## EFEK MODEL TANAH DENGAN BOUNDARY ELASTIC TERHADAP KAPASITAS LATERAL TIANG
Leon Yulio 1 , Hendy Wijaya 2 , dan Amelia Yuwono 3
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta leon.325160002@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta rm.hendy@yahoo.com
3 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta yuwonoamelia@gmail.com
Masuk: 06-07-2020, revisi: 08-07-2020, diterima untuk diterbitkan: 05-08-2020

## ABSTRACT
Foundation  is  the  most  important  part  in  building  construction.  Foundation  has  ability  to  hold  axial  force  and lateral force. Foundation could be used for any kind of soil, for example like sandy soil and soft soil, etc. One kind of foundation that easy to  use in  practice is driven pile. Each foundation  has its own strength  to  withstand  load that  occurs  on  surrounding  soil.  To  be  able  to  determine  the  capacity  of  the  pile  on  the  surrounding  soil  it  is necessary to design a pile in accordance with the design requirements of SNI 8460:2017. The capacity of driven pile is really determined by lateral shear that works on surrounding soil. By giving boundary elastic around sandy soil, can be evaluated how much model of sand soil that should be modeled and determine its effect on the soil and pile. To be able to know that, it is necessary to analyze the numerical model using PLAXIS 3D program. The result obtained by giving a boundary elastic around sandy soil affect the behavior of the soil and piles analysed.
Keywords: foundation; driven pile; pile capacity; boundary elastic

## ABSTRAK
Fondasi  adalah  bagian  terpenting  dalam  konstruksi  sebuah  bangunan.  Fondasi  memiliki  kemampuan  untuk menahan  beban  gaya  aksial  dan  gaya  lateral.  Fondasi  dapat  digunakan  dalam  berbagai  jenis  tanah,  seperti  tanah pasir, tanah lunak, dll. Salah satu jenis fondasi yang mudah untuk digunakan dalam pelaksanaannya adalah tiang pancang.  Setiap  fondasi  memiliki  kekuatan  masing-masing  untuk  menahan  beban  yang  terjadi  pada  tanah disekitarnya. Untuk dapat  mengetahui kapasitas tiang pada tanah disekitarnya perlu dilakukan perancangan tiang pancang  yang  sesuai  dengan  persyaratan  desain  SNI  8460:2017.  Kapasitas  fondasi  tiang  pancang  sangat dipengaruhi  dari  tegangan  lateral  yang  bekerja  pada  tanah  disekitarnya.  Dengan  memberikan boundary elastic disekitar tanah pasir dapat dievaluasi seberapa  besar  model tanah pasir  yang  harus dimodelkan serta  mengetahui pengaruhnya terhadap tanah dan tiang. Untuk dapat  mengetahui hal tersebut maka perlu dianalisis dengan  model numerik  menggunakan  program  PLAXIS  3D.  Hasil  yang  diperoleh  dengan  memberikan boundary elastic di sekitar tanah pasir mempengaruhi perilaku tanah dan tiang pancang yang dianalisis.
Kata kunci: fondasi; tiang pancang; kapasitas tiang; boundary elastic

## 1. PENDAHULUAN
Fondasi  adalah  bagian  terpenting  dalam  konstruksi  sebuah  bangunan.  Fondasi  memiliki  peran  penting  terhadap kekuatan bangunan, karena fondasi adalah struktur pertama yang berfungsi untuk menerima dan memikul beban. Beban  yang  ditahan  oleh  fondasi  berupa  beban  aksial  dan  lateral.  Beban  aksial  berupa  beban  dari  konstruksi  itu sendiri terhadap gravitasi, sedangkan beban lateral adalah beban yang disebabkan oleh angin atau gempa bumi.
Fondasi harus dapat digunakan dalam segala jenis tanah. Salah satu jenis fondasi yang populer digunakan adalah fondasi  tiang  pancang.  Fondasi  ini  dipilih  karena  pelaksanaan  yang  mudah  dan  cepat.  Fondasi  tiang  pancang digunakan  pada  tanah  yang  tidak  memiliki  daya  dukung  yang  cukup  untuk  memikul  berat  konstruksi  dan  beban lainnya.
Fondasi  harus  dapat  memikul  beban  aksial  dan  lateral,  oleh  karena  itu  kapasitas  fondasi  harus  dihitung  dengan baik.  Beban  gempa  merupakan  beban  yang  harus  diperhitungkan  karena  beban  gempa  memberikan  gaya  yang sangat  signifikan  terhadap  fondasi.  Fondasi  sangat  dipengaruhi  oleh  tanah  disekitarnya.  Komposisi  tanah  yang bermacam-macam akan mempengaruhi kekuatan dari fondasi tersebut.
Berdasarkan  kondisi  diatas,  tugas  akhir  ini  akan  dilakukan  analisis  model  tanah  pasir  yang  diberikan boundary elastic . Boundary elastic adalah  batasan  berupa  tanah  elastis  dengan  material linear elastic .  Untuk  dapat melakukan analisis tersebut maka dapat digunakan program berbasis geoteknik. Hasil yang diperoleh dari analisis tersebut berupa efek model tanah terhadap kapasitas lateral tiang fondasi.

