II. Tinjauan Pustaka

A.	Tanah
Tanah merupakan material yang sangat penting pada pekerjaan bangunan sipil. Semua bangunan sipil yang bertumpu pada tanah, pasti memerlukan pondasi untuk meneruskan beban bangunan tersebut ke tanah. 
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dari bahan-bahan organik yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan zat gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat (Das, 1985).
Tanah menurut teknik sipil dapat didefinisikan sebagai sisa atau produk yang dibawa dari pelapukan batuan dalam proses geologi yang dapat digali tanpa peledakan dan dapat ditembus dengan peralatan pengambilan contoh (sampling) pada saat pemboran (Shirley. L.H, 2000). Dalam pandangan teknik sipil, tanah adalah himpunan mineral, bahan organik, dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose), yang terletak di atas batuan dasar (bedrock) (Hary Cristady. H, 2002).
Menurut Bowles, tanah adalah campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut :
1.	Berangkal (Boulders), merupakan potongan batu yang besar, biasanya lebih besar dari  250 mm sampai 300 mm. Untuk kisaran antara 150 mm sampai 250 mm. Fragmen batuan ini disebut kerakal (cobbles).
2.	Kerikil (gravel), partikel batuan yang berukuran 5 mm sampai 150 mm
3.	Pasir (sand), partikel batuan yang berukuran 0,074 mm sampai 5 mm, berkisar dari kasar (3-5 mm) sampai halus (kurang dari 1 mm).
4.	Lanau (silt), partikel batuan berukuran dari 0,002 mm sampai 0,074 mm, Lanau dan lempung dalam jumlah besar ditemukan dalam deposit yang disedimentasikan ke dalam danau atau di dekat garis pantai pada muara sungai.
5.	Lempung (clay), partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm. Partikel-partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi pada tanah yang kohesif.
6.	Koloid (colloids), partikel mineral yang diam yang berukuran lebih kecil dari 0,001 mm.

