Pile are designed with a certain slope that aims to increase the lateral capacity of the soil. The type of soil used  will  affect  the  lateral  capacity  of  the  pole.  Calculation  of  bearing  capacity  of  the  pile  is  carried  out  on  the condition of clay and sand soils at slope 0 0 to +20 0 . The calculation results will then be analyzed to understand the effects that occur. The calculation results will be presented in the p-y curve method. The use of this method is expected to make it easier to understand the characteristics of Battered Pile for soil conditions. Based on the analysis it was found that an increase in the  capacity of the pile up to 23% in the slope of 10 0 to 15 0 . Sand soil in conditions below the surface of the ground water will have a linear carrying capacity and have a lower deflection value when compared to clay soil at a depth of 2 meters. But at a depth of 16 meters, clay has a point where it has a lower deflection value compared to sandy soil.
Keywords: Battered Pile; sand soil; clay soil; p-y curve

## ABSTRAK
Tiang pancang Battered Pile merupakan salah satu rekasaya fondasi yang bertujuan untuk meningkatkan daya dukung lateral fondasi. Tiang Battered Pile dipancang dengan kemiringan tertentu yang bertujuan untuk meningkatkan daya dukung lateral tanah. Jenis tanah yang digunakan akan mempengaruhi daya dukung lateral tiang. Perhitungan daya dukung  tiang  dilakukan  pada  kondisi  tanah  lempung  dan  tanah  pasir  pada  kemiringan  0 0 hingga  +20 0 .  Hasil perhitungan  kemudian  akan  dianalisis  untuk  memahami  pengaruh  yang  terjadi.  Hasil  perhitungan  akan  disajikan dalam metode p-y curve. Penggunaan metode ini diharapkan dapat memudahkan dalam memahami karakteristik tiang Battered Pile terhadap kondisi tanah. Berdasarkan analisis didapatkan bahwa terjadi peningkatan daya dukung tiang hingga 23% pada kemiringan 10 0 hingga 15 0 . Tanah pasir pada kondisi di bawah permukaan air tanah akan mengalami kenaikan daya dukung secara linier dan memiliki  nilai lendutan yang lebih kecil jika dibandingkan dengan tanah lempung pada kedalaman 2 meter. Tetapi pada kedalaman 16 meter, tanah lempung memiliki titik dimana memiliki nilai lendutan yang lebih kecil jika dibandingkan dengan tanah pasir.
Kata kunci: Battered Pile; tanah pasir; tanah lempung; p-y curve

## 1. PENDAHULUAN
Dalam pemilihan konstruksi fondasi, Battered Pile merupakan salah satu bentuk upaya yang dapat digunakan dalam konstruksi  daerah  pesisir.  Fondasi Battered  Pile yang  memasang  tiang  fondasi  pada  sudut  kemiringan  tertentu diharapkan memiliki daya tahan lateral yang lebih baik dibandingkan dengan konstruk tiang biasa dengan spesifikasi yang  serupa.  Hal  ini  dapat  terjadi  dikarenakan  sebagian  beban  lateral  akan  disalurkan  sebagai  beban  aksial. Infastruktur umum seperti jembatan, merupakan sarana umum yang digunakan oleh berbagai pihak. Jembatan menjadi peran  penting  dalam  berbagai  sektor  kehidupan  seperti  transportasi,  perekonomian,  hingga  kebutuhan  sehari  hari. Kegagalan  dalam  pembangunan  jembatan  dapat  berdampak  buruk,  selain  dapat  terjadi  kegagalan  ekonomi  pada masyarakat sekitar, dapat pula terjadi kehilangan jiwa seseorang. Agar penelitian ini terfokus pada 1 masalah yang spesifik, memiliki batasan masalah seperti,  Analisis menggunakan data penyelidikan tanah di Pantai Indah Kapuk, Jakarta  Utara.  Spesifikasi  tiang  yang  digunakan  adalah  tiang  pancang  beton  dengan  diameter  457  mm.  Sudut kemiringan tiang yang digunakan 0 0 ,5 0 , 10 0 , 15 0 , dan 20 0 . Dilakukan perhitungan daya lateral tiang fondasi dengan metode Kurva p-y yang dikorelasikan dengan software computer. Perhitungan yang dilakukan berdasarkan kondisi
plastis tanah. Dan dilakukan perhitungan berdasarkan tanah pasir dan tanah lempung. Tujuan pada penelitan ini adalah untuk memahami pengaruh sudut kemiringan Battered Pile pada jenis tanah pasir dan tanah lempung.

