## ANALISIS KEKUATAN SAMBUNGAN TIANG PANCANG BETON TERHADAP GAYA TARIK, LATERAL, DAN MOMEN PADA TANAH KOHESIF
Kevin Trianto Chiarli 1 , Alfred Jonathan Susilo 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta
Kevin.325170005@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta
Alfred@ft.untar.ac.id
Masuk: 11-01-2021, revisi: 14-01-2021, diterima untuk diterbitkan: 11-03-2021

## ABSTRACT
With the growth of occupation and technological developments, the shape of the building has also changed over time. Changes in the shape of the building bring the need for strength to certain styles and changing moments. Therefore, the foundation as the lower part of the structure as well as the support for the building must be able to withstand the forces that occur. Precast pile foundation is one type of deep foundation that is commonly used today. However, because the foundation is casted outside the field, there is a length limit on the foundation due to transportation, and so on. The foundation connection is a means of unifying precast piles to achieve the desired piling depth. Planning of pile foundation joints is necessary because some types of joints have a reduction in strength that allows failure of the foundation structure. The selection of the right type of connection can result in an efficiency of the needs at a cost. Therefore, the step of determining the type of precast pile  connection should be emphasized more to the project development parties.
Keywords: joints, precast piles, strength reduction factor

## ABSTRAK
Dengan adanya pertumbuhan pendudukan dan perkembangan teknologi, bentuk bangunan dari waktu ke waktu juga mengikuti perubahan yang terjadi. Perubahan bentuk bangunan tersebut membawa kebutuhan kekuatan terhadap gaya dan momen tertentu berubah. Maka dari itu, fondasi sebagai struktur bagian bawah sekaligus penopang bangunan harus mampu menahan gaya-gaya yang terjadi. Fondasi tiang pancang pracetak merupakan salah satu jenis fondasi dalam yang umum digunakan sekarang ini. Namun, dikarenakan fondasi cetak terlebih dahulu di luar lapangan, terdapat batasan panjang pada fondasi tersebut akibat dari segi transportasi, dan sebagainya. Sambungan fondasi merupakan sarana pemersatu tiang pancang pracetak untuk mencapai kedalaman pemancangan yang diinginkan. Perencanaan sambungan fondasi tiang pancang diperlukan karena beberapa jenis sambungan memiliki reduksi kekuatan yang memungkinkan terjadinya kegagalan pada struktur fondasi. Pemilihan jenis sambungan yang tepat dapat menghasilkan suatu efisiensi terhadap kebutuhan dengan biaya yang dikeluarkan. Maka dari itu, langkah penentuan pemilihan jenis sambungan tiang pancang pracetak harus lebih ditekankan kepada para pihak pembangunan proyek.
Kata kunci: sambungan, tiang pancang pracetak, faktor reduksi kekuatan