## 2. METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini, data tanah diperlukan sebelum memulai analisis. Data tanah yang digunakan merupakan hasil korelasi dari studi literatur. Data tanah yang diperlukan berupa modulus elasticity , unit weight , poisson ratio , dan angle of internal friction yang  menggunakan  korelasi  dari  buku  (Bowles,  1991)  dan  (Das,  2004).  Pada  tabel berikut menunjukkan parameter tanah yang digunakan dalam analisis ini.
Tabel 1. Parameter tanah
Parameter Symbol Value Sand Clay Modulus Elasticity (kN/m 2 ) E 25000  100000 Unit Weight wet (kN/m 3 ) 𝛾 𝑤𝑒𝑡 16,69 13 Unit Weight saturated (kN/m 3 ) 𝛾 𝑠𝑎𝑡 17,95 14 Poisson Ratio 𝜇 0,3 0,2 Angle of Internal friction ( o ) 𝜙 30 -
Setelah data tanah didapatkan, parameter tersebut  dimasukkan kedalam program dan diatur pemodelannya. Perlu dibatasi  seberapa  dalam  tanah  pasir  dan boundary elastic serta  kekuatan  dari  tanah  tersebut.  Pada  program geoteknik  ini  diperlukan  pemilihan  material  yang  digunakan  untuk  analisis  (Manual  PLAXIS  3D,  2013).  Pada tabel 2 dan 3 menunjukkan pemodelan lapisan tanah pasir dam boundary elastic yang digunakan dalam analisis.
Tabel 2. Pemodelan lapisan tanah pasir Layer Material Depth (m) Sudut Geser ( o ) Poisson Ratio 𝛾 𝑤𝑒𝑡 (kN/m 3 ) 𝛾 𝑠𝑎𝑡 (kN/m 3 ) 1 Mohr-Coulomb 0 s/d -20 30 0,3 16,69 17,95 Tabel 3. Pemodelan lapisan boundary elastic Layer Material Depth (m) Modulus Elasticity (kN/m 2 ) Poisson Ratio 𝛾 𝑤𝑒𝑡 (kN/m 3 ) 𝛾 𝑠𝑎𝑡 (kN/m 3 )
1 Linear - Elastic 0 s/d -20 100000 0,2 13 14
Dalam analisis penentuan dimensi tanah yang akan di analisis. Pembatasan dilakukan agar cakupan analisis tidak terlalu  luas.  Pada  gambar  berikut  menunjukkan  pemodelan  dalam  program  PLAXIS  3D  dengan  warna  coklat menunjukkan boundary elastic dan biru menunjukkan tanah pasir.
Gambar 1. Model boundary elastic dengan tanah 20x20m dan model boundary elastic dengan tanah 30x30m
Gambar 2. Model boundary elastic dengan tanah 40x40m dan model boundary elastic dengan tanah 50x50m
Dalam analisis ini digunakan tiang kelompok berjumlah 4 dan 9 dengan jarak antar tiang sebesar 2D, 3D, 5D dan 7D  yang  menyesuaikan  jarak  ideal  berdasarkan  buku  (Reese  &  Impe,  2001).  Pada  gambar  dibawah  ini menampilkan  konfigurasi  4  dan  9  tiang  kelompok  yang  dianalisis  dengan  menggunakan  program  berbasis geoteknik  yang  mengacu  pada  jurnal  (Putraloka,  2020).  Gambar  (a)  adalah Top View dan  Gambar  (b)  adalah Perspective View
(a)                                                  (b)
Gambar 3. Konfigurasi 4 tiang dengan jarak antar tiang 2D
(a)                                                  (b)
Gambar 4. Konfigurasi 4 tiang dengan jarak antar tiang 3D
(a)                                                  (b)
Gambar 5. Konfigurasi 4 tiang dengan jarak antar tiang 5D
(a)                                                  (b)
Gambar 6. Konfigurasi 4 tiang dengan jarak antar tiang 7D
Beban  dimasukkan  kedalam  program  dengan  arah  lateral  yang  dinaikkan  secara  bertahap  hingga  tiang  mencapai beban maksimum yang dapat dipikul. Pada gambar dibawah ini menampilkan pembebanan yang digunakan dalam program.
Gambar 7. Input beban yang digunakan

