## ANALISIS KAPASITAS LATERAL PADA FONDASI TIANG TUNGGAL DAN TIANG KELOMPOK PADA TANAH PASIR
Morrischo 1 , Hendy Wijaya 2 , dan Amelia Yuwono 3
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Morrischo.325160121@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: 04-08-2020

## ABSTRACT
The foundation is part of an engineering system that forwards the burden supported by the foundation and its own weight into the soil and rocks beneath. In this journal, an analysis of the lateral capacity of single piles and group piles  is  carried  out  on  sandy  soil.  To  be  able  to  analyze  a  single  pile  and  group  piles  on  sandy  soil  in  elastic conditions  can  be  done  by  non-linear  static  analysis  or  pushover  analysis.  Pushover  analysis  is  an  analysis procedure to determine the collapse of a building by providing a certain static load  pattern in the lateral direction whose magnitude will be increased gradually until the structure reaches a certain displacement target or reaches a certain collapse pattern. From the results of pushover analysis on a pile, a curve that connects the base shear and roof  displacement  is  called  a capacity  curve.  From  the  capacity  curve,  it  can be  seen  the  behavior of  a  pile  from elastic to plastic conditions to failure. With the obtained capacity curve, we can see the level of performance of a pile based on the capacity spectrum method based on ATC-40 regulations and Pushover Analysis of Underground Structures.
Keywords: single and group pile foundations; pushover analysis; lateral capacity

## ABSTRAK
Fondasi  ialah  bagian  dari  suatu  sistem  rekayasa  yang  meneruskan  beban  yang  ditopang  oleh  fondasi  dan  beratnya sendiri  kedalam  tanah  dan  batuan  yang  terletak  dibawahnya.  Pada  jurnal  ini,  dilakukan  analisis  kapasitas  lateral tiang  tunggal  dan  tiang  kelompok  pada  tanah  pasir.  Untuk  dapat  menganalisis  tiang  pancang  tunggal  dan  tiang kelompok  pada  tanah  pasir  dalam  kondisi  elastic  dapat  dilakukan  dengan  metode  analisis  statik  non  linier  atau analisis pushover. Analisis pushover adalah prosedur analisis untuk mengetahui keruntuhan suatu bangunan dengan memberikan  suatu  pola  beban  statik  tertentu  dalam  arah  lateral  yang  besarnya  akan  ditingkatkan  secara  bertahap sampai  struktur  tersebut  mencapai  target  displacement  tertentu  atau  mencapai  pola  keruntuhan  tertentu.  Dari  hasil analisis  pushover  terhadap  suatu  tiang  dihasilkan  kurva  yang  menghubungkan  antara  base  shear  dan  roof displacement  atau  disebut  kurva  kapasitas.  Dari  kurva  kapasitas  tersebut  dapat  dilihat  perilaku  suatu  tiang  dari kondisi  elastis  sampai  plastis  hingga  mengalami  kegagalan.  Dengan  adanya  kurva  kapasitas  yang  diperoleh,  kita dapat melihat tingkat kinerja suatu tiang berdasarkan metode spektrum kapasitas berdasarkan peraturan ATC-40 dan Pushover Analysis of Underground Structures.
Kata kunci: fondasi tiang tunggal dan kelompok; analisis pushover; kapasitas lateral.

## 1. PENDAHULUAN
Dalam suatu pekerjaan komstruksi pasti terdapat struktur pondasi, pondasi menjadi salah satu faktor pemting yang membuat  suatu  bangunan  dapat  kokoh  berdiri.  Fondasi  memiliki  fungsi  untuk  menahan  beban  aksial  dan  lateral yang diteruskan kebagian tanah pendukung bangunan tersebut.
Untuk  bangunan  yang  sederhana  gaya  lateral  yang  diterima  sangat  kecil  sehingga  dapat  di  abaikan,  tetapi  pada bangunan  khusus  seperti  jembatan  atau  bangunan  pencakar  langit  tidak  dapat  di  abaikan.  Beban  lateral  dapat diakibatkan karena adanya gempa, angin, dan gelombang air laut, oleh karena itu analisis dan desain terhadap beban lateral harus di perhitungkan agar tiang pancang itu sendiri dapat berfungsi dengan baik.
