Gazali, A (2019) Analisis Kapasitas  Daya  Dukung Pondasi Tiang Pancang: Studi Kasus Proyek Pembangunan PLTU Sampit 2x25 MW. [Edisi Khusus]. Buletin Profesi Insinyur 2(3): 133-137

## Analisis Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang: Studi Kasus Proyek Pembangunan PLTU Sampit 2x25 MW
Setiap  konstuksi  bangunan  sipil  harus  mempunyai pondasi  yang  dapat  mendukung  beban  yang  bekerja padanya.  Pondasi  adalah  bangunan  bawah  tanah ( sub structure ) dari suatu konstruksi yang merupakan bagian  penting  untuk  meneruskan  beban  konstruksi di atasnya ( upper structure ) dan beban lainnya seperti gempa,  angin  dan  lainnya  ke  lapisan  tanah  keras. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi kapasitas  daya  dukung  aksial  pondasi  tiang  tunggal secara  analitis  dan  pembebanan  aksial  maksimum yang diterima pondasi, sehingga diperoleh nilai faktor keamanan  pondasi  tiang.  Pada  Proyek  Pembangunan PLTU  Sampit  2×25  MW,  nilai  pembebanan  aksial maksimum  dihitung  menggunakan  Metode  Elemen Hingga  dan  perhitungan  daya  dukung  aksial  dengan Metode  Mayerhoff.  Selanjutnya  kedua  nilai  tersebut dibandingkan  untuk  memperoleh  nilai  Faktor Keamanan  (FK)  pondasi  tiang.  Berdasarkan  hasil analisis  menggunakan  Metode  Elemen  Hingga diperoleh nilai pembebanan aksial maksimum sebesar 31,349 ton, sedangkan hasil perhitungan daya dukung ultimit  tiang  berdasarkan  data  SPT  pada  titik  BH  33 kedalaman  24  meter  adalah  99,300  ton.  Dari  hasil kedua  analisis  tersebut  dapat  diperoleh  nilai  FK pondasi  tiang  sebesar  3,17  (>FK izin 3,0)  dan  pondasi tiang  tunggal  tersebut  dapat  disimpulkan  aman menahan pembebanan aksial.
Kata  kunci  : Kapasitas  Daya  Dukung,  Tiang  Pancang, Metode Elemen Hingga
Dipresentasikan: 30 Agustus 2019 Direvisi: 14 September 2019 Diterima: 13 Oktober 2019 Dipublikasikan online: 14 Oktober 2019

## Akhmad Gazali
Dosen  Program  Studi  Teknik  Sipil,  Fakultas  Teknik, Universitas Islam Kalimantan

##  akhmadgazali51@gmail.com

## Pendahuluan

## Latar Belakang
Pembangunan PLTU  Sampit 2×25 MW terletak di Desa Bagendang  Permai,  Kelurahan  Mentaya  Hilir  Utara Kabupaten  Kotawaringin  Timur.  Dalam  pembangunan tersebut, pekerjaan struktur meliputi struktur atas dan struktur bawah. Salah satu bagian  dari struktur  bawah adalah pondasi. Perhitungan daya dukung pondasi tiang sangat  penting  dalam  perencanaan  pembangunan. Perhitungan  tersebut  bertujuan  untuk  mengetahui kemampuan  tiang  pancang  dalam  tanah  terhadap pembebanan  pada  struktur  atas.  Dalam  penelitian  ini pembebanan  struktur  atas  yang  dianalisis  adalah pembebanan vertikal. Berdasarkan analisis daya dukung pondasi  tiang  dan  analisis  pembebanan  vertikal tersebut,  dapat  diperoleh  nilai  faktor  keamanan pondasi  tiang.  Nilai  faktor  keamanan  tersebut  untuk mengetahui  tingkat  keamanan  pembangunan.  Jenis tanah  pada  penelitian  ini  adalah  jenis  tanah  lempung. Penggunaan  pondasi  diatas  tanah  lempung  pada bangunan  harus  sesuai  beban  yang  dipikul  oleh kapasitas  daya  dukung  tiang  pancang  tersebut. Sehingga  kegagalan  struktur  akibat  pondasi  dapat dihindari.  Pada  perhitungan  kapasitas  daya  dukung
pondasi  tiang  sangat  penting  dalam  menopang kekokohan  struktur  diatasnya,  dimana  pada  struktur atas dalam penelitian ini menggunakan Metode Elemen Hingga.  Dalam  penelitian  ini,  penulis  tertarik  untuk mengevaluasi  kapasitas  daya  dukung  aksial  tiang pancang tunggal pada Pembangunan PLTU Sampit 2×25 MW adalah ada beberapa titik pondasi di sekitar BH-33 yang  dipancang pada kedalaman 24  m dengan  nilai N- SPT  sebesar  12  (termasuk  dalam  kategori  kepadatan relatif  sedang),  belum  masuk  kategori  tanah  keras. sehingga  penulis  ingin  mengetahui  apakah  kapasitas daya  dukung  tiang  pancang  pada  pembangunan  PLTU Sampit  2×25  MW  tersebut  sudah  mampu  atau  tidak menahan  beban  struktur  diatasnya,  selain  itu  juga penulis merasa penasaran dan ingin mengetahui faktor keamanan pondasi tiang tunggal tersebut.
Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, maka penelitian  ini  fokus  pada  bagaimana  analisis  kapasitas daya dukung aksial pondasi tiang pancang tunggal pada pembangunan PLTU Sampit 2×25 MW, dan bagaimana analisis  pembebanan  aksial  pada  pembangunan  PLTU Sampit 2×25 MW, dan bagaimana perbandingan antara analisis  kapasitas  daya  dukung  aksial  pondasi  tiang pancang  tunggal  dan  analisis  pembebanan  aksial sehingga menghasilkan nilai faktor keamanan (FK).
Gambar 1. Tiang ditinjau dari Cara Mendukung Beban (Hardiyatmo, 2002)