## 1. PENDAHULUAN
Kegagalan pada struktur bangunan merupakan kejadian yang sangat ditakuti baik oleh owner proyek, engineer , dan masyarakat luas. Pertumbuhan penduduk yang semakin meningkat menyebabkan kebutuhan perubahan bentuk bangunan, baik dari segi luas maupun tinggi bangunan. Dengan adanya perubahan bentuk pada bangunan, tentu saja kegagalan struktur tetap harus dihindari demi keamanan dan kenyamanan bersama. Salah satu bentuk kegagalan struktur yang harus dihindari adalah kegagalan pada struktur fondasi.
Struktur fondasi  sendiri merupakan struktur bangunan yang paling penting dan mendasar dan memiliki fungsi sebagai sarana penyaluran beban dari struktur atas ke lapisan tanah tertentu.  Berdasarkan material bahan yang digunakan, fondasi terbagi menjadi beberapa jenis yang antara lain fondasi kayu, baja, dan beton. Ketiga kelompok fondasi ini memiliki keunggulan dan kekurangan tersendiri, sehingga pemilihan penggunaan bahan tergantung dari
kebutuhan bangunan yang akan berdiri di atas fondasi tersebut baik  dari segi beban bangunan, sifat tanah, kondisi lapangan, dan biaya proyek.
Perubahan gaya hidup dan teknologi yang terjadi juga memberikan perubahan yang cukup signifikan pada bidang teknik sipil. Fungsi dan bentuk bangunan merupakan contoh perubahan yang dapat kita lihat secara langsung saat ini. Perubahan ini dapat menyebabkan kebutuhan tarik dan ketahanan terhadap momen lentur pada fondasi yang mungkin lebih besar daripada fondasi bangunan konvensional.
Fondasi beton seringkali digunakan masyarakat sebagai fondasi untuk bangunan darat yang membutuhkan semen kualitas tinggi dan bangunan tepi laut (Tomlinson & Woodward, 1977, p. 19). Fondasi beton berdasarkan tempat pembuatannya terbagi menjadi 2 jenis, yaitu Cast-In-Place Concrete Piles (Fondasi Tiang Bor) dan Precast Concrete Piles (Fondasi Tiang Pancang Beton)  (Bowles, 1997, pp. 875-880). Pada fondasi tiang pancang beton, terdapat batasan panjang fondasi dikarenakan keterbatasan sistem transportasi dan lain-lain sehingga diperlukan sambungan tiang pancang (Splicing ) yang jumlahnya diterapkan hingga memenuhi kedalaman yang dibutuhkan. Selain itu, jenis sambungan juga mempengaruhi kekuatan dari fondasi dalam yang digunakan. Tentu saja setiap sambungan fondasi tiang pancang ini harus memenuhi kebutuhan kekuatan tekan, tarik, dan momen akibat gaya lateral yang timbul berdasarkan gaya luar dan beban struktur atas itu sendiri, agar terhindar dari kegagalan pada sambungan.
Pada penelitian ini, akan ditetapkan rumusan masalah yaitu  analisis  nilai kebutuhan daya dukung fondasi tiang akibat gaya luar dan jenis sambungan yang mampu menahan kebutuhan gaya tekan, tarik, dan momen dengan menggunakan rumus empiris dan analisis sifat parameter tanah untuk memperoleh gaya aksial (tarik dan tekan) dan momen pada fondasi tiang pancang.
Dalam mendesain fondasi, dibutuhkan berbagai parameter tanah yang dapat diperoleh melalui pengujian lapangan maupun uji laboratorium. Namun, jika data tersebut tidak didapatkan, dapat dilakukan korelasi terhadap data tanah dimana formula korelasi tersebut sudah diteliti oleh para engineer lain. Pada penelitian  ini, dilakukan korelasi dari nilai N-SPT yang dapat dilihat pada Gambar 1, Gambar 2, dan Gambar 3 untuk mendapatkan parameter tanah yang dibutuhkan.
Gambar 1. Korelasi N-SPT VS C (Karol, 1960)
Gambar 2. Korelasi N-SPT VS Ф (Terzaghi & Peck, 1967)
Gambar 3 Korelasi N-SPT VS Su (Terzaghi & Peck, 1967)
Selain itu, dalam menghitung daya dukung fondasi akan digunakan rumus dan metode sebagai berikut:
1. Metode Meyerhoff (Bowles, 1997) – Daya dukung ujung tiang
2. Metode Alpha (Das, 2007) – Daya dukung selimut tiang
3. Metode Beta (Das, 2007) – Reduksi negative skin friction
4. Metode Broms (Deep Foundation Research Institute Parahyangan Catholic, 2013)  –  Daya dukung lateral tiang.
Untuk bangunan yang semakin maju dan ukurannya bertambah besar, besar kemungkinan bahwa diperlukan beberapa tiang pancang yang bekerja sama untuk menahan gaya luar. Namun, terdapat nilai yang mungkin menyebabkan reduksi kekuatan dari tiang kelompok tersebut. Reduksi ini kerap disebut sebagai nilai efisiensi tiang kelompok.
Pada penelitian ini, digunakan rumus  Chellis  dan Vesic (Sayed M., 1992)  yang menurut peneliti telah memenuhi karakteristik dari data tanah yang digunakan.  Selain itu, jenis sambungan yang dianalisis terdiri dari sambungan dengan faktor reduksi pada daya dukung tarik dan momen seperti Bolognesi-Moretto, Japanese Bolted, Brunsplice, Anderson, Hamilton Form, dan juga sambungan tanpa faktor reduksi seperti Tokyou, Marier, dan Herkules. Bentuk sambungan yang digunakan oleh peneliti dapat dilihat pada Gambar 4, Gambar 5, dan Gambar 6.
Gambar 4 Sambungan Brunsplice, Bolognesi-Moretto, dan Japanese Bolted (Prakash & Sharma, 1990)
Gambar 5 Sambungan Anderson, Hamilton Form dan Cement Dowel (Prakash & Sharma, 1990) Gambar 6 Sambungan Tokyou, Marier, dan Herkules (Prakash & Sharma, 1990)

