Jenis Tiang Pancang menurut Beban dan Bahan

Kriteria dan Jenis Pemakaian Tiang Pancang
Dalam perencanaan pondasi suatu konstruksi dapat digunakan beberapa macam tipe pondasi. Pemilihan tipe pondasi yang digunakan berdasarkan atas beberapa hal, yaitu:

• Fungsi bangunan atas yang akan dipikul oleh pondasi tersebut;
• Besarnya beban dan beratnya bangunan atas;
• Kondisi tanah tempat bangunan didirikan;
• Biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan atas.

Kriteria pemakaian tiang pancang dipergunakan untuk suatu pondasi bangunan sangat tergantung pada kondisi:

• Tanah dasar di bawah bangunan tidak mempunyai daya dukung (misalnya pembangunan lepas pantai)
• Tanah dasar di bawah bangunan tidak mampu memikul bangunan yang ada diatasnya atau tanah keras yang mampu memikul beban tersebut jauh dari permukaan tanah
• Pembangunan diatas tanah yang tidak rata
• Memenuhi kebutuhan untuk menahan gaya desak keatas (uplift)

Jenis tiang pancang menurut cara pemindahan beban dibagi menjadi 2 yaitu

1) Point Bearing Pile (End Bearing Pile)

Tiang pancang dengan tahanan ujung : tiang ini meneruskan beban melalui tahanan ujung ke lapisan tanah keras.
Tiang dukung ujung (end bearing pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada diatas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung beban yang diperkirakan tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas tiang sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada dibawah ujung tiang

2) Friction Pile

Friction Pile pada tanah dengan butir-butir tanah kasar (coarce grained) dan sangat mudah meloloskan air (very permeable soil). Tiang ini meneruskan beban ke tanah geseran kulit (skin friction). Pada proses pemancangan tiang-tiang ini dalam satu group (kelompok) tiang yang mana satu sama lainnya saling berdekatan akan menyebabkan berkurangnya pori-pori tanah dan meng-compact-kan (memadatkan) tanah di antara tiang-tiang tersebut dan tanah di sekeliling kelompok tiang tersebut. Karena itu tiang-tiang yang termasuk kategori ini disebut “Compaction Pile“

Friction Pile pada tanah dengan butir-butir yang sangat halus (very fine grained) dan sukar meloloskan air. Tiang ini juga meneruskan beban ke tanah melalui kulit (skin friction), akan tetapi pada proses pemancangan kelompok tiang tidak menyebabkan tanah di antara tiang-tiang, ini menjadi”Compact“. Karena itu tiang-tiang yang termasuk kategori ini disebut “Floating Pile Foundation” .

Menurut bahan yang digunakan, tiang pancang dibagi menjadi 4 yaitu:

a. Tiang Pancang Kayu

Tiang pancang jenis ini biasanya digunakan sebagai penyangga rumah-rumah panggung seperti di Kalimantan dan Sumatera. Selain itu, Pancang Kayu juga biasa digunakan untuk rumah-rumah nelayan yang berada di pesisir laut atau sungai. Jenis Kayu dipilih yang bersifat keras dan tahan terhadap pelapukan tanah,sehingga tidak rusak pada saat pemancangan dan dapat menjalankan fungsinya sebagai fondasi/pancang dalam jangka waktu yang lama.

Keuntungan tiang pancang kayu

• Ringan sehingga mudah dalam transportasi
• Kuat Tarik Besar, sehingga tidak menyulitkan dalam pengangkatan
• Pemotongan mudah
• Cocok untuk friction pile
• Flexible dan lentur jika menerima gaya horizontal

Kerugian  tiang pancang kayu

• Harus selalu berada di bawah muka air tanah
• Umur yang relatif singkat
• Rusak jika dipancang pada tanah berbatu
• Tidak tahan terhadap pembusukan

b. Tiang Pancang Beton

- Precast Reinforced Concrete Pile

Precast Reinforced Concrete Pile adalah tiang pancang dari beton bertulang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat (keras) lalu diangkat dan dipancangkan. Karena tegangan tarik beton adalah kecil dan praktis dianggap sama dengan nol, sedangkan berat sendiri dari beton adalah besar, maka tiang pancang beton ini haruslah diberi penulangan-penulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan. Karena berat sendiri adalah besar, biasanya tiang pancang beton ini dicetak dan dicor di tempat pekerjaan, jadi tidak membawa kesulitan untuk transport.

Tiang pancang ini dapat memikul beban yang besar (lebih besar 50 ton untuk setiap tiang), hal ini tergantung dari dimensinya.

Dalam perencanaan tiang pancang beton precast ini panjang daripada tiang harus dihitung dengan teliti, sebab kalau ternyata panjang daripada tiang ini kurang, terpaksa harus diadakan penyambungan, hal ini sulit dan memakan banyak waktu.