B. 	Pondasi
Pondasi adalah suatu bagian dari konstruksi bangunan yang bertugas meletakkan bangunan dan meneruskan beban bangunan atas ke tanah dasar yang cukup kuat mendukungnya. Kenapa perlu pondasi, karena kulit bumi tidak homogen dan kondisi bangunan yang bervariasi. Pondasi ini dirancang secara ekonomis tanpa mengurangi kekuatan daya dukung pondasi tersebut. Pondasi juga digunakan untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, terutama pada bangunan-bangunan tingkat tinggi yang dipengaruhi oleh gaya-gaya penggulingan akibat beban angin. Jenis pondasi yang dapat mengatasi masalah seperti di atas adalah pondasi tiang.
Pondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain:
a.	Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas tamah lunak, ke tanah pendukung yang yang kuat.
b.	Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dengan tanah di sekitarnya.
c.	Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan.
d.	Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring.
e.	Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut bertambah.
f.	Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus oleh air.
Pondasi tiang pancang digunakan sebagai pondasi bangunan apabila tanah yang berada di bawah bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan beban yang bekerja padanya (Sardjono, H. S., 1988). Atau apabila tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan seluruh beban yang bekerja berada pada lapisan yang sangat dalam dari permukaan tanah kedalaman (Bowles, J. E., 1991).
Adapun kategori pondasi tiang (menurut cara pelaksanaan) adalah:
a.	Tiang perpindahan besar (Large displacement pile), yaitu pondasi tiang yang cara pelaksanaannya membuat perpindahan besar dari tanah disekitar tiang.
b.	Tiang perpindahan kecil (Small displacement pile) yaitu pondasi tiang yang cara pelaksanaannya mengakibatkan perpindahan kecil dari tanah di sekitar tiang 
c.	Tiang tanpa perpindahan (Non displacement pile) yaitu tiang yang cara pelaksanaannya tidak mengalami perpindahan dari tanah sekitar , karena sudah di bor lebih dulu  (bore pile)
Berdasarkan material yang digunakan, pondasi tiang dibedakan menjadi 4, yaitu:
1.	Tiang Kayu
Tiang kayu umumnya sekarang ini sangat mahal dan langka tetapi mudah penanganannya. Permukaan tiang dapat dilindungi maupun tidak tergantung dari kondisi tanah. Tiang kayu dapat mengalami pembusukan atau rusak akibat dimakan serangga. Untuk menghindari kerusakan pada waktu pemancangan, ujung tiang dilindungi sepatu dari besi. Beban maksimum yang dapat dipikul oleh tiang kayu tunggal dapat mencapai 270-300 kN.
2.	Tiang Beton Pracetak
Tiang beton pracetak umumnya berbentuk prisma dan bulat. Tiang-tiang dicetak di lokasi tertentu, kemudian diangkut ke lokasi pembangunan. Ukuran diameter yang biasanya dipakai untuk tiang yang tidak berlubang diantara 20 sampai 60 cm. Untuk tiang yang berlubang diameternya dapat mencapai 140 cm. Beban maksimum untuk tiang ukuran kecil dapat berkisar di antara 300 sampai 800 kN.
Keuntungan pemakaian tiang pancang pracetak, antara lain:
1.	Bahan tiang dapat diperiksa sebelum pemancangan.
2.	Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah.
3.	Tiang dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam.
4.	Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah granuler.
Kerugian pemakaian tiang pracetak, antara lain:
1.	Penggembungan permukaan tanah dan gangguan tanah akibat pemancangan dapat menimbulkan masalah.
2.	Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan.
3.	Pemancangan sulit, bila diameter tiang terlalu besar.
4.	Pemancangan menimbulkan gangguan suara, getaran dan deformasi tanah yang dapat menimbulkan kerusakan bangunan di sekitarnya.
5.	Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu pengangkutan dan pemancangan tiang.
3. Tiang pancang baja
Kebanyakan tiang pancang baja ini berbentuk profil H. 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 kita memerlukan tiang pancang yang panjang dengan tahanan ujung yang besar. Tingkat karat pada tiang pancang baja sangat berbeda-beda terhadap tekstur tanah, panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembaban tanah.
a. Pada tanah yang memiliki tekstur tanah yang kasar/kesap, maka karat yang terjadi karena adanya sirkulasi air dalam tanah tersebut hampir mendekati keadaan karat yang terjadi pada udara terbuka.
b. Pada tanah liat (clay) yang mana kurang mengandung oksigen maka akan menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena terendam air.
c. Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak dibawah lapisan tanah yang padat akan sedikit sekali mengandung oksigen 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.
v Keuntungan pemakaian Tiang Pancang Baja:
· 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.
v Kerugian pemakaian Tiang Pancang Baja:
· Tiang pancang ini mudah mengalami korosi.
· Bagian H tiang dapat rusak atau di bengkokan oleh rintangan besar.
4.  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 di sebelah bawahnya. Biaya dan kesulitan yang timbul dalam pembuatan sambungan menyebabkan cara ini diabaikan. Adapun contoh-contoh tiang pancang komposit:

a. 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. 
b. 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. 
c. Composit Ungased – Concrete and Wood Pile.
Dasar pemilihan tiang komposit tipe ini adalah:
v 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.
v 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.

d. Composite Dropped – Shell and Pipe Pile
Dasar pemilihan tipe tiang seperti ini adalah:
v Lapisan tanah keras letaknya terlalu dalam bila digunakan cast in place concrete.
v Muka air tanah terendah terlalu dalam kalau digunakan tiang komposit yang bagian bawahnya terbuat dari kayu.
e. Franki Composite Pile
Prinsip tiang hampir sama dengan tiang franki biasa hanya bedanya disini pada bagian atas dipergunakan tiang beton precast biasa atau tiang profil H dari baja.