Di  berlakukannya  SNI  1726  :  2019  yang  menggantikan  SNI  1726  :  2012  sehingga  ada  daerah  tertentu  yang mengalami kenaikan percepatan gempa sehingga gaya gempa yang di terima fondasi meningkat. Oleh karena itu perlu  dilakukan  analisis  terhadap  tiang  tunggal  dan  tiang  kelompok  dengan  berbagai  percepatan  gempa  pada kondisi  elastik,  salah  satunya  adalah  dengan  analisis  statik  non  linier  atau  analisis  pushover.  Untuk  dapat menganalisis terjadinya beban lateral maka dapat digunakan program berbasis geoteknik.
analisis  terhadap  tiang  tunggal  dan  tiang  kelompok  dengan  berbagai  percepatan  gempa  pada  kondisi  elastik, salah satunya adalah dengan analisis statik non linier atau analisis pushover. Untuk dapat menganalisis terjadinya beban lateral maka dapat digunakan program berbasis geoteknik.
Pada  penelitian  ini,  pemodelan  tiang  pancang  terhadap  beban  lateral  dilakukan  dengan  software  berbasis geoteknik  dengan  konfigurasi  tiang  pancang  tunggal  kotak  dimensi  25x25  cm,  30x30cm,  35x35cm,  40x40cm, 50x50cm  dan  berbentuk spun yang  berdimensi  300mm,  400mm,  500mm,  800mm,  1000mm.  Sedangkan  untuk konfigurasi tiang kelompok yang digunakan adalah  7 tiang, 8 tiang, 10 tiang, dan 11 tiang. Beban gempa yang digunakan  dalam  perencanaan  adalah  beban  gempa  berdasarkan  SNI  1726:2019  untuk  wilayah  Jakarta  dengan jenis tanah lunak dan kedalaman tiang yang dipakai adalah 11m ( cut off level -3.5 m) dan panjang tiang 7.5 m. Kemudian  untuk  pemodelan  tanah  pada  penelitian  ini  menggunakan  tanah  pasir  dengan  sudut  geser  10°  dan parameter tanah yang digunakan merupakan parameter buatan yang tidak diambil dari proyek sesungguhnya.
Tujuan dari  penelitian ini adalah untuk  mengetahui besarnya gaya lateral  maksimum  yang dapat diterima tiang tuanggal  dan  tiang  kelompok  pada  kondisi  elastic,  mengetahui  besarnya  displacement  yang  terjadi  pada  tiang tunggal dan tiang kelompok yang diberikan gaya lateral maksimum pada kondisi elastik, dan untuk mengetahui tingkat  kinerja  struktur  pada  tiang  tunggal  dan  tiang  kelompok  yang  direncanakan  dengan  SNI  1726  :  2019 melalui analisis pushover menurut peraturan ATC-40 dan Pushover Analysis of Underground Structures.

## 2. METODE PENELITIAN
Pada  analisis  ini,  data  tanah  yang  akan  digunakan  dan  dianalisis  mengikuti  SNI  1726:2019.  Data  tanah  yang digunakan  adalah    tanah  pasir  dengan  kepadatan  lepas.  Respon  Spektra  yang  digunakan  adalah  untuk  wilayah Jakarta dengan Kategori SE (Tanah Lunak)
Sebelum  dilakukan  pengolahan  data,  dilakukan  studi  literatur  untuk  memahami  dasar-dasar  teori  yang  perlu diperhatikan  dan  rumus-rumus  yang  akan  digunakan  untuk  analisis.  Setelah  dilakukan  studi  literatur,  data-data yang  telah  dikumpulkan  dimasukan  ke  dalam  program  dengan  memasukkan  parameter-parameter  yang  telah ditentukan seperti beban lateral, jenis tanah, dan dimensi tiang. Kemudian diteruskan dengan melakukan analisis perhitungan kapasitas tiang fondasi berdasarkan titik kinerja struktur metode ATC-40 .
Dalam  metode ATC -40,  tingkat  kinerja  struktur  ditentukan  dengan  menggunakan  metode  spektrum  kapasitas ( capacity-spectrum ), yaitu dengan memplotkan demand respons spektrum dan kurva kapasitas dalam satu format antara  spektral  percepatan  dan  spektral  perpindahan  atau  disebut  sebagai  format Acceleration-Displacement Response Spectra ( ADRS ).