## 2. METODE PENELITIAN

## Pengambilan data
Metode pengambilan data dilakukan dengan uji lapangan. Pengujian yang dilakukan berupa Standard Penetration Test (SPT) yang berlokasi di kota Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. Kemudian, digunakan korelasi data tanah untuk mendapatkan nilai parameter tanah seperti kuat geser undrained , kohesi, dan lain-lain. Nilai parameter tanah ini akan menjadi lebih akurat jika dilakukan uji laboratorium pada berbagai titik di lokasi tersebut.

## Analisis data
Desain kebutuhan dan kekuatan dari struktur bawah bangunan tergantung dari kebutuhan kekuatan dari struktur atas. Nilai kebutuhan struktur atas akan lebih akurat jika dilakukan analisis dengan bantuan perangkat lunak analisis struktur.  Namun, pada penelitian ini, perhitungan kebutuhan hanya dilakukan dengan kalkulasi kasar.  Setelah itu, peneliti akan mendesain fondasi dengan metode trial and error . Sehingga, peneliti mendapatkan hasil yang efisien, baik dari segi biaya maupun daya dukung. Setelah itu, dilakukan analisis terhadap sambungan tiang pancang beton yang akan menjawab tujuan penelitian ini.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Korelasi data tanah
Pada penelitian ini, hanya digunakan data bor log yang merupakan hasil dari uji standard penetration test yang diuji pada kota Semarang, Indonesia. Data yang didapatkan berupa nilai N-SPT yang dilakukan sampai dengan 50 meter. Untuk mendapatkan nilai dari parameter tanah lainnya,  digunakan berbagai rumus korelasi, hasil dari perhitungan korelasi dapat dilihat pada Tabel  1. Pada pelaksanaan di lapangan, akan lebih akurat jika digunakan data dari uji laboratorium jika dibandingkan dengan data hasil korelasi.
Tabel 1 Data hasil korelasi tanah Korelasi Tanah Kedalaman N-SPT Su Cu Ф (m) (pukulan/kaki) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (◦)
0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 6 0 0 0 0 8 0 0 0 0 10 0 0 0 0 12 0 0 0 0 14 0 0 0 0 16 0 0 0 0 18 0 0 0 0 20 0 0 0 0 22 0 0 0 0 24 0 0 0 0 26 0 0 0 0 28 0 0 0 0 30 0 0 0 0 32 15 96,429 96 31,5 34 8 51,428 48 29,332 36 11 70,715 68,571 30,3 38 8 51,429 48 29,332 40 10 64,286 61,714 30 42 14 90 89,142 31,2 44 12 77,143 75,428 30,6 46 16 102,857 102,4 31,8 48 20 128,572 128 33 50 25 160,715 160 34,5

