## ANALISIS DAYA DUKUNG TIANG PANCANG DENGAN METODE STATIK, DINAMIK, DAN PERSAMAAN GELOMBANG SOFTWARE GRLWEAP
Chris Tengdyantono 1 , Gregorius Sandjaja Sentosa 2 dan Aksan Kawanda 3
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: christengg_3@yahoo.com
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: gregoriuss@ft.untar.ac.id
3 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: akawanda@geotech-indonesia.com

## ABSTRAK
Formula pemancangan tiang secara luas digunakan untuk menentukan daya dukung statis dari tiang. Dedikasi  dan  kecerdasan  yang  luar  biasa  telah  dikeluarkan  oleh  para  insinyur  dalam  pengembangan formula  pemancangan  tiang.  Terdapat  banyak  sekali  formula  yang  digunakan  untuk  pemancangan tiang,  dan  para  insinyur  tidak  bisa  menyetujui  formula  mana  yang  terbaik. Akibatnya, semua  rumus pemancangan  tiang  bersifat  empiris  dan  hanya  berlaku  untuk  jenis  atau  panjang  tertentu.  Esai  ini disajikan  dengan  tujuan  memberikan  insinyur  konsepsi  tentang  metode  mana  meminimalkan  risiko tersebut,  termasuk  bagaimana  menerapkan  GRLWEAP  untuk  menganalisis  drivebility  tanah  dengan menyediakan  parameter.  Penggunaan  formula  program  GRLWEAP  direkomendasikan  dalam perhitungan kapasitas daya dukung aksial karena memiliki tingkat akurasi mencapai rentang ±5% jika dibandingkan  terhadap  hasil  uji  PDA  /  Pile  Driving  Analyzer  proyek  jembatan  yang  berlokasi  di Jakarta  Utara  dan  dapat  memudahkan  proses  simulasi  serta  mengurangi  resiko  kegagalan  konstruksi yang dapat menimbulkan dampak kerugian biaya, material, dan waktu..
Kata kunci: pemancangan tiang, kapasitas daya dukung, formula dinamik, GRLWEAP, PDA

## 1. PENDAHULUAN

## Latar belakang
A.T  Kearney,  a  leading  global  management  consulting  firm  berbasis  di  Chicago  mengidentifikasi  kota-kota  dan mengkategorikan  kota-kota  tersebut  sebagai  Emerging  Cities  Outlook  (ECO). Jakarta,  Manila,  dan  Kuala  Lumpur adalah  tiga  kota  di  Asia  Tenggara  yang  diproyeksikan  sebagai  kota  yang  berprospek  di  masa  yang  akan  datang. Jakarta berada di urutan pertama ECO dengan indeks 24,7. Aspek-aspek yang dinilai dalam ECO yaitu sumber daya manusia,  inovasi,  aktivitas  bisnis  dan  sektor  pembangunan.  Perusahaan  konsultan  berbasis  internasional  ini menggambarkan bahwa pembangunan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi indeks kualitas hidup, maka dari itu demi meningkatkan kualitas hidup manusia pembangunan harus tetap dikembangkan.
Fondasi  merupakan  salah  satu  bagian  konstruksi  bangunan  yang berfungsi  meneruskan  beban  bangunan  diatasnya (termasuk beban sendiri), kepada tanah tempat fondasi tersebut berpijak, tanpa mengakibatkan terjadinya penurunan bangunan  di  luar  batas  toleransinya.  Sehingga  dalam  perencanaan  fondasi  harus  dilakukan  dengan  teliti  dan secermat mungkin, setiap fondasi harus dapat memikul beban yang telah ditentukan atau bahkan beban maksimum yang  mungkin  terjadi.  Oleh  karena  itu,  dengan  melihat  komparasi  dari  metode  yang  akan  disajikan  melalui  studi berikut,  diharapkan  para  perencana  fondasi  akan  dapat  merencanakan  daya  dukung  fondasi,  serta  menanggulangi settlement atau penurunan secara akurat, teliti, dan efektif.

## Identifikasi masalah
Seringkali kita dapati terjadinya settlement atau penurunan karena diakibatkan oleh beban struktur bangunan yang melampaui  batas  toleransinya.    Sehingga  dalam  perencanaan  fondasi  harus  dilakukan  dengan  teliti  dan  secermat mungkin,  setiap  fondasi  harus  dapat  memikul  beban  yang  telah  ditentukan  atau  bahkan  beban  maksimum  yang mungkin  terjadi.  Oleh  karena  itu  perlu  dilakukan  evaluasi  dan  komparasi  dari  berbagai  metode  guna  memperoleh nilai daya dukung fondasi yang tepat secara efektif.
Perencanaan  fondasi  dapat  dilaukan  dengan  melakukan  perhitungan  secara  manual  ataupun  mengunakan  bantuan program  simulasi.  Salah  satu  program  simulasi  yang  dapat  digunakan  dalam  perencanaan  fondasi  antara  lain
GRLWEAP. Program ini dapat digunakan untuk perencanaan fondasi di daratan maupun di lepas pantai ( offshore ). Dalam studi ini, program GRLWEAP akan digunakan dalam perencanaan fondasi di daratan.