Kurva  kapasitas  ( capacity-curve )  diperoleh  dari  analisis pushover ,  yaitu  analisis  statik  nonlinier  dengan memberikan  beban  lateral  statik  tertentu  pada  struktur  yang  kemudian  ditingkatkan  secara  bertahap  hingga struktur  mencapai  suatu  batas  tertentu  atau  mengalami  kegagalan  struktur.  Respons  struktur  terhadap  beban lateral  tersebut  dicatat  dan  dibuat  kurva  hubungan  antara  gaya  geser  dasar,  “V”  dan  perpindahan  pada  atap, “Δ atap ”. Kurva tersebut-lah yang disebut sebagai kurva kapasitas.
Kurva kapasitas menggambarkan kekuatan struktur yang besarnya sangat tergantung dari kemampuan deformasi masing-masing  elemen  struktur.  Untuk  mengubah  kurva  kapasitas  ke  dalam  format  ADRS  atau  menjadi spektrum  kapasitas  diperlukan  pemahaman  tentang  hubungan  faktor  partisipasi  modal,  modal  koefisien  massa, dan  perpindahan  bangunan.  Untuk  mengubah  kurva  kapasitas  ke  dalam  format  ADRS  digunakan  persamaan- persamaan 1 - 4
S a = V / W α 1 (1)
S d = Δ roof PF 1 ϕroof .1 (2)
Demand spektrum  diperoleh  dengan  mengubah  respons  spektrum  yang  biasanya  dinyatakan  dalam  spektra percepatan “Sa” dan periode  ”T” menjadi format  ADRS (Sa, Sd) dengan menggunakan persamaan 3 sehingga diperoleh kurva demand spectrum .
S d = T 2 4π2 S a ·( g ) (3)
Selanjutnya, grafik spektrum kapasitas dan spektrum demand digambarkan dalam satu grafik ADRS. Dalam grafik tersebut akan  mendapatkan  nilai αy, Dy,  αpi, Dpi, selanjutnya dihitung nilai  βo dan  βeq untuk  mencari  nilai SRA dan SRV yang akan digunakan untuk mendapatkan nilai redaman yang tereduksi (Sa x SRA/SRV), kemudian hasil nilai redaman tereduksi tersebut digambarkan dalam satu grafik ADRS bersamaan dengan grafik spectrum kapasitas dan  spectrum demand sebelum  tereduksi.  Titik  perpotongan  antara  kurva  kapasitas  dengan  kurva  redaman  yang tereduksi disebut sebagai titik kineja atau performance point.
β o = 63.7( α yDpi-Dy α pi) α piDpi (4)
β eq = β o + 0,05 (5)
SRA = 3.21-0.68ln( β eq ) 2.12 (6) SRV = 2.31-0.41ln( β eq ) 1.65 (7)
dengan Sa = spektra percepatan (g), V = gaya geser dasar (kN), W = berat tiang (kN), Sd  = spektra perpindahan (m), Δ roof = perpindahan atap (m), PF = faktor partisipasi modal pada mode pertama, T = periode getar fundamental (detik),  g  =  percepatan  gravitasi  (9,81  m/s 2 ),  αy  =  percepatan  pada  titik  leleh  struktur  (g),  dy  =  perpindahan  pada titik leleh struktur (m), αpi = percepatan pada titik akhir struktur (g), dpi = perpindahan pada titik akhir struktur (m) Alur atau tahapan dari penelitian ini tertera dalam bentuk diagram pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram alur penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil analisis tiang pancang tunggal dan tiang kelompok
Setelah dilakukan analisis pushover sesuai dengan SNI 1726:2019 yang mengacu pada metode ATC-40, pada tiang pancang  tunggal  dan  tiang  kelompok  pada  kondisi Free  Head dan Fixed  Head di  berbagai  dimensi.  Hasil  yang didapat  berupa  kurva  kapasitas,  yang  kemudian  diubah  menjadi  spektrum  kapasitas.  Dari  analisis  tersebut  didapat performance point dan pile drift ratio yang akan digunakan untuk menentukan tingkat kinerja tiang pancang tunggal tersebut seperti pada tabel 1-4