C.	Hitungan Kapasitas Tiang
	Kapasitas tiang (pile capacity) adalah kapasitas dukung tiang dalam mendukung beban. Hitungan kapasitas tiang dapat dilakukan dengan cara pendekatan statis dan dinamis. Hitungan tiang secara statis dilakukan menurut teori mekanika tanah. Variasi kondisi tanah dan pengaruh tipe cara pelaksanaan pemancangan dapat menimbulkan perbedaan yang besar pada beban ultimit tiang dalam suatu lokasi bangunan
1.	Berdasarkan Hasil Cone Penetretion Test (CPT)
	CPT atau sondir ini tes yang sangat cepat, sederhana, ekonomis dan tes tersebut dapat dipercaya di lapangan dengan pengukuran terus-menerus dari permukaan tanah dasar. CPT atau sondir ini dapat juga mengklasifikasi lapisan tanah dan dapat memperkirakan kekuatan dan karakteristik dari tanah. Dalam perencanaan pondasi tiang pancang (pile), data tanah sangat diperlukan dalam merencanakan kapasitas daya dukung (bearing capacity) dari tiang pancang sebelum pembangunan dimulai, guna menentukan kapasitas daya dukung ultimit dari tiang pancang. Uji sondir atau Cone Penetretion test (CPT) pada dasarnya adalah untuk memperoleh tahanan ujung qc dan tahanan selimut tiang c. untuk tanah non kohesif, vesic (1967) menyarankan tahanan ujung tiang persatuan luas (fb) kurang lebih sama dengan tahanan konus (qc).
Meyerhof juga menyarankan qc rata-rata dihitung dari 8d di dasar atas tiang sampai 4d di bawah dasar tiang. Bila belum ada data hubungan antara tahanan konus dengan tahanan tanah yang meyakinkan.

Gambar 2.1 Hitungan tahanan ujung tiang dari data tahanan kerucut statis (sondir) cara Meyerhof (1976)
Prosedur penggunaan diagram tahanan kerucut statis untuk menghitung kapasitas tiang dalam tanah granuler, adalah sebagai berikut:
1.	Perhatikan diagram tahanan kerucut per kedalamannya dan pilihlah kedalaman sementara yang dianggap mendekati kapasitas ultimit bahan tiang yang dipakai.
2.	Hitung nilai rata-rata tahanan kerucut pada kedalaman tertentu, menurut cara Meyerhof atau yang lain. Untuk cara Meyerhof, hitungan tahanan kerucut rata-rata (qcr) diambil pada jarak 8d di atas titik kedalaman yang dipillih dan 4d di bawah titik tersebut.
3.	Dari nilai rata-rata tahanan kerucut yang diperoleh dari butir (2), hitung tahanan ujung tiang.
4.	Dari tahanan kerucut rata-rata di sepanjang kedalaman yang dipilih, hitung tahanan gesek dinding tiang
5.	Hitung kapasitas ijin dengan membagi terhadap nilai faktor aman 2.5.
6.	Cek nilai kapasitas ijin dengan kekuatan bahan tiang ijin.
	Kapasitas ultimit tiang pancang, dinyatakan dalam rumus:
a. Mayerhof (1956)
Qu= Qb + Qs = qb .Ab +f.As
Qa = 

dengan
Qu = beban maksimum
Qa = kapasitas beban yang diijinkan
Qb = Kapasitas tahanan di ujung tiang
Qs = Kapasitas tahanan kulit.
Ab = luas dasar penampang pondasi tiang
As = panjang keliling pondasi tiang
qb = Tahanan kerucut statis di ujung tiang persatuan luas
f	= Satuan tahanan kulit persatuan luas.
Aoki dan Alencar mengusulkan untuk memperkirakan kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) diperoleh sebagai berikut:
qb = 
qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 8d di atas ujung tiang dan 4d di bawah ujung tiang dan Fb adalah faktor empiric tahanan ujung tiang tergantung pada tipe tiang.
Tahanan kulit persatuan luas (f) diprediksi sebagai berikut:
F = qc (side) 
qc (side) = Perlawanan konus rata-rata pada masing-masing lapisan sepanjang tiang dan Fs adalah faktor empirik tahanan ujung tiang yang tergantung pada tipe tiang
Faktor Fb dan Fs diberikan pada tabel 2.1 dan nilai-nilai faktor empirik αs diberikan pada tabel 2.2.
Tabel 2.1 Faktor empirik Fb dan Fs untuk jenis atau tipe tiang pancang
Tipe Tiang Pancang	Fb	Fs	
Tiang Bor	3.5	7.0	
Baja	1.75	3.5	
Beton Pratekan	1.75	3.5	
Sumber: Titi & Farsakh, 1999
Tabel 2.2 Nilai Faktor empirik untuk tipe tanah
Tipe Tanah	αs
(%)	Tipe Tanah	αs (%)	Tipe Tanah	αs (%)	
Pasir	1.4	Pasir berlanau	2.2	Lempung berpasir	2.4	
Pasir kelanauan	2.0	Pasir berlanau dengan lempung	2.8	Lempung berpasir dengan lanau	2.8	
Pasir kelanauan dengan lempung	2.4	Lanau	3.0	Lempung berlanau dengan pasir	3.0	
Pasir berlempung dengan lanau	2.8	Lanau berlempung dengan pasir	3.0	Lempung berlanau	4.0	
Pasir berlempung	3.0	Lanau berlempung	3.4	Lempung	6.0	
Sumber: Titi & Farsakh, 1999

