## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259
Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
Analisa Kapasitas Dukung Pondasi Tusuk Sate Sebagai Inovasi Jenis Pondasi Dangkal Pada Area Pesisir Teluk Balikpapan
Menggunakan Analisa Numerik Undrained B
Sulardi 1 , Tatag Yufitra Rus 2*
1 Sekolah Tinggi Teknologi Migas Balikpapan
2 Politeknik Negeri Balikpapan Email korespondensi: tatag.yufitra@poltekba.ac.id

## ABSTRAK
Studi  ini  menggunakan  metode  analisis  terhadap  kemampuan  daya  dukung pondasi  tusuk  sate  yang  ditinjau  dari  nilai  penurunan  terhadap  variasi  beban terpusat hingga mencapai beban maksimum yang diperoleh pada pondasi melalui pemodelan struktur pondasi dengan Plaxis 2D yang ditinjau pada tanah lempung di sekitar Teluk Balikpapan. Didapatkan jenis pondasi dangkal dengan pondasi tusuk sate  ditinjau  pada  tanah  lempung  di  sekitar  Teluk  Balikpapan  membuktikan kemampuan  pondasi  tusuk  sate  dan  cerucuk  ulin  dalam  kapasitas  dukung  dapat menopang  beban  terpusat  hingga  di  fase  kritis  pada  beban  22,3  Ton  dengan besaran penurunan sebesar 42 mm, nilai tersebut tidak lebih besar dari 65 mm yaitu batas toleransi penurunan maksimum pondasi dangkal pada tanah lempung.
Kata kunci :  teluk balikpapan, pondasi tusuk sate, kapasitas dukung, Plaxis 2D

## ABSTRACT
This  study  uses  the  analytical  method  of  the  bearing  capacity  of  the  skewer foundation in terms of the settlement value of the concentrated load variation until it reaches the maximum load obtained on the foundation through the modeling of the foundation structure with Plaxis 2D which is tested on clay soils around Balikpapan Coastal  Area.  It  was  found  that  the  type  of  shallow  foundation  with  a  skewer foundation was reviewed on clay soil around Balikpapan coastal area proving the ability of the skewer and cerucuk ulin foundation in carrying capacity to support a concentrated load up to the critical phase at a load of 22.3 Tons with a decrease of 42 mm, this value not greater than 65 mm, which is the maximum tolerance limit for shallow foundation settlement on clay soils.
Keywords : balikpapan coasta area, skewer foundation, bearing capacity, Plaxis 2D

## PENDAHULUAN
Pondasi merupakan struktur bawah bangunan yang digunakan  untuk menopang beban bangunan terhadap tanah. Perencanaan pondasi selalu berkembang baik dalam  segi  desain  maupun  analisa  metode  perhitungan.  Perencanaan  pondasi yang baik akan menghasilkan tingkat keamanan terutama pada nilai daya dukung pondasi terhadap tanah yang lunak seperti di area pesisir pantai Kota Balikpapan.
Berdasarkan  hasil  pengamatan  tanah  diketahui  bahwa  tekstur  tanah  di kawasan pesisir pantai Kota Balikpapan adalah jenis tanah sangat lunak dan tanah lunak. Untuk itulah maka penelitian ini penting dilakukan sebagai salah satu bagian dari upaya membuat inovasi sistem pengaman dan keselamatan bangunan yang terletak di pesisir pantai. Desain bangunan pelindung pantai yang dianggap cocok dan sesuai digunakan adalah yang dapat mengakomodir terjadi penurunan, aman terhadap  guling  dan  aman  terhadap  kemungkinan  terjadinya  geseran  terutama pada kondasi pasang dan surut pantai, seperti bangunan pelindung pantai dengan pondasi tusuk sate.
Pondasi tusuk sate adalah inovasi dari jenis pondasi dangkal yang berbentuk seperti pondasi stepped reinforced concrete, hanya saja yang membedakan adalah pada lapisan pelat beton, bagian tengahnya diberi lubang dan disusun sedemikian rupa pada sebuah cerucuk tiang sehingga bentuk satu kesatuan pondasi dangkal dengan  perkuatan  tiang.  Tiang  cerucuk  dengan  kedalaman  tertentu  dan  diberi pengaku  (sloof)  dan  pelat  beton  bentuk  dan  ukuran  tertentu  akan  bekerja  sama mereduksi beban bangunan diatasnya sehingga tegangan yang diteruskan ketanah dasar akan relatif kecil dan aman. Disebut pondasi tusuk sate karena bentuk dari kombinasi  antara  cerucuk  ulin  dan  susunan  lapisan  pelat  beton  yang  berbentuk segitiga seperti menyerupai tusuk sate.
Studi ini menggunakan metode analisis terhadap kemampuan daya dukung pondasi  tusuk  sate  yang  ditinjau  dari  nilai  penurunan  terhadap  variasi  beban terpusat hingga mencapai beban maksimum yang diperoleh pada pondasi melalui pemodelan struktur pondasi dengan Plaxis 2D yang ditinjau pada tanah lempung di sekitar Teluk Balikpapan. Penelusuran terhadap beberapa topik hasil penelitian sebelumnya dengan judul yang sama atau dengan judul yang sejenis menunjukan, tidak ada satupun laporan hasil publikasi penelitian atau publikasi artikel judul yang sama dengan penelitian yang peneliti lakukan. Oleh karena itu peneliti berasumsi bahwa  topik  penelitian  ini  adalah  topik  penelitian  original  dan  tidak  duplikasi dengan judul penelitian sebelumnya.
Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
Gambar 1. Areal Sekitar Teluk Balikpapan yang Dipadati oleh Permukiman