## Tabel 1. Hasil analisis tiang kotak elastik
Tipe Ukuran (mm) Depth (m) Performance Point Pile Drift Ratio (%) Kategori Kesimpulan Kotak Elastik Free head 250 7,5 0,04 0,54 0,01 Immediate Occupancy Kotak Elastik Free head 250 7,5 0,04 0,54 <1,5% Life safe-damage state Kotak Elastik Free head 300 7,5 0,04 0,54 0,01 Immediate Occupancy Kotak Elastik Free head 300 7,5 0,04 0,54 <1,5% Life safe-damage state Kotak Elastik Free head 350 7,5 0,045 0,6 0,01 Immediate Occupancy Kotak Elastik Free head 350 7,5 0,045 0,6 <1,5% Life safe-damage state Kotak Elastik Free head 400 7,5 0,05 0,67 0,01 Immediate Occupancy Kotak Elastik Free head 400 7,5 0,05 0,67 <1,5% Life safe-damage state Kotak Elastik Free head 500 7,5 0,05 0,67 0,01 Immediate Occupancy Kotak Elastik Free head 500 7,5 0,05 0,67 <1,5% Life safe-damage state Kotak Elastik Fixed head 250 7,5 0,115 1,54 0,01 – 0,02 Damage Control Kotak Elastik Fixed head 250 7,5 0,115 1,54 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced Kotak Elastik Fixed head 300 7,5 0,115 1,54 0,01 – 0,02 Damage Control Kotak Elastik Fixed head 300 7,5 0,115 1,54 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced Kotak Elastik Fixed head 350 7,5 0,11 1,47 0,01 – 0,02 Damage Control Kotak Elastik Fixed head 350 7,5 0,11 1,47 <1,5% Life safe-damage state Kotak Elastik Fixed head 400 7,5 0,11 1,47 0,01 – 0,02 Damage Control Kotak Elastik Fixed head 400 7,5 0,11 1,47 <1,5% Life safe-damage state Kotak Elastik Fixed head 500 7,5 0,108 1,44 0,01 – 0,02 Damage Control Kotak Elastik Fixed head 500 7,5 0,108 1,44 <1,5% Life safe-damage state
Tabel 2.Hasil analisis tiang spun elastik Tipe Diameter (mm) Depth (m) Performance Point Pile Drift Ratio (%) Kategori Kesimpulan Spun Elastik Free head 300 7,5 0,04 0,54 0,01 Immediate Occupancy Spun Elastik Free head 300 7,5 0,04 0,54 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Free head 400 7,5 0,04 0,54 0,01 Immediate Occupancy Spun Elastik Free head 400 7,5 0,04 0,54 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Free head 500 7,5 0,045 0,6 0,01 Immediate Occupancy Spun Elastik Free head 500 7,5 0,045 0,6 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Free head 800 7,5 0,06 0,8 0,01 Immediate Occupancy Spun Elastik Free head 800 7,5 0,06 0,8 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Free head 1000 7,5 0,075 1 0,01 – 0,02 Damage Control Spun Elastik Free head 1000 7,5 0,075 1 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Fixed head 300 7,5 0,11 1,47 0,01 – 0,02 Damage Control Spun Elastik Fixed head 300 7,5 0,11 1,47 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Fixed head 400 7,5 0,11 1,47 0,01 – 0,02 Damage Control Spun Elastik Fixed head 400 7,5 0,11 1,47 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Fixed head 500 7,5 0,11 1,47 0,01 – 0,02 Damage Control Spun Elastik Fixed head 500 7,5 0,11 1,47 <1,5% Life safe-damage state Spun Elastik Fixed head 800 7,5 0,112 1,5 0,01 – 0,02 Damage Control Spun Elastik Fixed head 800 7,5 0,112 1,5 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced Spun Elastik Fixed head 1000 7,5 0,115 1,54 0,01 – 0,02 Damage Control Spun Elastik Fixed head 1000 7,5 0,115 1,54 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced
Tabel 3. Hasil analisis tiang kelompok arah x Tipe                 Jumlah Depth (m) Performance Point Pile Drift Ratio (%) Kategori Kesimpulan Semi Fixed Head 7 7,5 0,085 1,14 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 7 7,5 0,085 1,14 <1,5% Life safe-damage state Semi Fixed Head 8 7,5 0,096 1,28 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 8 7,5 0,096 1,28 <1,5% Life safe-damage state Semi Fixed Head 10 7,5 0,12 1,6 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 10 7,5 0,12 1,6 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced Semi Fixed Head 11 7,5 0,123 1,64 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 11 7,5 0,123 1,64 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced Fixed head 7 7,5 0,07 0,94 0,01 Immediate Occupancy Fixed head 7 7,5 0,07 0,94 <1,5% Life safe-damage state Fixed head 8 7,5 0,07 0,94 0,01 Immediate Occupancy Fixed head 8 7,5 0,07 0,94 <1,5% Life safe-damage state Fixed head 10 7,5 0,075 1 0,01 Immediate Occupancy Fixed head 10 7,5 0,075 1 <1,5% Life safe-damage state Fixed head 11 7,5 0,08 1,07 0,01 – 0,02 Damage Control Fixed head 11 7,5 0,08 1,07 <1,5% Life safe-damage state