## Studi Literatur

## Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek
Ditinjau dari cara mendukung beban, tiang dapat dibagi menjadi 2 (dua) macam (Hardiyatmo, 2002), yaitu : 1. Tiang dukung ujung (end bearing pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung  tiang.  Umumnya  tiang  dukung  ujung  berada dalam  zone  tanah  yang  lunak  yang  berada  di  atas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat  mendukung  beban  yang  diperkirakan  tidak mengakibatkan  penurunan  berlebihan.  Kapasitas tiang  sepenuhnya  ditentukan  dari  tahanan  dukung lapisan  keras  yang  berada  dibawah  ujung  tiang (Gambar 1a).
2. Tiang  gesek  (friction  pile)  adalah  tiang  yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh perlawanan  gesek  antara  dinding  tiang  dan  tanah disekitarnya  (Gambar  1b).  Tahanan  gesek  dan pengaruh  konsolidasi  lapisan  tanah  dibawahnya diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang.

## Kapasitas Daya Dukung Tiang Tunggal
Kapasitas  daya  dukung  tiang  terdiri  dari  kapasitas dukung ujung tiang (Q p ) dan kapasitas dukung selimut tiang (Q s ), yang dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Daya Dukung Tiang Pancang

## Kapasitas Daya Dukung Tiang Tunggal Diijinkan
Kapasitas  dukung  ultimit  tiang ( ) ,  dihitung  dengan persamaan umum:
= + = . + . (1)
Keterangan:
= Luas ujung bawah tiang (cm 2 )
= Luas selimut tiang (cm 2 ) = Tahanan ujung satuang tiang (kg/cm 2 ) = Tahanan gesek satuan tiang (kg/cm 2 )

