© Teknik Sipil Itenas | Vol. 1 | No. Desember 1 Jurnal Online Institut Teknologi Nasional 2015

## Analisis Kinerja Fondasi Kelompok Tiang Bor Gedung Museum Pendidikan Universitas Pendidikan Indonesia
ADRIANTO KRESNOHADI 1 , INDRA NOER HAMDHAN 2 1 Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan Institut Teknologi Nasional
2 Dosen, Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Nasional
e-mail: kresnohadiadrianto@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Kinerja  suatu  fondasi  tiang  bergantung  pada  nilai  daya  dukungnya  baik  daya dukung  tanah  maupun  daya  dukung  tiang  itu  sendiri. Suatu  bangunan  sipil  tidak terlepas  dari  peran  fondasi  dalam  mendukung  kekakuan  struktur  untuk menghasilkan  sebuah  nilai  kenyamanan  dan  keamanan.  Proyek  gedung  museum pendidikan  Universitas Pendidikan  Indonesia  menggunakan  jenis  fondasi  tiang  bor dalam pelaksanaannya. Untuk itu, analisis kinerja dari fondasi tiang bor diperlukan dalam  proyek  tersebut.  Metode  konvensional  diantaranya  adalah  Reese  &  Wright (1977) dan O’neill & Reese (1999) untuk daya dukung ujung, Kulhawy (1999) dan Reese  &  Wright (1977) untuk  daya  dukung  selimut,  Vesic (1977) dan  metode elemen  hingga. Hasil  yang  diperoleh dari  beberapa  metode  tersebut  akan dibandingkan  perbedaan  nilainya  dan  diambil  sebuah  kesimpulan  tentang  kinerja fondasi tiang bor.
Kata  kunci : metode  konvensional,  metode  elemen  hingga,  daya  dukung fondasi tiang

## ABSTRACT
Performances  of  foundation  are  depended  on  bearing  capacity  value.  Civil engineering project need  the  foundation  to  support  rigidity  and  safety.  Museum project at Indonesia University of Education uses bored pile foundation. Therefore, it  needs  to  do  analysis  of  bored  pile  foundation  performance.  Reese  &  Wright (1977) ,  O’neill  &  Reese (1999) ,  Kulhawy (1999) ,  Meyerhof (1956) ,  finite  element method  and  Vesic (1977) has  been  choosen  as  methods    to do the  analysis.  The results of  analysis  are  bearing  capacity  and  the  settlements  of  foundation.  The results  will  be  compared  among  them  to  make  the  conclusion  of  performance analysis of bored pile foundation.
Key words : analysis method, bearing capacity, finite element method

