Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data Standard Penetration Test (SPT) dapat dilakukan menggunakan korelasi empiris seperti metode Meyerhof. Perhitungan ini menggabungkan tahanan ujung tiang dan tahanan gesek pada selimut tiang untuk memperkirakan daya dukung ultimit pondasi.
Dalam bentuk sederhana yang digunakan pada sejumlah perhitungan geoteknik, rumusnya adalah:
Qu = Qp + Qs
atau
Qu = 40 × Nb × Ap + 0,2 × N̄ × As
Keterangan
- Qu adalah daya dukung ultimit tiang dalam ton.
- Qp adalah tahanan ujung tiang dalam ton.
- Qs adalah tahanan selimut tiang dalam ton.
- Nb adalah nilai N-SPT pada elevasi dasar tiang.
- Ap adalah luas penampang ujung tiang dalam m².
- N̄ adalah nilai N-SPT rata-rata sepanjang selimut tiang.
- As adalah luas permukaan selimut tiang yang tertanam dalam tanah dalam m².
Koefisien pada rumus tersebut menggunakan konvensi satuan empiris yang menghasilkan kapasitas dalam ton ketika luas dinyatakan dalam m². Rumus ini merupakan pendekatan sederhana, bukan persamaan universal untuk semua jenis tanah dan tiang.
Cara menghitung tahanan ujung dan selimut tiang
Tahanan ujung merupakan kontribusi daya dukung tanah pada dasar tiang. Dalam rumus di atas, perhitungannya adalah:
Qp = 40 × Nb × Ap
Untuk tiang pancang beton persegi, luas penampang ujung dihitung dengan:
Ap = sisi × sisi
Sementara itu, tahanan selimut berasal dari interaksi antara permukaan tiang dan tanah di sepanjang bagian yang tertanam. Perhitungannya menggunakan:
Qs = 0,2 × N̄ × As
Luas selimut tiang persegi dihitung dengan:
As = keliling tiang × panjang tertanam
Nilai N-SPT untuk tahanan ujung harus mewakili kondisi tanah pada elevasi dasar tiang. Nilai rata-rata untuk tahanan selimut perlu dihitung berdasarkan profil tanah sepanjang bagian tiang yang tertanam, bukan dari satu angka SPT yang dipilih tanpa mempertimbangkan kedalaman.
Dalam penerapan metode empiris, jenis tanah, metode pemasangan tiang, koreksi nilai SPT, serta batas tahanan yang diizinkan oleh metode harus diperiksa sebelum hasil digunakan dalam desain.
Contoh perhitungan daya dukung tiang pancang dari data SPT
Misalkan sebuah tiang pancang beton persegi berukuran 30 × 30 cm memiliki panjang tertanam 12 meter. Data investigasi tanah untuk contoh perhitungan memberikan nilai N-SPT pada elevasi dasar tiang sebesar 25 dan nilai N-SPT rata-rata sepanjang selimut sebesar 12.
Data tersebut merupakan asumsi ilustratif untuk menunjukkan langkah perhitungan, bukan hasil pengujian proyek tertentu.
1. Menghitung luas penampang ujung tiang
Ap = 0,30 × 0,30
Ap = 0,09 m²
2. Menghitung luas selimut tiang
Keliling tiang = 4 × 0,30 = 1,20 m
As = 1,20 × 12
As = 14,40 m²
3. Menghitung tahanan ujung
Qp = 40 × Nb × Ap
Qp = 40 × 25 × 0,09
Qp = 90 ton
4. Menghitung tahanan selimut
Qs = 0,2 × N̄ × As
Qs = 0,2 × 12 × 14,40
Qs = 34,56 ton
5. Menghitung daya dukung ultimit
Qu = Qp + Qs
Qu = 90 + 34,56
Qu = 124,56 ton
Dengan asumsi metode sederhana tersebut berlaku untuk kondisi tanah yang ditinjau, hasil estimasi daya dukung ultimit adalah 124,56 ton per tiang.
Menghitung daya dukung izin tiang pancang
Daya dukung ultimit belum dapat langsung digunakan sebagai beban kerja yang diizinkan. Estimasi daya dukung izin dengan pendekatan faktor keamanan dihitung menggunakan
Qa = Qu / FK
Jika digunakan faktor keamanan ilustratif sebesar 3, hasilnya adalah
Qa = 124,56 / 3
Qa = 41,52 ton per tiang
Angka tersebut merupakan hasil contoh hitungan, bukan rekomendasi kapasitas untuk proyek tertentu. Faktor keamanan harus ditetapkan berdasarkan dasar desain yang berlaku dan kelengkapan investigasi geoteknik.
Hal yang harus diperiksa sebelum menggunakan hasil perhitungan
Perhitungan dari data SPT memberikan estimasi kapasitas tiang. Agar hasilnya dapat digunakan untuk perencanaan pondasi, beberapa hal berikut perlu diperiksa.
- Koreksi nilai SPT. Nilai pukulan lapangan dapat dipengaruhi energi hammer dan kondisi pengujian. Metode yang digunakan harus menjelaskan apakah nilai N mentah atau nilai terkoreksi yang menjadi dasar perhitungan.
- Profil lapisan tanah. Lapisan tanah pada ujung dan sepanjang selimut tiang perlu ditinjau berdasarkan kedalaman. Nilai rata-rata tunggal dapat menutupi perubahan karakteristik tanah.
- Jenis dan metode pemasangan tiang. Korelasi untuk tiang pancang yang mendesak tanah tidak dapat diterapkan begitu saja pada tiang bor atau jenis tiang lain.
- Penurunan pondasi. Kapasitas terhadap keruntuhan tanah bukan satu-satunya pemeriksaan. Penurunan tiang tunggal dan kelompok juga harus memenuhi persyaratan desain.
- Kapasitas struktural tiang. Kekuatan material dan kemampuan tiang menahan beban perlu diperiksa secara terpisah dari kapasitas geoteknik.
- Verifikasi desain. Untuk proyek yang memerlukan kepastian kapasitas, hasil analisis perlu dievaluasi dengan metode geoteknik yang sesuai dan pengujian lapangan yang dipersyaratkan.
Rumus daya dukung tiang pancang dari data SPT berguna untuk estimasi awal kapasitas pondasi. Namun, angka hasil perhitungan baru layak digunakan dalam desain setelah kondisi tanah, metode analisis, kapasitas struktural, penurunan, dan persyaratan proyek diperiksa secara menyeluruh.