## Kapasitas Daya Dukung Vertikal yang Diijinkan
Daya  dukung  ultimate  netto  tiang  tunggal ( ) ,  adalah jumlah dari daya dukung ujung bawah ultimit ( ) dan daya dukung    gesek    tiang  ultimit  ( )  antara  dinding  tiang  dan tanah  sekitarnya  dikurangi  dengan  berat  sendiri  tiang.  Bila dinyatakan dalam persamaan, maka:
= + − (2)
Keterangan:
= Berat sendiri tiang (kg)
= Kapasitas ultimit netto (kg)
Kapasitas  ultimit  tiang  dapat  dihitung  secara  empiris  dari nilai  N  hasil  uji  SPT.  Untuk  tiang  pancang  yang  terletak  di dalam tanah atau lempung jenuh, Mayerhof menyarankan  persamaan  sebagai  berikut  (Hardiyatmo, 2008):
= 4. . + . .
(3)
Keterangan:
= Kapasitas ultimit tiang (ton)
= Nilai N dari uji SPT pada tanah di sekitar dasar tiang
= Nilai N rata-rata uji SPT, disepanjang tiang
= Luas selimut tiang (ft 2 ) (dengan 1 ft = 30,48 cm) = Luas dasar tiang (ft 2 ) tiang
tiang Tanah lunak Tanah keras Tanah lunak semakin dalam semankin keras
Rumus  daya  dukung  gesek  tiang ( ) pada  penelitian selanjutnya  Mayerhof  mengusulkan  persamaan  untuk menghitung tahanan ujung (Hardiyatmo, 2008):
= . (38  ). ≤  380  . ( ) (4)
Rumus  daya  dukung  gesek tiang ( ) berdasarkan data N- SPT yang disarankan oleh Mayerhof dalam buku Principles of Foundation  Engineering  2 (Das,  2011)  untuk  tanah  non- kohesif menggunakan persamaan:
=   .   . !" (5)
!" =  0,02. % ! . &
(6)
Keterangan: = Daya dukung gesek tiang (kN)
!" = Gesekan pada selimut tiang (kN/m 2 ) & = Nilai SPT N 60 % ! = Tekanan atmosfer = 100 kN/m 2 = Tebal lapisan tanah (m) = Keliling tiang (m)
Dalam  penelitian  ini  faktor  keamanan  yang  digunakan adalah hasil pembagian antara kapasitas daya dukung tiang dengan  pembebanan  gaya  vertikal  maksimum,  secara matematis dapat dituliskan pada Persamaan 7.
'   = ( )*+ , -./ (7)
Keterangan:
'
= Faktor keamanan 01 = Kapasitas daya dukung tiang
% 2!3 = Beban gaya vertikal maksimum

## Metode Elemen Hingga (FEM)
Metode  Elemen  Hingga  merupakan  suatu  prosedur perhitungan yang dipakai untuk mendapat pendekatan lebih  dalam  dari  suatu  permasalahan  matematis  pada rekayasa  teknik  dengan  persamaan  aljabar  yang melibatkan nilai-nilai pada titik-titik diskrit bagian yang dievaluasi.

## Metode Penelitian
Langkah-langkah  dalam  melakukan  penelitian  ini  antara lain:
1. Pengumpulan data sekunder Data sekunder  yang dipersiapkan antara lain data SPT dari  tiga  titik  investigasi  tanah  menggunakan  metode bor dalam (i.e., Bore Hole (BH) 18, BH 30, dan BH 33. dan gambar kerja konstruksi.
2. Analisis  pembebanan  dengan  menggunakan finite elemen method . Pembebanan yang diaplikasikan pada konstruksi menggunakan standar SNI 1727:2013.
3. Analisis  daya  dukung  pondasi  tiang  tunggal  dengan memperhatikan Persamaan 1-6.
4. Perhitungan faktor keamanan tiang (Persamaan 6).

## Hasil Analisis

## Analisis Pembebanan Struktur
Analisis  pembebanan  menggunakan  program  aplikasi berbasis FEM dengan model struktur seperti terlihat pada Gambar 3 dan 4.
Gambar 3. Tampak Depan
Gambar 4 . Tampilan 3D
Selanjutnya  untuk  hasil  pembebanan  struktur  dan  gaya beban  vertikal  maksimum  pada  program  FEM  dirangkum pada Tabel 1..
Tabel 1. Hasil Analisis Pembebanan Aksial Maksimum
Fx (kg) Fy (kg) Fz (kg) Mx (kg.m) My (kg.m) Mz (kg.m) 72 Beban Kombinasi 0,000 31.349,406 0,000 0,000 0,000 0,000 73 Beban Kombinasi 0,000 31.349,327 0,000 0,000 0,000 0,000 74 Beban Kombinasi 0,000 31.349,295 0,000 0,000 0,000 0,000 75 Beban Kombinasi 0,000 31.349,354 0,000 0,000 0,000 0,000 76 Beban Kombinasi 0,000 31.349,354 0,000 0,000 0,000 0,000 77 Beban Kombinasi 0,000 31.349,631 0,000 0,000 0,000 0,000 78 Beban Kombinasi 0,000 31.349,624 0,000 0,000 0,000 0,000 79 Beban Kombinasi 0,000 31.349,351 0,000 0,000 0,000 0,000 80 Beban Kombinasi 0,000 31.349,905 0,000 0,000 0,000 0,000 Node L/C Re aks i Pe rle takan