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil analisis 4 tiang persegi dengan model tanah 20x20m dengan s=2D
Penomoran  pada  tiang  dilakukan  agar  dapat  memudahkan  dalam  membedakan  posisi  tiang  dalam pile cap dan menunjukkan bagaimana bentuk konfigurasi tiang dalam pile cap. Pada gambar berikut menunjukkan penomoran tiang dalam pile cap.
Gambar 8. Tiang kelompok dengan 4 tiang

## Displacement
Berikut  merupakan  hasil displacement dari  4  tiang  tersebut. Displacement yang  dihasilkan  dari  analisis  ini memiliki  nilai  yang  cenderung  mirip  pada  beban  yang  sudah  mencapai  10000  kN.  Pada  tabel  dibawah  ini menunjukkan hubungan dari displacement dari keempat tiang dengan load yang bekerja.
Tabel 4. Hasil output tiang model tanah 20x20m dengan s=2D
Load (kN) Displacement (m) Tiang 1 Displacement (m) Tiang 2 Displacement (m) Tiang 3 Displacement (m) Tiang 4 0 0 0 0 0 10 0,00005941 0,00006115 0,00005952 0,00005855 50 0,0002969 0,0003080 0,0002971 0,0002949 100 0,0005925 0,0006236 0,0005945 0,0005977 500 0,002957 0,003398 0,003187 0,003245 1000 0,006667 0,007788 0,007393 0,007275 2000 0,01716 0,01953 0,01906 0,01805 3000 0,03109 0,03463 0,03415 0,03229 4000 0,04803 0,05254 0,05213 0,04953 5000 0,06856 0,07367 0,07346 0,07008 6000 0,09286 0,09827 0,09835 0,09440 7000 0,1214 0,1269 0,1275 0,1230 8000 0,1554 0,1607 0,1619 0,1570 9000 0,1954 0,1999 0,2019 0,1967 10000 0,2419 0,2455 0,2483 0,2426
Setelah  hasil displacement didapatkan,  dilakukan plotting displacement terhadap  beban  yang  digunakan  dalam program. Displacement akan memiliki nilai yang semakin besar jika beban yang diterima besar juga. Displacement yang dihasilkan cenderung sama walaupun memiliki posisi yang berbeda dalam pile cap . Pada gambar dibawah ini menunjukkan dengan jelas hubungan antara displacemet dan load dari keempat tiang.
Gambar 9. Kurva hubungan load dan displacement tiang 1 model tanah 20x20m dengan s=2D
Gambar 10. Kurva hubungan load dan displacement tiang 2 model tanah 20x20m dengan s=2D
Gambar 11. Kurva hubungan load dan displacement Tiang 3 model tanah 20x20m dengan s=2D
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 2000
4000 6000 8000 10000 12000 D is p laceme n t (m) Load (kN) Tiang 1 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 D is p laceme n t (m) Load (kN) Tiang 2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 2000 4000 6000 8000 10000
12000
D is p laceme n t (m) Load (kN) Tiang 3
Gambar 12. Kurva hubungan load dan displacement tiang 4 model tanah 20x20m dengan s=2D