## Tujuan penelitian
Maksud  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  seberapa  besar  kapasitas  daya  dukung  aksial  tiang  pancang berdasarkan formula statik, dinamik, persamaan gelombang program GRLWEAP serta mengetahui seberapa relevan komparasi kapasitas daya dukung aksial tiang pancang dari seluruh metode terhadap hasil uji PDA di lapangan.

## Lingkup penelitian
Adapun lingkup pada penelitian ini, yaitu analitis kapasitas daya dukung aksial tiang pancang berdasarkan formula statik,  dan  formula  dinamis  menggunakan  program  Microsoft  Excel,  analisis  kapasitas  daya  dukung  aksial  tiang pancang  berdasarkan    persamaan  gelombang  mengunakan  program  simulasi  GRLWEAP,  beban  yang  digunakan hanya  beban  aksial,dan  melakukan  perbandingan  analisis  kapasitas  dengan  formula  statik,  dinamik,  GRLWEAP, dan aktual lapangan dari hasil uji PDA.

## 2. DASAR TEORI
Kapasitas aksial fondasi tiang pancang ditentukan oleh kemampuan material tiang untuk menahan beban (kapasitas struktural) atau daya dukung tanah, dengan daya dukung terkecil yang lebih menentukan. Daya dukung tanah pada fondasi tiang pancang dapat dihitung dengan cara statik, berdasarkan korelasi langsung dengan uji lapangan (in-situ test),  dengan  formula  dinamik  (dari  rekaman  pemancangan),  analisis  perambatan  gelombang,  berdasarkan  hasil pendongkrakan secara hidrolik, dan dengan pengujian di lapangan.

## Penentuan daya dukung aksial fondasi tiang pancang cara statik
Penentuan  daya  dukung  aksial  fondasi  tiang  pancang  dengan  cara  statik  dapat  dilakukan  dengan  beberapa  cara berikut.
Daya dukung ujung tiang (Q P )
• Pada Tanah Pasir
(1)
keterangan : = Daya dukung ultimit ujung tiang (ton), = Luas penampang ujung tiang (m 2 ), = = Daya dukung per satuan luas (ton/m 2 ), = Tegangan vertical efektif (ton/m 2 ), = Faktor daya dukung ujung tiang.
• Pada Tanah Lempung
(2)
keterangan : = Daya dukung ultimit ujung tiang (ton), = Luas penampang ujung tiang (m 2 ), = Kohesi tak terdrainase (ton/m 2 ), = Faktor daya dukung ujung.
Daya dukung selimut tiang (Q S )
(3)
keterangan : = Luas selimut tiang (m 2 ) =
, = Panjang segmen tiang (m),   = Gesekan selimut satuan (ton/m 2 ).
Berikut adalah beberapa metode yang dapat digunakan untuk menentukan selimut ( dari tiang.
• Pada Tanah Pasir
K o < K <1.8 K o
• Metode Alpha (Tomlinson)
(5)
keterangan :   = Gesekan selimut (ton/m 2 ),   = Faktor adhesi, = Kohesi tak terdrainase (ton/m2).
• Metode Beta (Metode tegangan efektif)
(6)
keterangan :
= Gesekan selimut rata - rata (ton/m 2 ),   =
r,  r = Sudut geser terdrainase dari sampel
tanah yang teremas ( remolded) , K = , = Tegangan vertikal efektif tanah.

## Penentuan daya dukung aksial fondasi tiang pancang cara dinamik
1. Formula Hiley (a)
(7)
keterangan : = dari tabel 1.1 (dengan memperkirakan nilai RUT), =
, = Quake dari tanah.
Cara perhitungan dilakukan dengan iterasi hingga konvergen.

## 2. Formula Hiley (b)
(8)
Dimana adalah pencatatan rebound dari pukulan terakhir.

## 3. Formula PCUBC
(9)
keterangan : = , =
,   = 0.25 (untuk tiang baja),   = 0.1 (untuk tiang lain)
Cara perhitungan dilakukan dengan iterasi hingga konvergen.
4. Formula Gates
(10)
5. Formula Modified ENR
(11)
6. Formula Janbu
(12) keterangan : = , =
,   =
7. Formula Danish
(13)
keterangan : =
8. Formula Canadian National Building Code (CNBC)
(14)
keterangan : =
, = , =
Cara perhitungan dilakukan dengan iterasi hingga konvergen.