b. Begemann (1965)
Qa =  +  
qc =  (qcu + qcb)
dengan
Qa	 = kapasitas beban yang diijinkan
qcu 	= qc rata-rata sepanjang 8 diameter bagian atas ujung tiang
qcb 	= qc rata-rata sepanjang 3,5 diameter bagian bawah ujung tiang
A 	= luas dasar penampang pondasi tiang
JHP 	= jumlah hambatan pelekat
Q 	= panjang keliling pondasi tiang
c. Trofimankove (1974)
Qa = 
Dengan:
Qa 	= kapasitas beban yang diijinkan
kb 	= resistensi faktor tahanan ujung tiang (0,75)
qc 	= tahanan ujung tiang
A 	= luas dasar penampang pondasi tiang
D 	= 1,5 - 3
JHP 	= jumlah hambatan pelekat
Q 	= panjang keliling pondasi tiang
FK 	= faktor keamanan sebesar 2,5
d. Tahanan Gesek Ultimit menurut Skempton
Qs = ∑ad.qc.As
ad = 0.2 + (0.98)qc
dengan:
Qs 	= Tahanan gesek ultimit (Ton)
Ad 	= faktor adhesi
qc 	= Kohesi tanah di sepanjang tiang (Kg/cm2)
As 	= Luas permukaan dinding tiang (cm2)
2.	Faktor Aman
Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, maka diperlukan untuk membagi kapasitas ultimit dengan faktor aman tertentu. Faktor aman ini perlu diberikan dengan maksud :
a. Untuk memberikan keamanan terhadap ketidakpastian metode hitungan yang digunakan.
b. Untuk memberikan keamanan terhadap variasi kuat geser dan kompresibilitas tanah.
c. Untuk meyakinkan bahwa bahan tiang cukup aman dalam mendukung beban yang bekerja.
d. Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal atau kelompok masih tetap dalam batas-batas toleransi.
e. Untuk meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam diantara tiang-tiang masih dalam batas toleransi.
Sehubungan dengan alasan butir (d), dari hasil banyak pengujian-pengujian beban tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang berdiameter kecil sampai sedang (600 mm), penurunan akibat beban bekerja (working load) yang terjadi lebih kecil dari 10 mm untuk faktor aman yang tidak kurang dari 2,5 (Tomlinson, 1977). Besarnya beban bekerja (working load) atau kapasitas tiang ijin (Qa) dengan memperhatikan keamanan terhadap keruntuhan adalah nilai kapasitas ultimit (Qu) dibagi dengan faktor aman (SF) yang sesuai. Variasi besarnya faktor aman yang telah banyak digunakan untuk perancangan pondasi tiang pancang, sebagai berikut :
a.	Tiang Pancang
Qu = 
Beberapa peneliti menyarankan faktor aman yang tidak sama untuk tahanan gesek dinding dan tahanan ujung. Kapasitas ijin dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:
Qu =  + 
Penggunaan faktor aman sebesar 1,5 untuk tahanan gesek dinding (Qs) yang lebih kecil dari faktor aman untuk tahanan ujung tiang (yaitu 3), karena nilai puncak dari tahanan gesek dinding tiang dicapai bila tiang mengalami penurunan 2 sampai 7 mm, sedang tahanan ujung (Qh) membutuhkan penurunan tang lebih besar agar tahanan ujungnya bekerja secara penuh. Jadi, maksud penggunaan faktor-faktor aman tersebut adalah untuk menyakinkan keamanan tiang dengan mempertimbangkan penurunan tiang pada beban kerja yang diterapkan.