## Bending moment
Kapasitas  lateral dari sebuah tiang dapat  diketahui dengan  melihat besaran bending moment yang dihasilkan dari analisis yang dilakukan. Bending moment yang dihasilkan dalam analisis ini memiliki perbedaan yang tergantung dari  posisi  tiang.  Tiang  dengan  posisi leading (2,4)  memiliki bending moment yang  lebih  kecil  dibandingkan dengan tiang dalam posisi trailing (1,3). Hasil yang didapatkan sesuai dengan jurnal yang dipublikasi oleh (Chen, Poulos,  &  Hull,  1997).  Pada  tabel  dibawah  ini  menunjukkan  nilai  dari bending moment keempat  tiang  dan hubungannya dengan beban yang diterima.
Tabel 5. Bending moment model tanah 20x20m dengan s=2D Load (kN) Bending Moment (kNm) Tiang 1 Bending Moment (kNm) Tiang 2 Bending Moment (kNm) Tiang 3 Bending Moment (kNm) Tiang 4 0 0 0 0 0 10 0,3 0,54 0,42 0,47 50 1,76 2,12 2,10 2,13 100 3,70 4,13 4,41 4,30 500 20,45 21,61 28,26 22,47 1000 50,04 50,65 68,93 47,86 2000 129,46 124,83 175,94 115,17 3000 223,95 209,58 302,62 199,14 4000 325,91 301,55 440,72 296,35 5000 429,56 395,46 402,86 6000 489,41
Hasil bending moment di  plot  dengan  kedalaman  dan  beban  yang  diterima.  Hasil  plot  menunjukkan  bahwa bending moment memiliki  nilai  maksimum  ketika  berada  di  posisi  tengah  tiang  (-10  m  dari  permukaan  tanah). Membandingkan  hasil plotting seperti  pada  jurnal  (Haskell,  Madabhushi,  &  Cubrinovski,  2011)  untuk  melihat pengaruh jarak antar tiang terhadap tiang. Pada gambar berikut menunjukkan hubungan dari bending moment dari keempat tiang yang terjadi dengan kedalaman tiang serta beban yang diterima.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 2000
4000
6000 8000 10000 12000 D is p laceme n t (m) Load (kN) Tiang 4
Gambar 13. Plot bending moment dengan kedalaman tiang 1 model tanah 20x20m dengan s=2D
Gambar 14. Plot bending moment dengan kedalaman tiang 2 model tanah 20x20m dengan s=2D
Gambar 15. Plot bending moment dengan kedalaman tiang 3 model tanah 20x20m dengan s=2D
-12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 -500.00 -400.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00
D ep th (m) Bending Moment (kNm) Tiang 1 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN 3000 kN 4000 kN 5000 kN -12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00
-600.00 -500.00 -400.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00
D eo th (m) Bending Moment (kNm) Tiang 2 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN 3000 kN 4000 kN 5000 kN -12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 -500.00 -400.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00
D ep th (m) Bending Moment (kNm) Tiang 3 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN 3000 kN
4000 kN
Gambar 16. Plot bending moment dengan kedalaman tiang 4 model tanah 20x20m dengan s=2D

## Shear capacity
Setelah bending moment , shear capacity juga  perlu  dibandingkan  untuk  memberikan  gambaran  jelas  terhadap kapasitas lateral dari pemodelan yang dilakukan. Shear capacity yang dihasilkan dari analisis juga memiliki nilai yang  berbeda  dengan  tiang  pada  posisi leading (2,4)  memiliki  nilai  yang  lebih  kecil  dibandingkan  dengan  tiang pada posisi trailing (1,3). Pada tabel berikut menunjukkan hubungan dari shear capacity yang terjadi dari keempat tiang dengan beban yang diterima.
Tabel 6. Shear capacity model tanah 20x20m dengan s=2D
Load (kN) Shear Capacity (kN) Tiang 1 Shear Capacity (kN) Tiang 2 Shear Capacity (kN) Tiang 3 Shear Capacity (kN) Tiang 4 0 0 0 0 0 10 0,38 1,14 0,66 0,89 50 0,95 1,48 1,30 1,53 100 2,17 2,74 2,76 2,94 500 12,66 13,76 18,42 14,69 1000 31,55 31,89 45,30 30,97 2000 83,24 78,23 116,35 74,35 3000 145,53 131,71 200,51 128,87 4000 212,89 190,70 291,57 192,40 5000 280,88 251,73 262,36 6000 313,27
Nilai dari shear capacity yang didapatkan di plotting dengan kedalaman dan beban yang diterima. Berbeda dengan bending moment , nilai maksimum yang diterima dapat terletak dikepala tiang maupun di ujung tiang tersebut. Hal tersebut dapat  dilihat dari plotting yang sudah dilakukan. Pada gambar berikut menunjukkan hubungan dari nilai shear capacity yang terjadi dari keempat tiang dengan kedalaman tiang serta beban yang diterima. -12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 -500.00 -400.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 D ep th (m) Bending Moment (kNm) Tiang 4 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN 3000 kN 4000 kN 5000 kN
Gambar 17. Plot shear capacity dengan kedalaman tiang 1 model tanah 20x20m dengan s=2D
Gambar 18. Plot shear capacity dengan kedalaman tiang 2 model tanah 20x20m dengan s=2D
-12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 D ep th (m) Shear Capacity (kN) Tiang 1 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN 3000 kN 4000 kN 5000 kN
-12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 D ep th (m) Shear Capacity (kN) Tiang 2 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN 3000 kN 4000 kN 5000 kN 6000 kN -12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00
D ep th (m) Shear Capacity (kN) Tiang 3 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN
3000 kN 4000 kN
Gambar 20. Plot shear capacity dengan kedalaman tiang 4 model tanah 20x20m dengan s=2D
Potongan deformasi dengan fixities 4 tiang persegi dengan model tanah 20x20m dengan s=2D
Pada  analisis  ini,  dilakukan  juga  potongan  untuk  memberikan  gambaran  tentang  daerah  yang  terpengaruh  dari pemodelan  ini.  Berdasarkan  hasil  yang  didapat  daerah  yang  terpengaruh  cenderung  lebih  besar  ke  arah  kanan, Pada  setiap  beban  yang  diterima  akan  menunjukkan  perubahan  dari  daerah  pengaruh  tersebut.    Pada  gambar dibawah  ini  menampilkan  potongan  dari  tanah  yang  menunjukkan  daerah  pengaruh  beban  terhadap fixities dari model tanah tersebut.
Gambar 21. Daerah pengaruh beban 10 kN terhadap fixities model tanah 20x20m dengan s=2D
-12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 D ep th (m) Shear Caoacity (kN) Tiang 4 10 kN 50 kN 100 kN 500 kN 1000 kN 2000 kN 3000 kN 4000 kN 5000 kN
Gambar 23. Daerah pengaruh beban 10000 kN terhadap fixities model tanah 20x20m dengan s=2D