Berdasarkan penampangnya dapat berupa

- lingkaran

- segiempat / kotak

- segitiga

- bentuk patent, antara lain chenoweth pile dan corrugated pile

Keuntungan pemakaian Precast Reinforced Concrete Pile

1. Precast Reinforced Concrete Pile ini dapat mempunyai tegangan tekan yang besar, ini tergantung dari mutu beton yang digunakan,
2. Tiang pancang ini dapat diperhitungkan baik sekali sebagai “End Bearing Pile” maupun sebagai “Friction Pile”
3. Tiang pancang beton dapat tahan lama sekali, serta tahan terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang corrosive asal beton dekkingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya.
4. Karena tiang pancang beton ini tidak berpengaruh oleh tinggi muka air tanah seperti pada tiang pancang kayu, maka di sini tidak memerlukan galian tanah yang banyak untuk Poernya.

Kerugian Pemakaian Precast Concrete Reinforced Concrete Pile

1. Karena berat sendirinya besar maka transportnya akan mahal
2. Tiang pancang beton ini baru dipancang setelah cukup keras (kuat), hal ini berarti memerlukan waktu yang lama untuk menunggu sampai tiang pancang beton ini dapat dipergunakan.
3. Bila memerlukan pemotongan maka dalam, pelaksanaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama.
4. Bila panjang tiang pancang kurang, karena panjang dari tiang pancang ini tergantung daripada alat pancang (piledriving) yang tersedia maka untuk melakukan alat penyambungan akan sulit dan memerlukan alat penyambung khusus.
5. Apabila dipancang di sungai atau di laut, dimana ada bagian dari tiang yang berada di atas tanah (lihat gambar di bawah). Bagian A-B akan bekerja sebagai kolom akibat gaya vertikal dan bagian A-B juga bekerja sebagai balok kantilever terhadap beban horizontal.

 

- Precast Prestressed Concrete Pile

Precast Prestressed Concrete Pile adalah tiang pancang dari beton prategang yang menggunakan baja penguat dan kabel kawat sebagai gaya prategangnya.

Keuntungan pemakaian Precast prestressed concrete pile:

• Kapasitas beban pondasi yang dipikulnya tinggi.
• Tiang pancang tahan terhadap karat.
• Kemungkinan terjadinya pemancangan keras dapat terjadi.

Kerugian pemakaian Precast prestressed concrete pile:

• Pondasi tiang pancang sukar untuk ditangani.
• Biaya permulaan dari pembuatannya tinggi.
• Pergeseran cukup banyak sehingga prategang sukar untuk disambung.

- Cast in Place Pile
Bisa dilihat di artikel tersendiri di sini

c. Tiang Pancang Baja

Pada umumnya tiang pancang jenis ini yang sering digunakan adalah tiang pancang Pipa. Namun ada juga tiang pancang baja yang berbentuk persegi panjang untuk keperluan konstruksi tertentu.

Karena terbuat dari baja maka kekuatan dari tiang ini sendiri sangat besar sehingga dalam pengangkutan dan pemancangan tidak menimbulkan bahaya patah seperti halnya pada tiang beton precast. Jadi pemakaian tiang pancang baja ini akan sangat bermanfaat apabila memerlukan tiang pancang yang panjang dengan tahanan ujung yang besar.

Tingkat karat pada tiang pancang baja sangat berbeda-beda terhadap texture tanah, panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembaban tanah.

• Pada tanah yang memiliki texture tanah yang kasar/kesap, maka karat yang terjadi karena adanya sirkulasi air dalam tanah tersebut hampir mendekati keadaan karat yang terjadi pada udara terbuka.
• Pada tanah liat (clay) yang mana kurang mengandung oxygen maka akan menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena terendam air.
• Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak dibawah lapisan tanah yang padat akan sedikit sekali mengandung oxygen maka lapisan pasir tersebut juga akan akan menghasilkan karat yang kecil sekali pada tiang pancang baja.

Pada umumnya tiang pancang baja akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan permukaan tanah. Hal ini disebabkan karena Aerated-Condition (keadaan udara pada pori-pori tanah) pada lapisan tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organis dari air tanah. Hal ini dapat ditanggulangi dengan memoles tiang baja tersebut dengan (coaltar) atau dengan sarung beton sekurang-kurangnya 20” (± 60 cm) dari muka air tanah terendah.
Karat /korosi yang terjadi karena udara (atmosphere corrosion) pada bagian tiang yang terletak di atas tanah dapat dicegah dengan pengecatan seperti pada konstruksi baja biasa.
Bilamana korosi pada tiang pancang baja mungkin dapat terjadi, maka panjang atau ruas-ruasnya yang mungkin terkena korosi harus dilindungi dengan pengecatan menggunakan lapisan pelindung yang telah disetujui dan/atau digunakan logam yang lebih tebal bilamana daya korosi dapat diperkirakan dengan akurat dan beralasan. Umumnya seluruh panjang tiang baja yang terekspos, dan setiap panjang yang terpasang dalam tanah yang terganggu di atas muka air terendah, harus dilindungi dari korosi.

