Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Tunggal Menggunakan Data N-SPT dan Uji Sondir

Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang tunggal (Ultimate Axial Pile Capacity / Qu) yang tertanam di dalam tanah terbentuk dari penjumlahan dua mekanisme perlawanan tanah:

Qu = Qb + Qs

Di mana:

• › Qb (Base / End Bearing Capacity): Daya dukung batas ujung tiang yang dihasilkan oleh perlawanan penetrasi tanah di bawah bidang penampang dasar tiang (Ab).
• › Qs (Shaft / Skin Friction Capacity): Daya dukung batas gesek selimut yang dihasilkan oleh adhesi dan gesekan antara permukaan dinding selimut tiang (As) dengan lapisan tanah di sepanjang kedalaman tiang.

Daya dukung izin tiang yang boleh dibebani oleh struktur atas (Allowable Pile Capacity / Qa) diperoleh dengan menerapkan Faktor Keamanan (Safety Factor / SF): Qa = (Qb / SFb) + (Qs / SFs)

Meyerhof (1956, 1976) merumuskan kapasitas daya dukung tiang fondasi pracetak berbasis parameter sondir CPT:

1. 1 Tahanan Ujung Batas (Qb):

Qb = qc_rata × Ab Di mana qc_rata adalah nilai rata-rata perlawanan konus sondir pada zona pengaruh ujung tiang: dihitung mulai dari 4 kali diameter tiang (4D) di bawah ujung tiang hingga 8 kali diameter tiang (8D) di atas ujung tiang. Nilai qc_rata umumnya dibatasi maksimum 150 kg/cm² hingga 200 kg/cm² untuk menghindari overestimasi.

1. 2 Tahanan Gesek Selimut Batas (Qs):

Qs = ∑ (fs_i × As_i) = (JHP × Keliling Tiang) Di mana JHP adalah nilai Jumlah Hambatan Pelekat kumulatif sepanjang tiang tertanam (kg/cm) dan Keliling Tiang diukur dalam satuan cm.

1. 3 Formula Daya Dukung Ijin Meyerhof:

Qa = (qc_rata × Ab / 3.0) + (JHP × Keliling Tiang / 5.0)

Metode Luciano Decourt (1982) sangat luas diterapkan di Indonesia untuk menghitung kapasitas tiang pancang dan bored pile berbasis nilai N-SPT:

Qu = Qb + Qs = (q_b × Ab) + (q_s × As)

1. 1 Tegangan Ujung Batas (q_b):

q_b = Cb × N_p (dalam satuan t/m² atau kPa) Di mana N_p adalah nilai rata-rata N-SPT di sekitar dasar tiang (3D di atas hingga 3D di bawah ujung tiang), dan Cb adalah koefisien karakteristik tanah:

• › Tanah Pasir / Lanau Berpasir: Cb = 40 t/m² (400 kPa)
• › Tanah Lanau Lempungan: Cb = 25 t/m² (250 kPa)
• › Tanah Lempung: Cb = 12 t/m² (120 kPa)

1. 2 Tegangan Gesek Selimut Batas (q_s):

q_s = Cs × [ (N_s / 3) + 1 ] (t/m²) Di mana N_s adalah rata-rata nilai N-SPT sepanjang selimut tiang (dibatasi 3 ≤ N_s ≤ 50 pukulan), dan Cs adalah faktor tanah (Cs = 10 t/m² untuk lempung, Cs = 10 t/m² untuk pasir).

Contoh Kasus Desain: Direncanakan tiang spun pile bulat diameter D = 50 cm tertanam sedalam 16.0 meter. Data Sondir CPT pada kedalaman 16.0 meter:

• › Nilai qc_rata pada zona ujung (4D bawah s/d 8D atas) = 180 kg/cm².
• › Nilai JHP kumulatif dari permukaan hingga 16.0 m = 1.250 kg/cm.
• › Luas penampang tiang Ab = 0.25 × π × (50 cm)² = 1.963.5 cm².
• › Keliling penampang tiang O = π × 50 cm = 157.1 cm.

Langkah Perhitungan Daya Dukung Ijin (Qa):

1. 1 Hitung Tahanan Ujung Izin (Qa_ujung):

Qa_ujung = (qc_rata × Ab) / 3.0 = (180 kg/cm² × 1.963.5 cm²) / 3.0 = 117.810 kg = 117.81 Ton.

1. 2 Hitung Tahanan Gesek Selimut Izin (Qa_selimut):

Qa_selimut = (JHP × O) / 5.0 = (1.250 kg/cm × 157.1 cm) / 5.0 = 39.275 kg = 39.28 Ton.

1. 3 Total Kapasitas Aksial Izin Tiang Tunggal:

Qa_total = Qa_ujung + Qa_selimut = 117.81 Ton + 39.28 Ton = 157.09 Ton.

Dengan demikian, tiang spun pile D50 cm aman memikul beban kerja aksial kolom hingga 157 Ton.

Dalam penerapan formula empiris, insinyur struktur dilarang memasukkan angka ekstrapolasi tak terhingga:

• › Nilai pembacaan qc sondir di atas 250 kg/cm² wajib dibatasi (cut-off) maksimum 150 hingga 200 kg/cm² pada rumus Meyerhof.
• › Nilai pukulan N-SPT di atas 50 pukulan/30 cm wajib dibatasi maksimum 50 pada rumus Decourt.

Pembatasan cut-off ini berfungsi mencegah estimasi daya dukung teoritis yang melampaui kekuatan bahan beton tiang itu sendiri (structural strength of pile shaft).