## 1. PENDAHULUAN
Fondasi  kelompok  tiang  bor  dianggap  mampu  menahan  beban  yang  lebih  besar dibandingkan  fondasi  tiang  bor  tunggal.  Salah  satu  pemilihan  fondasi  kelompok didasarkan kepada struktur yang akan dipikul oleh fondasi, efisiensi dalam pemilihan jenis  fondasi  dan  sebuah  simplifikasi  desain. Oleh  sebab  itu, kinerja  fondasi kelompok  tiang  bor  akan  ditinjau  pada  proyek  gedung  museum  pendidikan Universitas  Pendidikan  Indonesia  dengan  metode  analisis  dan metode FEM  ( Finite Element  Method )  yang  berdasarkan  kepada  data standard  penetration  test. Pada proyek pembangunan Gedung Museum Pendidikan Universitas Pendidikan Indonesia, jenis  fondasi  yang  digunakan  adalah  fondasi  kelompok  tiang  bor.  Pemilihan  jenis fondasi  kelompok  tiang  bor  pada  proyek  pembangunan  gedung  museum  ini tentunya  telah  direncanakan  secara  matang  dan  ditargetkan  untuk  mencapai simplifikasi desain dalam mendukung kekakuan struktur di atasnya. Oleh karena itu, analisis  kinerja  fondasi  kelompok  tiang  bor  perlu  dilakukan  yang  meliputi  daya dukung  fondasi  dan  penurunan  fondasi  kelompok  tiang  pada  proyek  Museum Nasional  Pendidikan  Universitas  Pendidikan  Indonesia.  Hasil  yang  ingin  dicapai adalah  nilai  daya  dukung  ujung,  daya  dukung  selimut,  daya  dukung  ultimit  dan penurunan  fondasi  akibat  beban  yang  dipikul  fondasi  tiang  bor  dan  perbandingan hasil  tersebut  yang  telah  dianalisis  dengan  beberapa  metode.  Dalam  metode  FEM ( Finite Element Method ) software yang digunakan adalah PLAXIS 2D dan 3D 2013.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Fondasi tiang bor merupakan jenis fondasi beton bertulang dimana pelaksanaannya dengan  cara  melubangi  atau  membor  tanah  sesuai  diameter  dan  kedalaman  yang telah  didesain  sebelumnya.  Pemakaian  fondasi  tiang  bor  sangat  sering  digunakan dalam proyek  bangunan  sipil,  hal  ini  dikarenakan  fondasi  tiang  bor  tidak menimbulkan polusi suara atau kebisingan dalam pelaksanaannya bila dibandingkan dengan  fondasi  tiang  pancang  dan  tidak  bergantung  terhadap  proses  produksinya dimana  dapat  menghambat  proses pelaksanaannya.  Fondasi  tiang  bor  termasuk jenis fondasi yang daya dukung selimutnya lebih diandalkan daripada daya dukung ujungnya  walaupun  dalam  beberapa  kasus  tertentu  fondasi  tiang  bor  juga mengandalkan  daya  dukung  ujung.  Fondasi  tiang  bor  adalah  fondasi  dengan  jenis low  displacement  pile atau  fondasi  yang  tidak  menimbulkan  desakan  pada  tanah dalam skala yang besar. Jenis fondasi harus didasarkan pada penyelidikan geoteknik yang  akurat  atau  tepat  sehingga  jenis  fondasi  yang  dipilih  sesuai  dengan  fungsi bangunan yang akan dibuat.
Pada  Tugas  Akhir  ini,  analisis  kinerja  fondasi  tiang  bor  menggunakan  dua  metode yaitu metode analisis dan FEM ( finite element method ) atau metode elemen hingga.
Metode  analisis  adalah  metode  konvensional  yang  sering  digunakan dalam perhitungan  atau  desain  fondasi  yang  diantaranya  adalah  Reese  &  Wright (1977), O’neiil  &  Reese (1999),  Kulhawy (1999),  Meyerhof (1956) dan  Vesic (1977). Penggunaan  data  pada  metode  analisis  berdasarkan  pada  hasil  penyelidikan
geoteknik,  baik  penyelidikan  lapangan  maupun  tes  laboratorium.  Parameter  tanah yang digunakan pada metode analisis berbeda-beda, yaitu menggunakan data hasil uji sondir, data hasil standard penetration test dan data laboratorium.
Metode elemen hingga adalah suatu metode pemaparan bagaimana perjalanan aksi hingga timbul reaksi dalam materi, atau metode untuk memperkirakan besar reaksi yang  timbul  dari  materi  tersebut.  Kontinum  dibagi-bagi  menjadi  bagian  yang  lebih kecil,  maka  elemen  kecil  ini  disebut  elemen  hingga.  Proses  pembagian  kontinum menjadi  elemen  hingga  disebut  proses  “diskretisasi”  (pembagian). Elemen  hingga dinamakan seperti itu karena ukuran elemen kecil ini berhingga (bukannya kecil tak berhingga)  dan  umumnya  mempunyai  bentuk  geometri  yang  lebih  sederhana dibanding  dengan  kontinumnya. Dalam  hal  ini,  FEM  ( finite  element  method )  atau metode  elemen  hingga  menggunakan software PLAXIS  2D  dan  3D  2013.  PLAXIS merupakan software khusus  untuk  menganalisis  masalah-masalah  pada  bidang geoteknik yang sudah umum digunakan. Selain kedua metode yang telah disebutkan di atas, dasar acuan pada Tugas Akhir ini  adalah  ilmu  mekanika  tanah  dan  perancangan  struktur  bawah.  Mekanika  tanah merupakan bagian dari geoteknik yaitu salah satu cabang dari ilmu teknik sipil yang mempelajari  sifat  fisik  dan  sifat  mekanik  tanah.  Ilmu  mekanika  tanah  sering digunakan  dalam  perencanaan  perkerasan  lapisan  dasar,  perencanaan  fondasi, perencanaan  galian,  perencanaan  timbunan  dan  perencanaan  bendungan. Perancangan struktur bawah adalah ilmu yang mempelajari tentang struktur bawah bangunan  sipil.  Ilmu  ini  mempelajari  tentang  perilaku  struktur  bawah,  pengaruh struktur  bawah  terhadap  struktur  di  atasnya,  penurunan  struktur  bawah  akibat beban yang berasal dari struktur atas dan kapasitas daya dukung struktur bawah.