## METODE PENELITIAN

## Desain Konstruksi
Pondasi  tusuk  sate  yang  dianalisa  kegunaannya  pada  lokasi  area  disekitar  teluk Balikpapan  melalui  analisa  numerik.  Gambar  2  merupakan  desain  pondasi  tusuk sate. Pondasi Tusuk Sate didesain dengan 7 tingkatan pelat beton dengan pelat beton yang berada paling bawah didesain menggunakan kaki dan bantalan ulin yang dipasak, yang berguna sebagai pengaku pondasi dan memberikan tambahan kekuatan  pada  daya  dukung  tanah  terhadap  pondasi.  Pondasi  tersebut  diberi lubang  ditengahnya  sebagai  tempat  untuk  mengikat  antar  bagian  pondasi  ke cerucuk tiang dengan dimensi 10x10 cm dan kedalaman 4 m untuk memperkuat pondasi  dari  stabilitas  guling  dan  geser.  Detail  urutan  pekerjaan  konstruksi ditampilkan pada Tabel 1.

## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259
Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
Gambar 2 . Desain Pondasi Tusuk Sate
Tabel 1 . Detail Urutan Pekerjaan Pondasi Tusuk Sate Urutan Urutan Pekerjaan Konstruksi 1 Pekerjaan Pemasangan Cerucuk Ulin 2 Pekerjaan pemasangan pelat beton pondasi (precast) 3 Pekerjaan tanah urug (backfill)

## Kondisi Tanah
Kawasan  pantai  identik  dengan  tanah  lunak  (alluvial)  yang  berasal  dari  aliran sedimentasi  hilir  sungai  dan  hasil  erosi  kawasan  pantai  disekitarnya.  Tanah  jenis alluvial disekitar areal pantau memiliki daya dukung yang rendah dan sifat mampat yang  tinggi,  sehingga  bangunan  yang  didirikan  diatasnya  akan  memiliki kecenderungan mengalami penurunan dan pondasinya rusak akibat erosi.
Dari  pengamatan  melalui  pengujian  SPT-N  seperti  terlihat  pada  Gambar  3, diketahui bahwa tekstur tanah dikawasan pantai kilang adalah jenis tanah sangat lunak  dan  tanah  lunak  yang  diperkirakan  merupakan  material  Tanah  dasar  pada kedalaman +0.00 sampai -28.00 meter adalah jenis tanah endapan (alluvial) dengan tipe tanah lepung halus, berwarna abu-abu, sangat lunak, plastisitas sedang-tinggi, dan terdapat endapan pecahan batubara yang secara konstruksi merupakan tanah dasar yang memiliki daya dukung rendah, mudah mampat, mudah terdeformasi, unstabil dan tidak cocok untuk kawasan bangun.

## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi
ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259 Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
Gambar 3 . Informasi Penyelidikan Tanah dengan SPT-N
Hasil pengujian SPT-N pada Gambar 3, menunjukkan bahwa kondisi tanah pada sekitar Teluk Balikpapan yang ditinjau memiliki konsistensi lempung pantai sangat lunak-lunak  dengan  kedalamaan  tanah  keras  berada  pada  kedalaman  25  m  dari permukaan tanah. Pada kedalaman 0-17 m, tanah hanya memiliki nilai N sebesar 2 sehingga  konsistensi  tanah  tersebut  terklasifikasi  sebagai  tanah  sangat  lunak dengan jenis tanah lempung. Selanjutnya pada kedalaman 17-25 m, tanah masih tergolong lunak dengan nilai N tidak lebih dari 6.

## Permodelan Analisis Numerik
Permodelan analisa pondasi tusuk sate menggunakan Plaxis 2D terlihat pada hasil generated mesh model pada Gambar 5. Tanah terbagi menjadi 3 lapisan dengan masing-masing  pembagian  konsistensi  yang  dapat  dilihat  pada  Tabel  2.  Pada analisis numerik pondasi tusuk sate, dilakukan variasi penambahan beban P pada pondasi untuk mengetahui daya dukung pondasi melalui nilai Pmax yang dicapai berdasarkan nilai penurunan yang terjadi.
0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 K ed al aman ( m) SPT-N Pengujian SPT Lempung Pantai Sangat Lunak Tanah Keras Lempung Pantai Lunak

## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259
Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
Gambar 5 . Generated Mesh Model pada Permodelan Analisa Numerik

## Input Parameter Tanah
Analisa  pada  permodelan  pada  Plaxis  dilakukan  dengan  menggunakan  Mohr- Coulomb  dengan  tipe  drainase  parameter  menggunakan  Undrained  B  melalui modulus  tanah  efektif  (E ’ )  dan  kuat  geser  tanah  undrained  (S u ).  Penentuan  nilai modulus  tanah  efektif  (E ’ )  didasarkan  pada  nilai  pendekatan  empiris,  dimana Architectural Institute of Japan (2001) menyarankan bahwa untuk tanah lempung nilai E ’ = 2800 N. Selanjutnya penentuan nilai Su menggunakan pendekatan empiris berdasarkan saran Terzaghi & Peck (1967), dimana nilai S u = 6.25 N.
Tabel 2 . Input Parameter Tanah dengan Mohr-Coulomb menggunakan Undrained

## B
Kedalaman (m) Jenis Tanah Nilai N 𝛾 sat (kN/m 3 ) 𝛾 unsat (kN/m 3 ) E ’ (kN/m 2 ) Su 0-17 Lempung Pantai Sangat Lunak 2 17.1 16.2 8000 12,5 17-25 Lempung Pantai Lunak 5 17.55 16.5 20000 31,25 25-30 Tanah Keras 44 23.4 20.4 176000 275
Catatan: ( v ’ = 0,3)

## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi
ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259 Volume 6, Nomor 1, Juni 2022

## Input Parameter Struktur
Input  parameter  struktur  terbagi  menjadi  pelat  beton  dan  cerucuk  ulin.  Kedua material tersebut menggunakan permodelan tipe drainase Non-Porous pada input Plaxis.  Berat  volume  beton  adalah  24  kN/m 3 .  Beton  yang  digunakan  dalam permodelan  ialah  dengan  mutu  beton  K225  atau  F c =  19  MPa.  Sehingga  rumus mencari nilai modulus elastisitas pada beton E = 4700 √𝐹 𝑐 . Selanjutnya penentuan input parameter kayu ulin berdasarkan PPKI (1967), dimana kayu ulin merupakan kayu kelas 1 maka sehingga nilai berat volumenya ialah 10,4  kN/m 3 dengan nilai modulus elastisitas sebesar 12250000 kN/m 2 .
Tabel 3 . Input Parameter Pondasi dan Cerucuk Ulin
Nama Material Material Model 𝛾 (kN/m 3 ) E (kN/m 2 ) v Pelat Beton Non-Porous 24 20487000 0.15 Ulin Non-Porous 10.4 12250000 0.25