## Battered Pile
Menurut Hannigan, et al. (2016), Battered Pile umumnya digunakan untuk meningkatkan daya dukung lateral dari sekelompok  tiang  jika  tiang  vertikal  tidak  dapat  menyediakan  daya  dukung  yang  dibutuhkan.  Contoh penggunaan Battered Pile dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Contoh penggunaan Battered Pile (Sumber: Tomlinson, 1994)

## Metode kurva p-y
Metode  kurva  p-y (Hannigan,2016)  adalah  sebuah  fungsi  yang  menggambarkan  karakteristik  reaksi  dari  tiang  dan tanah  secara  nonlinier,  di  mana  ‘p’  melambangkan  daya  dukung  tanah  per  satuan  panjang  tiang  sedangkan  ‘y’ melambangkan lendutan lateral tiang. Pada metode ini, serangkaian pegas nonlinier digunakan untuk menggambarkan daya dukung tanah terhadap beban lateral.
Gambar 2. Model metode analisis non-linier dengan kurva p-y (Sumber: Hannigan, 2016)
Pada metode ini, serangkaian pegas nonlinier digunakan untuk menggambarkan daya dukung tanah terhadap beban lateral seperti yang ditampilkan di Gambar 1 Persamaan yang dapat menggambarkan kurva p-y adalah sebagai berikut:
𝑘 =   − 𝑝 𝑦 (1)
dengan k = Modulus reaksi lapisan tanah (kN/meter) , p = Daya dukung tanah per satuan panjang tiang (kN), dan y = Lendutan lateral (meter).

## Tanah pasir
Tanah pasir adalah tanah dengan partikel berukuran besar. Tanah ini terbentuk dari batuan-batuan beku serta batuan sedimen  yang  memiliki  butiran  besar  dan  kasar  atau  yang  sering  disebut  dengan  kerikil.  Tanah  pasir  memiliki kapasitas serat air yang rendah karena sebagian besar tersusun atas partikel berukuran 0,02 sampai 2 mm.
Tanah pasir memiliki tekstur yang kasar. Terdapat ruang pori-pori yang besar diantara butiran-butirannya sehingga kondisi tanah ini menjadi struktur yang lepas dan gembur. Dengan kondisi yang seperti itu menjadikan tanah pasir ini memiliki kemampuan yang rendah untuk dapat mengikat air. Pada dasarnya tanah pasir merupakan tanah yang tidak cocok untuk digunakan sebagai media tanam karena partikelnya yang besar dan kurang dapat menahan air.
Tanah pasir dalam kondisi padat cenderung memiliki sifat-sifat yang baik. Namun pada kondisi tertentu, seperti bila dalam kondisi lepas dan jenuh air, dapat memiliki kuat geser yang rendah ketika terjadi beban siklik seperti gempa bumi. Pada keadaan ini lapisan pasir kehilangan kuat gesernya atau berkurang. Secara umum, kuat geser tanah pasir disumbangkan  oleh  nilai  sudut  gesek  internal.  Guna  meningkatkan  kuat  gesernya,  perbaikan  tanah  pasir  sering dilakukan dengan inklusi serat atau campuran semen.
Tanah pasir adalah tanah dengan partikel berukuran besar. Tanah ini terbentuk dari batuan-batuan beku serta batuan sedimen  yang  memiliki  butiran  besar  dan  kasar  atau  yang  sering  disebut  dnegan  kerikil.  Tanah  pasir  memiliki kapasitas serat air yang rendah karena sebagian besar tersusun atas partikel berukuran 0,02 sampai 2 mm. Pada tanah pasir,  Dalam  menghitung  nilai  daya  dukung  maksimal  tiang  per  satuan  panjang  (Ps),  dapat  digunakan  beberapa persamaan seperti berikut ini;
𝑃𝑠1 = ɣ𝑧 [ 𝑘0𝑧 𝑡𝑎𝑛 𝜑 𝑠𝑖𝑛 𝛽 𝑡𝑎𝑛(𝛽−𝜑) 𝑐𝑜𝑠 𝛼 + 𝑡𝑎𝑛 𝛽 𝑡𝑎𝑛( 𝛽−𝜑 (𝑏 + 𝑧 tan 𝛽 tan 𝛼) + 𝐾𝑜 𝑧 tan 𝛽 (tan 𝜑 sin 𝛽 − tan 𝛼) − 𝐾𝑎 𝑏] (2)
dan,
𝑃𝑠2 = 𝐾𝑎 𝑏ɣ𝑧 ( 𝑡𝑎𝑛 8 𝛽 − 1) + 𝐾𝑜 𝑏ɣ𝑧 tan 𝜑 𝑡𝑎𝑛 4 𝛽 (3)
Lalu diambil nilai terkecil dari kedua nilai Ps  tersebut. Karakteristik bentuk kurva p-y pada tanah pasir dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Bentuk karakteristik kurva p-y dengan beban statik pada tanah pasir  (Sumber: Reese et al., 2001)