## Analisis Kapasitas Daya Dukung Tiang Tunggal
Perhitungan  daya  dukung  aksial  tiang  tunggal  terhadap gaya  aksial  berdasarkan  pada  data  uji  SPT  menggunakan metode Meyerhof sebagai berikut:
Kedalaman tiang ( )
= 24 m
Diameter tiang ( 4 ) = 0,4 m
Luas penampang tiang ( )  = ¼.6. 4 7
= ¼. 3,14. 0,4 7 = 0,13 m2 Keliling tiang ( ) = 6. 4 = 3,14.0,4 = 1,256 m
Daya Dukung Ujung pada Tiang ( 9 : )
Tiang  pancang  tertanam  pada  tanah  non  kohesif  maka perhitungan daya dukung ujung pada tiang menggunakan rumus untuk tanah non kohesif. Hasil data N-SPT pada titik BH-18, BH-30, BH-33 terlihat pada Gambar 5. Pada gambar tersebut juga diberikan nilai-nilai f av dan f av xli
Perhitungan  selanjutnya  yang  digunakan  adalah  hasil N-SPT  minimum  yaitu  data  N-SPT  pada  titik  BH-33.  Nilai  N pada tanah di sekitar dasar tiang ( ):
Nilai  rata-rata pada  kedalaman  8D  di  atas  dasar  tiang
(24 m)
Nilai N’-SPT = 7 ; <,=; =; > = 18,45 (N-SPT sudah di koreksi)
Nilai  rata-rata ? pada  kedalaman  rencana  =  12  (N-SPT sudah di koreksi)
Nilai N’-SPT = =,> ; 7 7 = 15,225
Nilai daya dukung ujung tiang
( )= 38 x N’= 38 x 15,225 = 578,6 ton/m 2
Daya dukung ultimit tiang pile
( ) = . = 578,6 x 0,13 = 72,7 ton

## Daya dukung gesek pada selimut tiang (Qs)
Perhitungan daya dukung gesek pada selimut tiang pondasi adalah sebagai berikut:
= . ∑ !" .A B = 1,256. 0,882. 24
= 26,6 ton 01 = + = 72,7 + 26,6
= 99,3 ton
Berdasarkan  analisis  pembebanan  gaya  vertikal  maksimum FEM  dan  analisis  kapasitas  daya  dukung  pondasi  tiang pancang  akan  mendapatkan nilai faktor  keamanan  sebagai berikut terlihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Faktor Keamanan Pondasi Tiang Pancang
Pembebanan Gaya Vertikal Program FEM Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Tunggal 31,349 ton Q ult = 99,3 ton
FK = 99,3 / 31,349 = 3,17
Jadi,  Faktor  Keamanannya  adalah  sebesar  3,17  >  3,0 (Aman)
Gambar 5. N SPT dan nilai f av dan f av .l i untuk BH 18, BH 30 dan BH 33
0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 K e d a la m a n ( m ) N' 0 2 4 f av (t/m 2 ) 0 5 10 f av l i (t/m)
BH 18 BH 30 BH 33

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  analisis  perhitungan  di  atas  dapat disimpulkan beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1.  Analisis  kapasitas  daya  dukung  aksial  pondasi  tiang pancang tunggal pada pembangunan PLTU Sampit 2×25 MW  diperoleh  daya  dukung  ultimit (Qult)  sebesar  99,3 ton.
2.  Analisis  pembebanan  aksial  pada  pembangunan  PLTU Sampit 2×25 MW menggunakan Metode Elemen Hingga diperoleh nilai gaya aksial maksimum pada kolom di titik 77 sebesar 31,349 ton.
3.  Perbandingan antara nilai analisis kapasitas daya dukung aksial  pondasi  tiang  pancang  tunggal    dan  analisis
pembebanan aksial menghasilkan nilai faktor keamanan (FK) adalah sebesar 3,17 > 3,0 (Aman).

## Referensi
Das, B. M. (2011). Principles of Foundation Engineering. SI Edition, 7th Edition. Cengage Learning. Hardiyatmo,  H.  C  (2002). Teknik  Pondasi  2 .  Gadjah  Mada
University Press. Yogyakarta.
Hardiyatmo, H. C (2008). Teknik Pondasi 2 (Edisi 4) . Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
SNI  1727  (2013)  Beban  Minimum  untuk  Perancangan Bangunan  Gedung  dan  Struktur  Lain.  Badan Standarisasi Nasional.