## 9. Formula Eytelwein
(15)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN

## Konsep penelitian
Melakukan perhitungan daya dukung aksial fondasi tiang pancang dengan variasi formula statik, formula dinamik, dan pemodelan struktur program simulasi GRLWEAP relevan dengan output dari perangkat pengolah data hasil uji PDA  proyek.  Untuk  mendapatkan  semua  parameter  yang  dibutuhkan,  digunakan  beberapa  korelasi  baku  dengan tabel  dan  beberapa  peraturan.  Diawali  dengan  mengumpulkan  literatur  untuk  melakukan  analisis  kapasitas  daya dukung  tiang  pancang  berupa  buku-buku,  jurnal,  dan  tutorial  penggunaan  simulasi  program  serta  peraturan– peraturan  yang  digunakan.  Data  yang  diperoleh  dari  studi  literatur  ini  akan  digunakan  sebagai  acuan    dalam perhitungan  guna  memperoleh  kapasitas  daya  dukung  tiang  pancang.  Banyak  literatur  membahas  mengenai perhitungan daya dukung gaya lateral dan sebagainya, namun penulis akan memfokuskan penelitian mengenai  daya dukung gaya aksial tiang pancang.

## Analisis dan pembahasan
Analisis data dari penelitian ini dilakukan dengan cara mengkomparasikan  nilai daya dukung aksial fondasi tiang pancang  dengan  variasi  formula  statik,  formula  dinamik,  dan  pemodelan  struktur  formulasi  rambatan  gelombang dengan program simulasi GRLWEAP terhadap perangkat pengolah data hasil uji PDA proyek menggunakan grafik pada Microsoft Excel.

## 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Studi  kasus  ini  menggunakan  spesifikasi  sesuai  dengan  proyek  yang  berlokasi  di  kawasan  Jakarta  Utara  untuk pembangunan jembatan dengan daya dukung rencana aktual sebesar 300 ton.

## Parameter tiang
Spesifikasi yang digunakan sebagai data pengolahan adalah spun pile dengan diameter 600 mm, thickness 100 mm, cross section area 1570.8 cm 2 , toe area 2827 cm 2 , perimeter 1.885 cm, concrete modulus 34500 MPa, dan specific weight 23.6 kN/m 2 untuk seluruh perhitungan pile.

## Parameter hammer dan parameter cushion
Tabel 1. Hammer parameter
Tabel 2. Pile Parameter
Tabel 3. Hammer cushion parameter

## Parameter tanah
Referensi jenis tanah yang digunakan sebagai data pengolahan merupakan data tanah proyek konstruksi jembatan di kawasan  Jakarta  Utara,  didasari  oleh  hasil  penelitian  dari  PT.  Wijaya  Karya  Laboratorium  Jasa  Konstruksi.  Data Penelitian yang diperoleh dalam bentuk drilling log, layout, pile driving record, settlement diagram of driving, dan summary soil investigation beberapa titik pile dari proyek konstruksi tersebut.
Tabel 4. Soil data references by PT. Wika Laboratorium Bored Hole A1-A48 Layer Depth (m) N-SPT Soil Classification 1 0 – 12 2 Very Soft Clay 2 12 – 14 60 Very Dense Sand 3 14 – 15 6 Loose Sand 4 15 – 27 15.8 Stiff Clay 5 27 – 29 5 Loose Sand 6 29 – 32 26 Very Stiff Clay 7 32 – 37 42.7 Dense Sand 8 37 – 39 24 Medium Sand 9 39 – 44 22.7 Very Stiff Clay 10 44 – 48 17 Medium Sand 11 48 – 50 30 Very Stiff Clay 12 50 – 52 41 Dense Sand 13 52 – 56 27.3 Very Stiff Clay

## Analisis daya dukung aksial fondasi tiang pancang dengan cara statik
Perhitungan yang dilakukan berdasarkan data proyek pembangunan yang ditinjau yaitu pada titik pile A1-A48, dan P3-D43. Berikut  merupakan contoh perhitungan formula statik  Meyerhof (1976) pada kedalaman  31.5  m pile A1- A48:
Jenis lapisan tanah merupakan lanau (MH)
N =  38.75 N K = untuk N > 15 = = 26.87
=  37.5˚
=  200
Diperoleh berdasarkan pembacaan gambar faktor daya dukung ujung dan (Meyerhof, 1976).
=  19.24
= = = 101.265 kN pada kedalaman 31.5 m
k =  1742.04 kN + 101.265 kN = 1843.31 kN = 184.31 ton
= = = 108.7812 ton = k = 108.781 ton + 184.31 ton = 293.112 ton
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula statik Meyerhof (1976) sebesar 293.112 ton dengan skin friction sebesar 184.31 ton dan end bearing sebesar 108.781 ton pada kedalaman 31.5 m.