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Terlihat  pada  Gambar  6  dan  Gambar  7  bentuk  keruntuhan  pondasi  dalam menentukan  nilai  kapasitas  dukung  berdasarkan  variasi  penambahan  beban terpusat  pada  pondasi  ditinjau  dari  nilai  penurunan.  Menurut  Vesic  (1963),  jenis keruntuhan  kondisi  pondasi  tusuk  sate  tersebut  dapat  dikatagorikan  sebagai keruntuhan  geser  lokal  dimana  bidang  runtuhnya  kontinyu  tidak  berkembang karena  pondasi  yang  tenggelam  akibat  bertambahnya  beban  pada  kedalaman yang relatif dalam sehingga menyebabkan tanah mengalami mampat dan kondisi pada  permukaan  tanah  sekitar  mengalami  penggelembungan  tanah.  Kondisi  ini umum terjadi pada jenis tanah berlempung. Pada Gambar tersebut, terlihat bentuk shading  dari  perubahan  kondisi  tanah  yang  mengalami  pergerakan  (deformasi) akibat  beban  terpusat  P  (Ton).  Zona  pergerakan  tanah  terbesar  terjadi  disekitar pondasi tusuk sate dan cerucuk ulin dengan area yang berwarna merah. Jenis tanah lempung  menjadikan  area  terbatas  tepar  di  tepi  sekitar  pondasi  dengan  area pergerakan terbesar mengalami kondisi plastis.
Pada kondisi pondasi menerima beban yang terus bertambah (Ton), pondasi akan  terus  mengalami  penurunan  yang  stabil  hingga  sampai  pada  pemberian beban P = 15 Ton pondasi mengalami penurunan sebesar 14,21 mm. Pada kondisi tersebut pondasi telah mencapai kondisi stabil dan mulai mengalami kondisi kritis menuju kondisi fase keruntuhan hingga fase keruntuhan terjadi pada pemberian beban  25  Ton  seiring  meningkatnya  nilai  penurunan  yang  terjadi  dengan  nilai penurunan  100  mm.  Fase  ambang  batas  antara  kondisi  pondasi  yang  stabil  dan mengalami  fase  keruntuhan  dijadikan  dasar  dalam  penentuan  nilai  kapasitas

## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259
Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
dukung pondasi, dimana pada pondasi tusuk sate tersebut besaran nilai kapasitas dukung pondasi mampu menahan hingga 22,3 Ton dengan besaran penurunan 42 mm. Besaran nilai penurunan ini masih dalam batas toleransi pondasi maksimum untuk tanah lempung menurut Tabel Skempton dan MacDonald (1955) di bawah ini.
Gambar 6 . Kapasitas Dukung Pondasi Tusuk Sate
0 50 100 150 200 0 5 10 15 20 25 30 P en u ru n an ( m m ) Beban P (Ton)

## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi
ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259 Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
Tabel 3 . Batas penurunan maksimum (Skempton dan MacDonald, 1965) Jenis Pondasi Batas Penurunan Maksimum (mm) Pondasi  terpisah  (isolated  foundation)  pada  tanah lempung 65 Pondasi terpisah pada tanah pasir 40 Pondasi rakit pada tanah lempung 65-100 Pondasi rakit pada tanah pasir 40-65
Gambar 8. Penyebaran Tekanan Beban Terpusat Pada Pondasi Terhadap Tanah Sekitar.
Pada  Gambar  8.  tersebut  terlihat  penyebaran  beban  terjadi  pada  areal  pondasi, menandakan bahwa pondasi tersebut seluruhnya berkontribusi dalam pembagian penyebaran tekanan beban terpusat kepada pondasi sebelum didistribusikan pada tanah sekitar. Peran dari cerucuk ulin sangat terlihat dimana tekanan besar terjadi pada cerucuk atau tiang ulin tersebut, hal ini menjadikan konsep pondasi tusuk sate dirasa  lebih  baik  ketimbang  pondasi  sebelumnya  berupa stepped  reinforced concrete yang  didesain  tanpa  menggunakan  pengaku  dan  pasak  berupa  tiang cerucuk ulin.

## KESIMPULAN
Penelitian  kali  ini  menggunakan  metode  analisis  terhadap  kemampuan  daya dukung  pondasi  tusuk  sate  yang  ditinjau  dari  nilai  penurunan  terhadap  variasi beban terpusat hingga mencapai beban maksimum yang diperoleh pada pondasi