Tabel 4. Hasil analisis tiang kelompok arah y Tipe                 Jumlah Depth (m) Performance Point Pile Drift Ratio (%) Kategori Kesimpulan Semi Fixed Head 7 7,5 0,096 1,28 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 7 7,5 0,096 1,28 <1,5% Life safe-damage state Semi Fixed Head 8 7,5 0,11 1,47 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 8 7,5 0,11 1,47 <1,5% Life safe-damage state Semi Fixed Head 10 7,5 0,115 1,54 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 10 7,5 0,115 1,54 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced Semi Fixed Head 11 7,5 0,123 1,64 0,01 – 0,02 Damage Control Semi Fixed Head 11 7,5 0,123 1,64 <2,5% Near collapse, limited safety, hazard reduced Fixed head 7 7,5 0,07 0,94 0,01 Immediate Occupancy Fixed head 7 7,5 0,07 0,94 <1,5% Life safe-damage state Fixed head 8 7,5 0,079 1,06 0,01 – 0,02 Damage Control Fixed head 8 7,5 0,079 1,06 <1,5% Life safe-damage state Fixed head 10 7,5 0,079 1,06 0,01 – 0,02 Damage Control Fixed head 10 7,5 0,079 1,06 <1,5% Life safe-damage state Fixed head 11 7,5 0,085 1,14 0,01 – 0,02 Damage Control Fixed head 11 7,5 0,085 1,14 <1,5% Life safe-damage state

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada  Tiang  Tunggal  Kotak  Pemodelan  Fixedhead,  tiang  masih  berada  pada  tahap  elastis  sampai  dengan beban  1000  kN  dengan  displacement  0.1m.  Sedangkan  untuk  kondisi  Pemodelan  Freehead,  tiang  masih berada pada tahap elastis sampai dengan beban 400 kN dengan displacement 0.05m.
2. Pada Tiang Tunggal Spun Pemodelan Fixedhead, tiang masih berada pada tahap elastis sampai dengan beban 1100 kN dengan displacement 0.1m. Sedangkan untuk kondisi Pemodelan Freehead, tiang masih berada pada tahap elastis sampai dengan beban 500 kN dengan displacement 0.05m.
3. Bedasarkan  Batasan  Deformasi ATC 40  dapat disimpulkan  bahwa  tiang  kelompok Semi  Fixed  Head berada pada  kategori Damage  Control sedangkan  untuk  Tiang  Kelompok Fixed  Head berada  pada  kategori Immediate Occupancy dan Damage Control
4. Bedasarkan Batasan Deformasi Pushover Analysis of Underground Structures dapat disimpulkan bahwa tiang kelompok Semi Fixed Head berada pada kategori Life safe-damage state dan Near collapse sedangkan untuk Tiang Kelompok Fixed Head berada pada kategori Life safe-damage state 5. Pada  tiang  pancang  tunggal  baik  dalam  dimensi  kotak  maupun  tiang  pancang  diameter spun ,  diperoleh perbandingan  dimana  nilai pile  drift  ratio yang  dihasilkan  pada  pemodelan fixedhead lebih  besar  dari  nilai pile drift ratio freehead .

## Saran
1. Perlu  dilakukan  lebih  banyak  analisis  pada  tipe  tiang  serta  ukuran  tiang  yang  berbeda-beda  untuk membandingkan  hasil  pile  drift  ratio  dengan  lebih  akurat  pada  desain  gempa  berbasis  gaya  lateral  dan berbasis perpindahan.
2. Perlu  dilakukan  analisis  tipe  tiang  dan  ukuran  tiang  pada  desain  gempa  berbasis  gaya  lateral  dan  berbasis perpindahan  di  program  lainnya  agar  dapat  mengetahui  program  mana  saja  yang  memberikan  hasil  yang paling mendekati.

## DAFTAR PUSTAKA
ATC-40. Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings Volume 1. California: Applied Technology Council. 1996.
Badan Standardisasi Nasional. “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan non Gedung (SNI 1726:2012)”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. 2012. Badan Standardisasi Nasional. “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan non Gedung (SNI 1726:2019)”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. 2019.