3.	Kapasitas Tiang dari Rumus Dinamis
Hitungan kapasitas ultimit tiang secara dinamis didasarkan pada rumus tiang pancang dinamis. Rumus ini hanya berlaku untuk tiang tunggal.
Pada tanah-tanah yang plastis, seperti lempung lunak atau lanau halus, hubungan antara tahanan tiang sementara (sewaktu proses pemancangan) dan tahanan tiang permanen akibat beban yang diterapkan tidak menentu. Pada tanah-tanah ini, tahanan gesek tiang selama proses pemancangan sangat lebih kecil dibandingkan dengan tahanan gesek sesudah waktu yang lama. Namun, tahanan tiang terhadap pukulan dinamis jauh lebih besar daripada tahanan beban statis yang diterapkan pada periode waktu yang lama. Hal ini dapat mengakibatkan kesalahan dalam menggunakan rumus pancang tiang pada tanah-tanah yang bersifat plastis.
Berbagai cara telah dikerjakan untuk menentukan hubungan antara tahanan dinamis tiang selama pemancangan dengan kapasitas tiang terhadap beban statis (contohnya beban akibat beban struktur). Hubungan keduanya disebut rumus pancang tiang (pile driving formula). Hubungan antara tahanan-tahanan statis dan dinamis tiang seperti yang dinyatakan  dalam rumus pancang tiang harus tidak bergantung waktu, jika rumusnya tepat. Hal ini menyebabkan rumus tersebut tidak berlaku untuk tiang dalam tanah lempung. Oleh karena itu, umumnya, rumus pancang tiang tidak baik bila diterapkan pada tiang dalam tanah kohesif dan lebih tepat untuk tiang pada tanah granuler, seperti pasir dan kerikil.

a.	Pemancangan Tiang 
Tiang pancang dapat dipancang dengan setiap jenis palu, asalkan tiang pacang tersebut dapat menembus masuk pada kedalaman yang telah ditentukan atau rnencapai daya dukung yang telah ditentukan, tanpa kerusakan. Bilamana elevasi akhir kepala tiang parcang berada di bawah permukaan tanah asli, rnaka galian harus dilaksanakan terlebih dahulu sebelum pemancangan. Perhatian khusus harus diberikan agar dasar pondasi tidak tergangggu oleh penggalian di luar batas-batas. Kepala tiang pancang baja harus dilindurgi dengan bantalan topi atau mandrel dan kepala tiang kayu harus dilindungi dengan cincin besi tempa atau besi non-magnetik sebagairnana yang disyaratkan. Palu, topi baja, bantalan topi, katrol dan tiang pancang harus rnempunyai sumbu yang sama dan harus terletak  dengan tepat satu di atas lainnya. 
b.	Alat Pancang Pemukul Jatuh (Drop Hammer)
Pemukul jatuh (Drop hammer) merupakan palu berat vang diletakkan pada ketinggian tertentu di atas tiang. Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas palu tersebut kemudian dilepaskan dan jatuh rnengenai bagian atas tiang. Untuk menghindari tiang rnenjadi rusak akibat tumbukan ini pada kepala tiang dipasang semacam topi atau cap sebagai penahan energi shock absorbe, biasanya cap dibuat dari kayu. Palu dijatuhkan sepanjang alurnya. Pada bagian atas palu terdapat kabel yang berfungsi untuk menahan supaya palu tidak jatuh lebih jauh. 
Ukuran umum palu berkisar antara 250- 1500kg. Tinggi jatuh palu berkisar antara 1 sampai 7 rneter yang tergantung dari jenis bahan dasar pondasi. Jika diperlukan energi yang besar untuk memancang tiang pondasi maka sebaiknya menggunakan palu yang berat dengan tinggi jatuh yang kecil daripada palu yaug lebih ringan dengan tinggi jatuh yang besar. Pemakaian alat tipe ini membuat pelaksanaan pemancangan berjalan lambat, sehingga hanya cocok untuk pekerjaan pemancargan skala kecil. Jenis ini masih digunakan tetapi kebanyakan sekarang hammer digerakkan dengan mesin uap dan tenaga diesel. Dalam pekerjaan pemancangan tiang terdapat nama alat-alat, yaitu :
-  Anvil adalah bagian terletak pada dasar pemukul yang menerima benturan  dari ram dan mentransfernya ke kepala tiang.
-   Helmet atau drive cap (penutup pancang) adalah bahan yang dibuat dari baja cor yang diletakkan di atas tiang untuk rnencegah tiang dari kerusakan saat pemancangan dan juga menjaga As tiang sama dengan As pemukul.
-   Cushion (bantalan), adalah terbuat dari kayu keras atau bahan lain yang ditempatkan diantara penutup tiang dan puncak tiang untuk
      melindungi kepala tiang dari kerusakan dari tegangan yang berlebihan dan mempunyai pengaruh khusus pada gelombang tegangan yang timbul pada tiang selama pemancangan. Pemilihan bantalan yang sesuai mempengaruhi karakteristik pemancangan tiang, seberapa dalarn tiang dapat dipancang, daya dukungnya, dan lain-lain.
-   Ram adalah bagian pemukul yang bergerak ke atas dan ke bawah yang terdiri dari piston dan kepala penggerak (driving head).