## Gaya luar dari struktur atas
Pada umumnya, nilai dari gaya luar yang terjadi pada fondasi didapatkan dengan menggunakan kalkulasi struktur atas dengan software analisis struktur yang memungkinkan perhitungan dengan berbagai kombinasi pembebanan. Pada penelitian ini, nilai dari gaya luar didapatkan dari perhitungan secara kasar untuk gaya aksial, nilai base shear dengan magnitude kota Semarang untuk gaya lateral. Untuk nilai maksimum momen lentur fondasi, peneliti menggunakan bantuan software sehingga didapatkan kurvatur momen lentur terhadap kedalaman tanah. Rangkuman dari perhitungan gaya luar yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2. Nilai momen maksimum didapatkan dari grafik tersebut (Gambar 7) pada kedalaman ± 7,5 m di bawah permukaan tanah.

## Desain Fondasi
Rumus empiris digunakan untuk menentukan kekuatan dari tiang pancang pada tanah kohesif.  Untuk gaya aksial tekan fondasi, digunakan rumus metode Meyerhoff untuk daya dukung ujung tiang, dan metode Alpha untuk daya dukung selimut tiang. Sedangkan, untuk gaya aksial tarik, digunakan metode Beta untuk menghitung nilai gesekan kulit negative yang mereduksi daya dukung tarik tiang pancang.  Kemudian, untuk gaya lateral, digunakan metode
Broms karena semua lapisan tanah tergolong kohesif jika dilihat berdasarkan bor-log. Dan yang terakhir, kekuatan momen lentur ditentukan dari brosur tiang pancang.
Pada penelitian ini, dilakukan trial and error saat mendesain fondasi, dimana hasilnya akhirnya dapat dilihat pada Tabel 2. Peneliti menggunakan formasi tiang pancang dari (Wika, 2020) dengan diameter 800 mm sebanyak 9 tiang dalam 1 buah pile cap yang ditanam sedalam 50 m.
Tabel 2 Gaya luar & rangkuman trial and error Notasi Deskripsi Satuan Nilai Pult Daya Dukung Tekan Ton 3287,81 Tult Daya Dukung Tarik Ton 470,74 Qult Daya Dukung Lateral Ton 329,20 Mult Daya Dukung Momen Lentur Tonm 130 P Gaya Tekan Luar Ton 1573,11 T Gaya Tarik Luar Ton 427,59 Q Gaya Lateral Luar Ton 144,73 M Momen Lentur Luar Tonm 96,57

## Gambar 7 Grafik momen VS kedalaman tanah

## Sambungan Tiang Pancang
Dalam menentukan sambungan pada tiang pancang, kekuatan sambungan didapatkan dari kekuatan fondasi sendiri yang direduksi dengan persentase reduksi dari masing-masing jenis sambungan.  Pada penelitian ini, peneliti menganalisis sambungan yang memiliki faktor reduksi seperti sambungan Bolognesi  -  morretto, Japanese bolted, Brunsplice, Anderson, Hamilton form, Cement dowel, Mouton, dan juga sambungan tanpa faktor reduksi seperti Tokyou, Marier, dan Herkules.  Persentase faktor reduksi dan daya dukung ultimit sambungan dapat dilihat pada Tabel 3.  Sedangkan, untuk kondisi sambungan yang dianalisis dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 3 Gaya luar & rangkuman trial and error Tipe sambungan Faktor reduksi sambungan Daya dukung sambungan Kekuatan tekan Kekuatan tarik Kekuatan lateral Momen lentur Pult Tult Qult Mult Satuan (%) (%) (%) (%) (ton) (ton) (ton) (tonm) Bolognesi - moretto 100 55 100 100 3287,81 258,91 329,201 130 Japanese bolted 100 90 90 90 3287,81 423,67 296,281 117 Brunsplice 100 20 50 50 3287,81 94,149 164,600 65 Anderson 100 0 100 100 3287,81 0 329,201 130 Hamilton form 100 75 100 100 3287,81 353,059 329,201 130 Cement dowel 100 40 65 65 3287,81 188,298 213,980 84.5 Mouton 100 40 100 100 3287,81 188,298 329,201 130 Tokyou 100 100 100 100 3287,81 470,745 329,201 130 Marier 100 100 100 100 3287,81 470,745 329,201 130 Herkules 100 100 100 100 3287,81 470,745 329,201 130