Keuntungan tiang pancang baja

• Tegangan tekan dan tarik besar
• Transportasi mudah
• Cocok untuk friction pilemaupun end bearing pile
• Tidak terpengaruh tinggi muka air tanah
• Tiang pancang ini mudah dalam dalam hal penyambungannya.
• Tiang pancang ini memiliki kapasitas daya dukung yang tinggi.
• Dalam hal pengangkatan dan pemancangan tidak menimbulkan bahaya patah.

Kerugian tiang pancang baja

• Mudah berkarat terutama pada tanah-tanah rawa, tanah yang mengandung alkali dan tanah yang mengandung Anacrobatic bacteria
• Bagian H pile dapat rusak atau di bengkokan oleh rintangan besar.

- H Pile

- Pipe Pile

Pada umumnya sepatu tiang pancang tidak diperlukan pada profil H atau profil baja gilas lainnya. Namun bilamana tiang pancang akan dipancang di tanah keras, maka ujungnya dapat diperkuat dengan menggunakan pelat baja tuang atau dengan mengelaskan pelat atau siku baja untuk menambah ketebalan baja. Tiang pancang pipa atau kotak dapat juga dipancang tanpa sepatu, tetapi bilamana ujung dasarnya tertutup diperlukan, maka penutup ini dapat dikerjakan dengan cara mengelaskan pelat datar, atau sepatu yang telah dibentuk dari besi tuang, baja tuang atau baja fabrikasi.
Berdasarkan kondisi tanah, ada 2 jenis pipa pancang baja yang bisa digunakan, yakni pipa dengan ujung terbuka (open-ended piles) dan pipa dengan ujung tertutup (close-ended piles).
Pipa dengan ujung terbuka dibedakan atas 3 jenis, yaitu unplugged open-ended dan plugged open-ended. Sementara itu, pipa dengan ujung tertutup dibagi menjadi 3 jenis, yakni bottom plate, steel pipe with rock shoe, dan franki pipe pile. Berikut penjelasannya:

- Unplugged Open-Ended
Pipa pancang baja ini memiliki dua sisi yang terbuka, yakni di kedua ujungnya. Saat dipancangkan, pipa ini hanya peru didorong ke bawah atau ke dalam tanah hingga posisi tanah di dalam dan di luar pipa sama.

- Plugged Open-Ended
Jenis pipa ini juga memilki sisi yang terbuka di kedua ujungnya. Pipa ini cocok digunakan pada jenis tanah yang cukup padat. Saat dipancangkan, posisi tanah yang berada di dalam pipa lebih rendah daripada yang berada di luar pipa.

- Bottom Plate
Pipa yang terbuat dari baja difungsikan sebagai poros tiang pancang. Sementara itu, pelat (bottom plate) diletakkan di ujung bawah tiang dengan cara dilas. Setelah itu, pipa dengan pelat tersebut dipancangkan ke dalam hingga mencapai lapisan dalam tanah yang keras.
Keberadaan pelat berfungsi untuk menghindarkan pipa agar tidak bertumpu pada batuan. Dengan demikian, pipa pun dapat terpancang dengan kokoh dan tidak mudah goyah.

- Steel Pipe with Rock Shoe
Penggunaan sepatu batu (rock shoe) diharapkan mampu mencegah tergelincirnya pipa pancang baja yang mengenai landasan batu sedimen. Selain itu, keberadaan sepatu tiang pancang tersebut juga difungsikan untuk memusatkan beban pada titik penyangga.
Selain itu, sepatu pancang tersebut juga kerap digunakan pada kasus tertentu, misalnya ketika titik tumpuan berada di atas. Keberadaannya dapat didorong sehingga posisi titik tumpu bisa berpindah. Namun apabila permukaan batu tersebut curam, bagian sepatu pancang bisa dibor terlebij dahulu agar posisinya sesuai dengan titik tumpu.

- Franki Pipe Pile
Pipa pancang franki dimaksudkan sebagai sebuah konstruksi tiang pancang permanen. Pipa ini dipancangkan bersama dengan beton. Oleh karena itu, pipa ini membutuhkan tenaga penggerak yang besar yang mampu memancangkan pipa ke dalam tanah tanpa perlu mengubah kapasitas struktur pipa pancang baja.

d. Tiang Pancang Komposit

Tiang pancang komposit adalah tiang pancang yang terdiri dari dua bahan yang berbeda yang bekerja bersama-sama sehingga merupakan satu tiang. Kadang-kadang pondasi tiang dibentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bagian bawah tiang dengan bahan yang berbeda, misalnya dengan bahan beton di atas muka air tanah dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun disebelah bawahnya. Biaya dan kesulitan yang timbul dalam pembuatan sambungan menyebabkan cara ini diabaikan.