## Tanah lempung
Berdasarkan SNI 6371-2015, Tanah lempung adalah butiran tanah yang lolos ayakan No. 200 (0,075 mm) yang dalam satu  rentang kadar  air  tertentu  bersifat  plastis  dan  mempunyai  kekuatan  yang  cukup  besar  pada  saat  kering  udara. Untuk klasifikasi, lempung termasuk tanah yang berbutir halus, atau bagian tanah yang berbutir halus, dengan indeks plastisitas sama atau lebih besar dari 4.
Tanah  lempung  merupakan  tanah  yang  berasal  dari  pelapukan  unsur  kimiawi  penyusun  batuan  pada  ukuran mikrokonis dan sub-mikrokonis dengan rumus kimia Al2O3.nSiO2.kH2O. Menurut Bowles (1991), tanah lempung adalah partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm yang merupakan unsur utama dalam proses kohesif dalam tanah.  Tanah lempung dari proses pembentukannya merupakan hasil dari pelapukan batuan silika oleh asam karbonat dan sebagian lagi prosesnya berasal dari aktifitas panas bumi atau geothermal.
Tanah lempung dari proses pembentukannya merupakan hasil dari pelapukan batuan silika oleh asam karbonat dan sebagian lagi prosesnya berasal dari aktifitas panas bumi atau geothermal. Tanah lempung adalah butiran tanah yang lolos ayakan No. 200 (0,075 mm) yang dalam satu rentang kadar air tertentu bersifat plastis dan mempunyai kekuatan yang cukup besar pada saat kering udara.
Dalam melakukan analisis pada tanah lempung, Dapat dilakukan dengan menghitung daya dukung maksimal tiang per satuan panjang (P ult ) dengan persamaan seperti berikut :
𝑃𝑢𝑙𝑡 = 9 𝐶𝑢 𝑏
(4)
dan,
𝑃𝑢𝑙𝑡 =   (3  + ɣ 𝐶𝑢 𝑧 + 𝐽 𝑏 𝑧) 𝐶𝑢 𝑏 (5)
dengan, 𝛾 = Berat Jenis Tanah rata-rata,  Z = Kedalaman, Cu = Kuat Geser pada kedalaman Z, B = Diameter Tiang, dan J = Koefisien eksperimental(0,5).
Pada Gambar 4 terdapat bentuk karakteristik kurva p-y pada jenis tanah lempung.
Gambar 4. Bentuk tipikal kurva p-y pada tanah lempung (Sumber: Reese et al., 2001)

## 2. METODE PENELITIAN
Dalam  penelitian  ini,  digunakan  metodologi  analisis  dengan software komputer  dan  analisis  dengan  perhitungan manual.  Diagram  alur  dibuat  dengan  tujuan  menjelaskan  langkah-langkah  penelitian  hingga  dapat  ditariknya kesimpulan.Pada Gambar 5 telah dijelaskan mengenai diagram alir penelitian yang dilakukan. Analisis daya dukung lateral  dalam  penelitian  ini  menggunakan  metode  Kurva  p-y  dengan  menggunakan  faktor  modifikasi  untuk  tiang Battered Pile menurut Boeckmann(2018).