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
1. Efek dari modelisasi dari boundary elastic terhadap tiang dan tanah adalah mengurangi displacement dan memperkuat daya dukung tiang terhadap gaya lateral.
2. Berdasarkan  hasil  analisis,  jarak  antar tiang  dan  tanah  terhadap boundary elastic yang  menurut  penulis efektif adalah 5D dan tanah berjarak 20 m terhadap boundary elastic karena bending moment dan shear capacity yang didapatkan mengalami penguatan yang cukup signifikan.
3. Model  yang  menghasilkan displacement terbesar  adalah  model  4  tiang  persegi  yang  memiliki  dimensi tanah  pasir  40x40m  dengan  s=2D,  model  yang  menghasilkan bending moment terbesar  adalah  model  4 tiang persegi yang memiliki dimensi tanah pasir 20x20m dengan s=2D, model yang menghasilkan shear capacity terbesar adalah model 4 tiang persegi yang memiliki dimensi tanah pasir 30x30m dengan s=3D, model yang menghasilkan displacement terkecil adalah model 9 tiang spun yang memiliki dimensi tanah pasir  50x50m  dengan  s=7D,  model  yang  menghasilkan bending moment terkecil  adalah  model  9  tiang spun yang memiliki dimensi tanah pasir 50x50m dengan s=7D, model yang menghasilkan shear capacity terkecil adalah model 9 tiang spun yang memiliki dimensi tanah pasir 50x50m dengan s=7D.
4. Semakin kecil dimensi tanah maka daerah pengaruh terhadap fixities akan semakin dalam.
5. Jarak antar tiang tidak mempengaruhi daerah pengaruh terhadap fixites.

## Saran
1. Dapat dilakukan penelitian dengan ukuran dan jenis tiang yang berbeda.
2. Dilakukan studi lanjutan dengan gaya dinamik maupun gaya lateral yang berbeda.
3. Menggunakan konfigurasi tiang yang berbeda.
4. Membuat  parameter  yang  berbeda  dengan  yang  sudah  dimodelkan  sebelumnya  untuk boundary elastic dan tanah.

## DAFTAR PUSTAKA
Bowles, Joseph E. Analisis Dan Desain Pondasi Jilid 1. Jakarta: Erlangga, 1991. Bowles, Joseph E. Analisis Dan Desain Pondasi Jilid 2. Jakarta: Erlangga, 1991. Bowles, Joseph E. Foundation Analysis and Design Fifth Edition. New York: The McGraw-Hill, 1997. Chen, L. T., H. G. Poulos and T. S. Hull. “Soil and Foundation.” Model Test on Pile Groups Subjected to Lateral Soil Movement (1997): Vol 37, no1,1-12.
Das, Braja M. Principles of Foundation Engineering Seventh Edition. Pacific Grove: Thomson/Broke/Cole, 2004. Haskell, Jeniffer, Gopal Madabhushi and Misko Cubrinovski. Effect on Pile Spacing on The Behaviour Of a Pile Group In Laterally Spreading Soil (2011): 10-13.
“Manual PLAXIS 3D.” (2013).
Putraloka, Bagas. “Analisis Sendi Plastis Pada Pushover Kelompok Tiang Pancang.” (2020). Reese, Lymon C. and William F. Van Impe. Single Piles and Pile Groups Under Lateral Loading. London: Taylor & Francis/Balkema, 2001.