- Water Proofed Steel and Wood Pile
Tiang ini terdiri dari tiang pancang kayu untuk bagian yang di bawah permukaan air tanah sedangkan bagian atas adalah beton. Kita telah mengetahui bahwa kayu akan tahan lama/awet bila terendam air, karena itu bahan kayu disini diletakan di bagian bawah yang mana selalu terletak dibawah air tanah.
Kelemahan tiang ini adalah pada tempat sambungan apabila tiang pancang ini menerima gaya horizontal yang permanen. Adapun cara pelaksanaanya secara singkat sebagai berikut:

• Casing dan core (inti) dipancang bersama-sama dalam tanah hingga mencapai kedalaman yang telah ditentukan untuk meletakan tiang pancang kayu tersebut dan ini harus terletak dibawah muka air tanah yang terendah.
• Kemudian core ditarik keatas dan tiang pancang kayu dimasukan dalam casing dan terus dipancang sampai mencapai lapisan tanah keras.
• Secara mencapai lapisan tanah keras pemancangan dihentikan dan core ditarik keluar dari casing. Kemudian beton dicor kedalam casing sampai penuh terus dipadatkan dengan menumbukkan core ke dalam casing.

- Composite Dropped in – Shell and Wood Pile
Tipe tiang ini hampir sama dengan tipe diatas hanya bedanya di sini memakai shell yang terbuat dari bahan logam tipis permukaannya di beri alur spiral. Secara singkat pelaksanaanya sebagai berikut:

1. Casing dan core dipancang bersama-sama sampai mencapai kedalaman yang telah ditentukan di bawah muka air tanah.
2. Setelah mencapai kedalaman yang dimaksud core ditarik keluar dari casing dan tiang pancang kayu dimasukkan dalam casing terus dipancang sampai mencapai lapisan tanah keras. Pada pemancangan tiang pancang kayu ini harus diperhatikan benar-benar agar kepala tiang tidak rusak atau pecah.
3. Setelah mencapai lapisan tanah keras core ditarik keluar lagi dari casing.
4. Kemudian shell berbentuk pipa yang diberi alur spiral dimasukkan dalam casing. Pada ujung bagian bawah shell dipasang tulangan berbentuk sangkar yang mana tulangan ini dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat masuk pada ujung atas tiang pancang kayu tersebut.
5. Beton kemudian dicor kedalam shell. Setelah shell cukup penuh dan padat casing ditarik keluar sambil shell yang telah terisi beton tadi ditahan terisi beton tadi ditahan dengan cara meletakkan core diujung atas shell.

- Composit Ungased – Concrete and Wood Pile.
Dasar pemilihan tiang composit tipe ini adalah:

1. Lapisan tanah keras dalam sekali letaknya sehingga tidak memungkinkan untuk menggunakan cast in place concrete pile, sedangkan kalau menggunakan precast concrete pile terlalu panjang, akibatnya akan susah dalam transport dan mahal.
2. Muka air tanah terendah sangat dalam sehingga bila menggunakan tiang pancang kayu akan memerlukan galian yang cukup dalam agar tiang pancang kayu tersebut selalu berada dibawah permukaan air tanah terendah.
3. Adapun prinsip pelaksanaan tiang composite ini adalah sebagai berikut:
4. Casing baja dan core dipancang bersama-sama dalam tanah sehingga sampai pda kedalaman tertentu (di bawah m.a.t)
5. Core ditarik keluar dari casing dan tiang pancang kayu dimasukkan casing terus dipancang sampai kelapisan tanah keras.
6. Setelah sampai pada lapisa tanah keras core dikeluarkan lagi dari casing dan beton sebagian dicor dalam casing. Kemudian core dimasukkan lagi dalam casing.
7. Beton ditumbuk dengan core sambil casing ditarik ke atas sampai jarak tertentu sehingga terjadi bentuk beton yang menggelembung seperti bola diatas tiang pancang kayu tersebut.
8. Core ditarik lagi keluar dari casing dan casing diisi dengan beton lagi sampai padat setinggi beberapa sentimeter diatas permukaan tanah. Kemudian beton ditekan dengan core kembali sedangkan casing ditarik keatas sampai keluar dari tanah.
9. Tiang pancang composit telah selesai.
10. Tiang pancang composit seperti ini sering dibuat oleh The Mac Arthur Concrete Pile Corp.

- Composite Dropped – Shell and Pipe Pile
Cara kerja dan penjelasan sama seperti Composit Ungased

- Baja - Beton

- Franki Composite Pile

untuk penjelasan Pondasi Franki Pile dapat dilihat di sini