## Gambar 5. Diagram alir penelitian
Metode kurva p-y ini digunakan untuk menganalisis respon tanah lempung lunak terhadap beban lateral. Analisis akan dilakukan  dengan  menggunakan  model  tiang  dengan  sudut  positif  yaitu  kemiringan  searah  dengan  beban  lateral. Model tiang bersudut positif ini digunakan sesuai dengan karakteristik umum pengunaan Battered Pile sebagai tiang untuk menahan gaya lateral. Plot kurva dibuat pada setiap kemiringan tiang dimulai dari 0°, 5°, 10°, 15°, dan 20°. Pada gambar 6 merupakan faktor modifikasi yang diusulkan dalam perancangan tiang Battered Pile .
Mulai Studi Literatur Pengumpulan Data Pengolahan Data (Penentuan Batasan-Batasan Data ) Menghitung Daya Dukung pada Tanah Lempung Menghitung Daya Dukung pada Tanah Pasir Hasil Perhitungan Analisis Hasil Perhitungan dan Perumusan Kesimpulan Selesai
Gambar 6. Faktor modifikasi yang diusulkan untuk tiang pancang Battered Pile (Sumber: Boeckmann, 2018)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Susunan lapisan tanah dibuat berdasarkan hasil pengujian SPT yang didapatkan saat proses pengumpulan data. Data yang  tidak  tersedia  dari  hasil  pengujian  didapatkan  dengan  melakukan  korelasi  atau  pendekatan.  Data  tanah  yang digunakan dapat dilihat pada tabel berikut;
Tabel 1. Data tanah yang digunakan Kedalaman NSPT 0-10 1 10-12 12 12-13.5 9 13.5-15 17 15-16 33
Data tiang yang digunakan berupa Driving Steel Pile (Open End) dengan diameter 457mm, dan ketebalan 10 mm. Pembebanan yang digunakan dalam analisis adalah tiang tunggal free head dengan jenis pembebanan statis.
Gambar 7. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 0 0 kedalaman 2 meter
Gambar 8. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 0 0 kedalaman 16 meter
Gambar 9. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 5 0 kedalaman 2 meter
Gambar 10. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 5 0 kedalaman 16 meter
Gambar 11. kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 10 0 kedalaman 2 meter
Gambar 12. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 10 0 kedalaman 16 meter
Gambar 13. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 15 0 kedalaman 2 meter
Gambar 14. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 15 0 kedalaman 16 meter
Gambar 15. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 20 0 kedalaman 2 meter
Gambar 16. Kurva p-y terhadap tanah pasir dan tanah lempung kondisi tiang 20 0 kedalaman 16 meter
Berdasarkan gambar 7-16, terdapat perbandingan kurva p-y pada tanah pasir dan tanah lempung. Pada kedalaman 2 meter, tanah pasir memiliki daya dukung lateral yang lebih baik dibandingkan tanah lempung dengan lendutan yang lebih  kecil,  tetapi  pada  kedalaman  16  meter,  tanah  lempung  memiliki  batas  daya  dukung  lateral  yang  lebih  besar dibandingkan dengan tanah pasir.
Tabel 2. Pult pada analisis Battered Piles pada kedalaman 2 meter. Angle Jenis Tanah Pasir Lempung 0.000 46.544 19.710 5.000 55.387 23.455 10.000 62.835 26.609 15.000 73.540 31.142 20.000 83.779 35.478
Tabel 3. Pult pada analisis Battered Piles pada kedalaman 16 meter
Angle Jenis Tanah Pasir Lempung 0.000 637.983 814.374 5.000 759.200 969.105 10.000 861.277 1099.405 15.000 1008.014 1286.711 20.000 1148.370 1465.873
Pada Tabel 2 dan 3 telah terdapat analisis perbandingan daya dukung tiang (P ult ) pada kedalaman 2 dan 16 meter. Dapat dilihat bahwa pada kedalaman 2 meter tanah pasir memiliki daya dukung tiang yang lebih baik daripada tanah lempung.  Tetapi  pada  kedalaman  16  meter  tanah  lempung  memiliki  nilai  daya  dukung  tiang  yang  lebih  besar dibandingkan dengan tanah pasir.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan
1. peningkatan  kemampuan daya dukung yang signifikan, peningkatan daya dukung terbesar terjadi pada rentang kemiringan +10 0 hingga +15 0 yang mengalami peningkatan sebesar 23%.
2. Berdasarkan kurva p-y pada tanah pasir, tanah pasir yang berada di bawah permukaan air tanah relatif memiliki kenaikan secara konstan atau linier.
3. Tanah  pasir  cenderung  memiliki  lendutan  yang  jauh  lebih  kecil  dibandingkan  dengan  tanah  lempung  pada kedalamanan 2 meter. Tetapi pada kedalaman 16 meter, tanah lempung memiliki titik dimana memiliki terjadi lendutan yang lebih kecil dibandingkan dengan tanah pasir.
4. y ult pada  tanah  lempung  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  y ult pada  tanah  pasir.  Seperti  pada  kondisi  tiang  0 0 kedalaman 2 meter. y ult tanah pasir adalah sebesar 0,0171meter, sedangkan pada tanah lempung sebesar 0,1828 meter.
5. Daya dukung ultimate tanah lunak pada tiang yang berada di kedalaman 2 meter dan 16 meter mengalami kenaikan sebesar 1270,707% dari 46,544 kN menjadi 637,983 kN.
6. Pada kedalaman 2 meter, tanah pasir memiliki daya dukung ultimate yang lebih besar 136,1447% dibandingkan tanah lempung. Tetapi pada saat kedalaman 16 meter, daya dukung tanah pasir lebih kecil 27,648% dibandingkan tanah lempung.