## Analisis daya dukung aksial fondasi tiang pancang dengan cara dinamik
Perhitungan yang dilakukan berdasarkan data proyek pembangunan yang ditinjau yaitu pada titik pile A1-A48, A1- A91,  P1-B37,  P1-B43,  P1-B76,  P1-B80,  P3-D43,  dan  P3-D86.  Contoh  perhitungan  kapasitas  daya  dukung  aksial diolah menggunakan data pile A1-A48 sebagai acuan dengan beberapa variasi metode dinamik antara lain:
1. Formula Hiley (a)
=  0.0009 m
Diperoleh  berdasarkan  pembacaan  tabel  2.4,  tegangan  pemancangan  RUT/A  pada  kepala  tiang  pancang  yang penulis asumsikan sebesar 1050 ton/m 2 dan tiang pancang beton pracetak dengan topi setebal 7.5 – 10 cm.
= = = 0.059514 m
=  0.0035 m
RUT 1 =  126.6297 ton ( Iterasi ke-1 ) RUT 21 =  306.096 ton ( Iterasi ke-21 ) RUT 22 =  306.104 ton ( Iterasi ke-22 )
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula Hiley (a) sebesar 306.104 ton.
2. Formula Hiley (b)
=  0.02 m
RUT =
=
= 325.232 ton
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula Hiley (b) sebesar 325.232 ton.
3. Formula PCUBC
=  0.1, Diperoleh berdasarkan spesifikasi tiang yang digunakan yaitu tiang beton.
= = = 0.388163 RUT sebesar 300 ton untuk perhitungan pada iterasi awal.
= = = 0.017004 m
RUT 1 = = = 196.1654 ton ( Iterasi ke-1 )
RUT 20 =  236.937 ton ( Iterasi ke-20 )
RUT 21 =  236.394 ton ( Iterasi ke-21 )
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula Pasific Coast Uniform Building Code (PCUBC) sebesar 236.394 ton.
4. Formula Gates
RUT =
= 1443.64 kN = 144.364 ton
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula Gates sebesar 144.364 ton.
5. Formula Modified ENR RUT = = 355.621 ton
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula Modified ENR sebesar 355.621 ton.
6. Formula Janbu
= =
= 1.068485 = =
= 37.6031
=
= = 7.496548
RUT = = = 353.990 ton
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula Janbu sebesar 353.990 ton.
7. Formula Danish = = = 0.025901 RUT = = = 355.003 ton
Jadi,  nilai  kapasitas  daya  dukung ultimate tiang  pancang  A1-A48  menurut  formula  Danish  sebesar  355.003  ton.
8. Formula Canadian National Building Code (CNBC)
= = = 0.374567
RUT sebesar 100 ton untuk perhitungan pada iterasi awal.
= = = 318.3091
= =
= 0.000109
RUT 1 = = = 102.831 ton ( Iterasi ke-1 )
RUT 40 =  101.5003 ton ( Iterasi ke-40 ) RUT 41 =  101.466 ton ( Iterasi ke-41 )
Jadi,  nilai  kapasitas  daya  dukung ultimate tiang  pancang  A1-A48  menurut  formula Canadian  National  Building Code (CNBC) sebesar 101.466 ton.
9. Formula Eytelwein
RUT  = = = 49.069 ton
Jadi, nilai kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang A1-A48 menurut formula Eytelwein sebesar 49.069 ton.