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Kinerja  fondasi  kelompok  tiang  bor  akan  dibandingkan  dengan  beberapa  metode analisis  dan  metode  elemen  hingga  menggunakan  PLAXIS  2D  dan  3D  2013. Pada Gambar 1 dapat dilihat bagan alir penelitian Tugas Akhir ini. Data yang digunakan adalah data hasil pengujian lapangan yaitu standard penetration test yang berupa nilai  N SPT hasil  dari boring  depth  test atau  pengeboran  dalam.  Data  detail  fondasi tiang bor dan data hasil analisis struktur merupakan data sekunder dikarenakan data yang didapatkan berdasarkan hasil desain dan analisis dari pihak perencana. Setelah semua  data  didapatkan,  analisis  kinerja  fondasi  kelompok  tiang  bor  dilakukan menggunakan dua metode yaitu metode analisis dan FEM ( finite element method ) atau  metode  elemen  hingga.  Tahap  pertama  adalah  menganalisis  daya  dukung ujung  menggunakan  metode Reese & Wright (1977),  tahap  kedua  adalah menganalisis  daya  dukung  ujung  metode O’neill & Reese (1999),  tahap  ketiga adalah  menganalisis  daya  dukung  ujung  menggunakan  metode Meyerhof (1956), tahap keempat adalah menganalisis daya dukung selimut metode Kulhawy (1999), tahap  keenam  adalah  menganalisis  daya  dukung  selimut  metode Reese & Wright (1977) dan  tahap  yang  ketujuh  adalah  menganalisis  daya  dukung  selimut  metode Meyerhof (1956). Analisis penurunan fondasi kelompok tiang bor dengan beberapa konfigurasi  tiang  dianalisis  menggunakan  metode Vesic (1977) dan  metode  FEM
( finite  element  method )  atau  metode  elemen  hingga.  Analisis  penurunan  fondasi kelompok tiang bor secara keseluruhan dilakukan menggunakan metode FEM ( finite element method ) atau metode elemen hingga PLAXIS 3D 2013.
Gambar 1. Bagan alir penelitian
Gambar 2. Bagan alir lanjutan

## 4. PEMBAHASAN DAN ANALISIS DATA
Tahap  pertama: menganalisis  nilai  daya  dukung  ujung  metode  Reese  &  Wright (1977) dan O’neill & Reese (1999). Hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 1 .
Rumus dasar perhitungan daya dukung ujung adalah :
Q p = q p x A (1) Tabel 1. Nilai daya dukung ujung Metode analisis Nilai daya dukung ujung (kN) Reese & Wright 1080.32 O’neill & Reese 923.62
Nilai daya dukung ujung metode Reese & Wright :
Gambar 3. Nilai daya dukung ujung metode Reese & Wright
Nilai daya dukung ujung metode O’neill & Reese :
q p (KPa) = 57.5 N SPT ≤ 2.9 MPa
= 57.5 x 42.1≤ 2.9 MPa = 2420.75 ≤  2.9 MPa
= 2420.75 / 1000 KPa ≤ 2.9 MPa
Tahap kedua: menganalisis nilai daya dukung selimut metode Reese & Wright dan Kulhawy. Hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 2 .
Rumus dasar perhitungan daya dukung selimut adalah :
Q s = f si x li x p (2)
Dimana f si adalah gesekan selimut tiang per satuan luas, li adalah panjang segmen tiang dan p adalah keliling penampang tiang (Universitas Katolik Parahyangan, 2005, Manual Fondasi Tiang, Jilid 4).
Tabel 2. Nilai daya dukung selimut
Metode analisis Nilai daya dukung selimut (kN/m 2 ) Kulhawy 3340.55 Reese & Wright 3885.29 Meyerhof 1207.59