## Saran
Berdasarkan hasil penelitian dan kesimpulan yang telah dirumuskan, saran yang dapat diberikan antara lain;
1. Melakukan  survey  di  lapangan  dan  dapat  melakukan  perhitungan  dengan  metode  lain  sehingga  mendapatkan data yang lebih akurat.
2. Melakukan  analisis  dengan  aplikasi  lain  sebagai  pembanding  dan  untuk  melengkapi  kekurangan-kekurangan pada program yang digunakan.
3. Perlu dilakukannya uji laboratorium agar didapatkan parameter dan karakteristik tanah yang lebih akurat.
4. Perlu dilakukan analisis lebih lanjut untuk panjang tiang lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Awoshika,  K.,  dan  Reese,  L.  C., Analysis  of  Foundation  with  Widely  Spaced  Batter  Piles. U.  S.  Department  of Transportation Federal Highway Administration, 1971.
Boeckmann, A. J., et al. Effect of Coupling on A-Walls for Slope Stabilization . U.S. Department of Transportation Office of the Assistant Secretary for Research and Technology, 2018.
Hannigan, Patrick J., et al. Design and Construction of Driven Pile Foundations . National Highway Institute, 2016. Moore, M. A. Raked Piles, Battered and Misunderstood . Structure Magazine, 2005 . Reese, L. C., dan Van Impe, W. Single Pile and Pile Groups Under Lateral Loading . 2 nd Edition, CRC Press, 2001.
Badan  Standarisasi  Nasional. SNI  6371-2015:  Tata  cara  pengklasifikasian  tanah  untuk  keperluan  teknik  dengan sistem klasifikasi unifikasi tanah . Badan Standarisasi Nasional, 2015.
Tomlinson, M. J. Pile Design and Construction Practice . E & F N, Spon, 1994.