## Analisis daya dukung aksial fondasi tiang pancang dengan program GRLWEAP
Spesifikasi tiang yang  digunakan sebagai data pengolahan adalah spun pile dengan diameter 600 mm, thickness 100 mm,  cross  section  area  1570.8  cm2,  toe  area  2827  cm2,  perimeter  1.885  cm,  concrete  modulus  34500  MPa,  dan specific weight 23.6 kN/m2 untuk seluruh perhitungan pile.
Gambar 1. Tampilan pile information Gambar 2. Tampilan JUWEI DD56 hammer’s information Gambar 3. Tampilan soil profile input
Gambar 4. Tampilan other parameters soil profile
Gambar 5. Hasil output perhitungan analisis hammer JUWEI DD56
Gambar  5  menunjukkan  bahwa  pada  kedalaman  30  m,  terjadi    peningkatan  pada  nilai ultimate  capacity sebesar 3389.6 kN (1919.4 kN friction dan 1470.3 kN end bearing ) jika dibandingkan terhadap nilai ultimate capacity pada kedalaman  28  m  sebesar  2030  kN  (1747.3  kN friction dan  282.7  kN end  bearing ).  Pada  kedalaman  30  m, pile berpijak  pada  tanah  keras  dikarenakan  sudah  tercapainya  nilai  kapasitas  rencana  sebesar  3000  KN  dan ultimate capacity terus mengalami peningkatan.
Tabel 5. Hasil perhitungan daya dukung Tabel 6. Persentase selisih hasil perhitungan aksial terhadap hasil uji PDA daya  dukung  aksial  terhadap  hasil  uji  PDA

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Tabel  6  menyatakan  bahwa  persentase  selisih  hasil  perhitungan  daya  dukung  aksial  fondasi  tiang  pancang bervariasi dan memiliki konsistensi yang berbeda  – beda pada setiap perhitungan titik pile. Hasil daya dukung aksial  program  simulasi  GRLWEAP  merupakan  hasil  yang  paling  relevan  terhadap  hasil  uji  PDA  dengan persentase kesalahan 0.75% pada titik pile A1–A48 dan 0,45% pada titik pile P3-D43.
2. Penggunaan  formula  program  GRLWEAP  direkomendasikan  dalam  perhitungan  kapasitas  daya  dukung  aksial karena memiliki tingkat akurasi mencapai rentang ±5% jika dibandingkan terhadap hasil uji PDA / P ile Driving Analyzer proyek jembatan yang berlokasi di Jakarta Utara ini .
3. Hasil  perhitungan  kapasitas  daya  dukung  aksial  yang  diperoleh  dari  beberapa  metode  empiris  berbeda  –  beda dikarenakan  adanya  perbedaan  parameter  yang  digunakan  dalam  perhitungan  masing  –  masing  metode, banyaknya asumsi, korelasi baku dan penyerdehanaan.
4. Penggunaan  program  simulasi  GRLWEAP  dapat  memudahkan  proses  simulasi  serta  mengurangi  resiko kegagalan  konstruksi  yang  dapat  menimbulkan  dampak  kerugian  biaya,  material,  dan  waktu.  Dapat  dilihat berdasarkan nilai compression stress dan tension stress yang diperoleh berdasarkan perhitungan.

## DAFTAR PUSTAKA
Bowles, Joseph E. 1989. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Jakarta: Penerbit Erlangga. Coduto,  D.P., William  A.  Kitch  dan  Man-chu  Ronald Yeung. 1994. Foundation  Design  Principles and  Practices. London: Pearson Education Ltd.
Coduto,  D.P.,  William  A.  Kitch  dan  Man-chu  Ronald  Yeung.  2001. Foundation  Design  Principles  and  Practices Second Edition. London: Pearson Education Ltd. Das, Braja M. 2007. Principles of Foundation Engineering Sixth Edition . Canada: Thomson Canada Limited. Das, Braja M. 2011. Geotechnical Engineering Handbook . USA: J.Ross Publishing, Inc. Goble  Rausche  Likins  and  Associates,  Inc.  2005. GRLWEAP TM Wave  Equation  Analysis  of  Pile  Driving: Procedures and Models Version 2005. USA: Pile Dynamics, Inc. Hardiyatmo, Hary Christady. 2008. Teknik Pondasi 2 . Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Hardiyatmo, Hary Christady. 2011. Analisis dan Perancangan Fondasi I . Edisi Kedua . Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Rahardjo, P.P., 2005. Manual Pondasi Tiang. Edisi Ketiga. Bandung: Geotechnical Engineering Center. Sandjaja, Gregorius. 2015. Diktat Pondasi Tiang II . Jakarta: Universitas Tarumanagara. Terzaghi, Karl  dan  Ralph  B.  Peck. 1987. Mekanika  Tanah  dalam  Praktek  Rekayasa  Jilid  1.  Edisi  Kedua .  Jakarta: Penerbit Erlangga. Terzaghi, Karl dan Ralph B. Peck. 1991. Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa Jilid -2 . Edisi Kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Tomlinson,  M.J.,  2001, Foundation  Design  and  Construction  Seventh  Edition, USA: Addison-Wesley  Longman Ltd.
Tomlinson, M.J., 2008, Pile Design and Construction Practice Fifth Edition, USA: Taylor & Francis.