## Tabel 4 Kondisi sambungan
Tipe sambungan Kondisi sambungan Tekan Tarik Lateral Momen lentur Satuan - - - - Bolognesi - moretto Aman Gagal Aman Aman Japanese bolted Aman Gagal Aman Aman Brunsplice Aman Gagal Aman Gagal Anderson Aman Gagal Aman Aman Hamilton form Aman Gagal Aman Aman Cement dowel Aman Gagal Aman Gagal Mouton Aman Gagal Aman Aman Tokyou Aman Aman Aman Aman Marier Aman Aman Aman Aman Herkules Aman Aman Aman Aman

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil dari analisis yang telah dilakukan, penulis menemukan beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Dengan gaya luar yang terjadi  berdasarkan data  dan  asumsi  dari  penulis, semua sambungan yang telah dianalisis tidak mampu menahan gaya tarik.
2. Jika sambungan  diletakkan pada titik momen lentur maksimum yaitu di kedalaman 7,5 m, sambungan Brunsplice dan Cement Dowel akan mengalami kegagalan terhadap momen lentur pada sambungan.
3. Semua jenis sambungan tidak memiliki reduksi nilai kekuatan terhadap daya dukung aksial tekan.
4. Jika terdapat gaya tarik pada salah satu kombinasi pembebanan yang dilakukan saat menganalisis struktur atas, sambungan Anderson dan Brunsplice kurang baik untuk digunakan pada fondasi tiang pancang.
5. Titik penentuan letak sambungan tiang pancang dipengaruhi oleh kurvatur momen lentur fondasi.

## Saran
Saran dari analisis yang penulis lakukan adalah sebagai berikut:
1. Saat mendesain fondasi tiang pancang yang memiliki sambungan, sebaiknya dilakukan pengecekan terhadap sambungan tiang pancang. Pengecekan dapat meliputi kekuatan aksial tarik, lateral, maupun momen agar struktur bangunan tidak gagal akibat sambungan.
2. Kondisi tanah pada semua lapisan harus diperhitungkan karena dapat menimbulkan gaya yang memungkinkan kegagalan pada sambungan tiang pancang.
3. Peletakan  sambungan tiang pancang disarankan berada pada posisi yang memiliki risiko kegagalan paling minim. Hal ini dapat dilihat dari kurvatur momen lentur fondasi dan bertujuan untuk menghindari kegagalan pada sambungan tiang pancang akibat momen lentur.

## DAFTAR PUSTAKA
Bowles, Joseph E. Foundation Analysis And Design. Singapore: The McGraw-Hill Companies, Inc., 1997. Das, Braja M. Principles of Foundation Engineering. Global Engineering, 2007. Deep Foundation Research Institute Parahyangan Catholic. Manual Pondasi Tiang. Universitas Katolik Parahyangan, 2013.
Karol. Soils and Soil Engineering. Prentice Hall, 1960. Prakash, Shamsher and Hari D. Sharma. Pile Foundations In Engineering Practice. A Wiley-Interscience Publication, 1990.
Sayed M., Reda M. Bakeer. “Efficiency Formula For Pile Groups.” ASCE Library (1992). Terzaghi, Karl Von and Ralph Brazelton Peck. Soil Mechanics in Engineering Practice. New York, 1967. Tomlinson, Michael and John Woodward. Pile Design And Construction Practice. CRC Press, 1977. Wika. “Wika Beton.” 6 September 2020. Brosur Wika Beton. <https://www.wika-beton.co.id/download- brosur/eng>.