## Jurnal Ilmiah Ilmu Terapan Universitas Jambi ISSN (Print) 2580-2240 (Online) 2580-2259
Volume 6, Nomor 1, Juni 2022
melalui  pemodelan  struktur  pondasi  dengan  Plaxis  2D  yang  ditinjau  pada  tanah lempung di sekitar Teluk Balikpapan.
Pada  hasil  analisa  yang  diperoleh  pada  studi  kali  ini,  dapat  disimpulkan  sebagai berikut:
1. Inovasi jenis pondasi dangkal dengan pondasi tusuk sate ditinjau pada tanah lempung di sekitar Teluk Balikpapan membuktikan kehandalan pondasi tusuk sate  dalam  kapasitas  dukung  dimana  pondasi  tusuk  sate  mampu  menahan beban  terpusat  hingga  di  fase  kritis  pada  beban  22,3  Ton  dengan  besaran penurunan sebesar 42 mm.
2. Nilai penurunan yang terjadi pada kondisi pondasi tusuk sate sebesar 42 mm masih berada dalam batas toleransi penurunan maksimum menurut Skempton dan MacDonald (1965) dimana nilai tersebut tidak lebih besar dari 65 mm dari batas toleransi penurunan maksimum pondasi dangkal pada tanah lempung.
3. Peran cerucuk atau tiang ulin sebagai pasak atau pengaku tumpukan pondasi dianggap  lebih  baik  ketimbang  desain  sebelumnya stepped  reinforced concrete , karena dari pemetaan penyebaran tekanan pondasi terhadap tanah akibat pemberian beban terpusat, tiang cerucuk tersebut mengalami tekanan paling  besar  dari  pondasi  yang  menandakan  tiang  tersebut  berkontribusi sangat besar dalam menahan desakan tanah yang terjadi.
Pada penelitian ini, kekurangan data pengujian tanah menjadi salah satu faktor dalam  menentukan  keandalan  pondasi  tusuk  sate  karena  hanya  menggunakan pengujian  lapangan  berupa  data  SPT.  Rekomendasi  penelitian  selanjutnya sebaiknya meggunakan data uji laboratorium yang nantinya dapat menjadi bahan perbandingan dan rujukan tambahan dalam studi mengenai perilaku pondasi tusuk sate pada kondisi pasang dan surut di pesisir Teluk Balikpapan.

## DAFTAR PUSTAKA
Architectural  Institute  of  Japan,  2001.  Recommendations  of  Design  of  Building Foundation. Japan.
Departemen  Pekerjaan  Umum,  1961.  Peraturan  Konstruksi  Kayu  Indonesia. Bandung.
Hardiyatmo, H.C. (2011), Analisis & Perancangan Fondasi Bagian I, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Jaky, J., 1944. The Coefficient Of Earth Pressure At Rest. J. Soc. Hungarian Archit. Eng. Budapest Hungry 355 – 358.
Kumar, R., Bhargava, K., Choudhury, D., 2016. Estimation of Engineering Properties of  Soils  from  Field  SPT  using  Random  Number  Generation.  Indian  National Academy of Engineering. New Delhi.
Nassaji,  F.  and  Kalantari,  B.,  2011.  SPT  Capability  To  Estimate  Undrained  Shear Strength  Of  Fine  Grained  Soils  Of  Tehran,  Iran.  Electronic  Journal  of Geotechnical Engineering. Oklahoma.
Ou,  C.Y.,  2006.  Deep  Excavation:  Theory  and  Practice.  Taylor  &  Francis, Netherlands.
Rahman, M. M., 2019. Foundation Design using Standard Penetration Test (SPT) N- value. Bangladesh.
Rus, T. Y., Hsiung, B. C. B., Yang, K. H., 2018. 3D Finite Element Analysis of Deep Excavation  in  Central  Jakarta  using  Total  and  Effective  Shear  Strength Properties.  In  Proceedings  of  20 th SEAGC-  3 rd AGGSSEA  conference  in conjunction  with  22 nd Annual  Indonesian  National  Conference  on Geotechnical Engineering, pp. 204-212.
Skempton, A.W and MacDonald, D.H. ( 1 955), A survey of Comparisons between Calculated  and  Observed  Settlement  of  Structures  on  Clay,  Conf.  on Correlation  of  Calculated  and  Observed  Stresses  and  Displacement,  ICE, London, pp.3 1 8-337.
Terzaghi,  K.  and  Peck,  R.B.  (1967),  Soil  Mechanics  in  Engineering  Practice,  John Wiley and Sons, Inc, USA.2nd Edition.
Vesic,  A.  S.  (1973),  Analysis  of  Ultimate  Loads  of  Shallow  Foundations,  JSMFD, ASCE, vol. 99, SM l . pp. 45-7 3.