## Analisis Kinerja Fondasi Kelompok Tiang Bor Gedung Museum Pendidikan Universitas Pendidikan Indonesia
Tabel 3. Nilai daya dukung ultimit Metode Daya Dukung Ultimit (kN/m 2 ) Daya Dukung Ultimit Finite Element Method(kN/m 2 ) Persentase perbedaan (%) Reese & Wright + Kulhawy 4420.87 5622.85 21.37 Reese & Wright + Reese & Wright 4965.61 11.68 O’neill & Reese + Kulhawy 4264.71 24.16 O’neill & Reese + Reese & Wright 4808.91 14.47 Meyerhof 5730.79 1.883 Tahap keempat: menganalisis  penurunan  fondasi  tiang  bor  metode  Vesic  dan metode  elemen  hingga.  Hasil  analisis  metode  vesic  dapat  dilihat  pada Tabel 4 . Untuk hasil analisis metode elemen hingga dapat dilihat pada Gambar 5 , Gambar 6 , Gambar 7 , Gambar 8.
Tabel 4. Penurunan fondasi kelompok tiang bor Metode Penurunan Fondasi Kelompok Tiang Bor (m) 2 Tiang 3 Tiang 4 Tiang 12 Tiang Vesic 0.094 0.139 0.133 0.168 Finite Element 0.068 0.092 0.105 0.176 Selisih Penurunan (m) 0.026 0.047 0.028 0.008 Persentase perbedaan (%) 27.65 33.81 21.05 4.545
Untuk perhitungan Vesic dapat dilihat dibawah ini:
S e(1) = . . (3)
S e(2) = . – (1 - μ s 2 ) I wp (4)
S e(3) = (1 - μ s 2 ) I ws (5)
S e = S e(1) + S e(2) + S e(3) (6)
Pemodelan dan analisis FEM (metode elemen hingga) dapat dilihat di bawah ini
Gambar 5. Hasil pemodelan dan penurunan fondasi kelompok tiang bor dua tiang Dari Gambar 5 dapat dilihat bahwa penurunan yang terjadi adalah 0.06812 meter akibat beban yang dipikul oleh fondasi.
Gambar 6. Hasil pemodelan dan penurunan fondasi kelompok tiang bor dua tiang Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa penurunan yang terjadi adalah 0.09241 meter akibat beban yang dipikul oleh fondasi.
Gambar 7. Hasil pemodelan dan penurunan fondasi kelompok tiang bor empat tiang
Dari Gambar 7 dapat dilihat  bahwa  penurunan  yang  terjadi  adalah  0.1050  meter akibat beban yang dipikul oleh fondasi.

## Gambar 8. Hasil pemodelan dan penurunan fondasi kelompok tiang bor dua belas tiang
Dari Gambar 8 dapat dilihat  bahwa  penurunan  yang  terjadi  adalah  0.1767  meter akibat beban yang dipikul oleh fondasi.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan , kesimpulan didapatkan sebagai berikut:
1. Berbagai metode  yang  telah  digunakan  dalam  perhitungan  analisis  kinerja fondasi tiang bor menunjukkan hasil berbeda-beda, hal ini dikarenakan dasar acuan  perhitungan  tiap-tiap  metode  memiliki  parameter-parameter  masing- masing. Metode Reese & Wright (1977) nilai daya dukung ujung mengambil hubungan antara N SPT dengan tahanan ujung.
2. Metode  O’neill  &  Reese (1999) hanya  mengambil  N SPT dalam  perhitungan tahanan ujung. 3. Daya  dukung  selimut  dari  berbagai  metode  yang  telah  dianalisis menunjukkan hasil yang bervariasi namun tidak terlalu jauh perbedaannya. 4. Dalam metode Kulhawy (1999) dan Reese & Wright (1977) parameter yang dipakai  acuan  dalam  menghitung  adalah  nilai  kohesi  tanah,  hal  yang membedakan  kedua  metode  ini  adalah perhitungan daya  dukung  selimut pada  tanah  pasir.  Pada  metode  Kulhawy (1999),  tegangan  efektif  vertikal diperhitungkan pada saat menganalisis.
5. Metode  Reese  &  Wright (1977) mengambil  hubungan  antara  N SPT dengan tahanan selimut tanpa memperhitungkan tegangan efektif vertikal.
6. Penurunan  fondasi  berdasarkan  metode  analisis  bila  dibandingkan  dengan finite  element  method tidak  jauh  berbeda. Namun  hal  yang  membedakan dari  kedua  metode  ini  adalah  pada finite  element  method ,  sloof  ikut diperhitungkan  dalam  pemodelan  sedangkan  pada  metode Vesic (1977), sloof tidak diperhitungkan sehingga mempengaruhi hasil dari kedua metode tersebut.
7. Penurunan fondasi tiang secara keseluruhan, tidak melebihi batas-batas yang telah  ditetapkan  untuk  penurunan  maksimum  fondasi  tiang.  Hal  ini membuktikan  bahwa  fondasi  kelompok  tiang  bor pada  gedung  museum pendidikan  Universitas  Pendidikan  Indonesia  telah  didesain  atau direncanakan  secara  matang  untuk  kenyamanan  dan  keamanan  pengguna gedung.

## DAFTAR RUJUKAN
Universitas Katolik Parahyangan, 2005, Manual Fondasi Tiang, Jilid 4. Bandung : GEC – Geotechnical Engineering Center.