Energi yang digunakan sama dengan tahanan tiang waktu pemancangan (driving resistance) dikalikan dengan perpindahan tiang. Jika energi yang masuk (energy input) telah diketahui, dapat diestimasikan besarnya energi yang hilang berdasarkan pada pengalaman. Dengan mengamati gerakan tiang waktu dipancang dapat ditentukan tahanan tiang waktu pemancangan. Energi yang dihasilkan oleh pemukul ditransformasikan sebagai gaya (Qu) yang menghasilkan penetrasi tiang sebesar s dan energi yang hilang sewaktu pemancangan (ΔE):
E = Qu.s + ΔE
Jika ΔE = Qu.C dan E = Wrh, dengan C = konstanta empiris untuk energy hilang sewaktu pemancangan, Wr = berat pemukul, h = tinggi jatuh pemukul. Maka persamaan yang terjadi:
Wrh = Qu.s + Qu C
Wrh = Qu (s + C)
Dengan persamaan ini diperoleh:
	
	Nilai C pada umumnya diambil 0.1” (0.254 cm) untuk pemukul dengan mesin tenaga uap dan 1” (2.54 cm) untuk pemukul yang dijatuhkan (drop hammer). Persamaan diatas merupakan formula pemancangan tiang yang disarankan oleh Sander (1851). Pada formula tersebut faktor aman (FS) diambil kira-kira 6. Setelah bertahun-tahun, rumus engineering news record (ENR) disempurnakan menjadi:
    
	Untuk nilai efisiensi (eh) dan nilai koefisien restitusi (n) dapat dilihat pada table berikut:
	Table 2.3 Nilai efisiensi (eh) (Bowles, 1977)
Type	Efisiensi (eh)	
Pemukul jatuh (drop hammer)
Pemukul aksi tunggal (single acting hammer)
Pemukul aksi dobel (double acting hammer)
Pemukul diesel (diesel hammer)	0.75 - 1.00
0.75 - 0.85
0.85
0.85 - 1	

Table 2.4 Koefisien restitusi (n) (ASCE, 1941)
Material	n	
Broomed wood
Tiang kayu padat pada tiang baja
Bantalan kayu padat pada tiang
Bantalan kayu padat pada alas tiang
Landasan baja pada baja (steel on steel anvil) pada tiang baja atau beton
Pemukul besi cor pada tiang beton tanpa penutup (cap)	0
0.25
0.32
0.40
0.50

0.40	

 

a.	 Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Danish
Qu =   
C1 = 
b.	 Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Janbu
Qu = 
ku = Cd 
c.	 Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Navy-Mc.Kay
Qu = 
C1  =  
Keterangan : 
A	= Luas Penampang Tiang (L2)
C	= Konstanta empiris energy hilang 
E	= Modulus Elastisitas (F/L2)  
eh	= Efisiensi Palu
Eh	= Energi pemukul (FL)
h	= Tinggi jatuh hammer (L)
S	= Penetrasi perpukulan (L) 
Wp	= Berat tiang (F)
Wr	= Berat hammer (F)

D.  Test PDA (Pile Driving Analyzer)
Tujuan pengujian dinamis ini secara sederhana adalah untuk mengetahui besarnya daya dukung ultimate tiang pancang tunggal yang dilakukan di lapangan dengan berbagai dimensi dan karateristik tiang yang telah ditentukan melalui perencanaan sebelumnya, baik untuk pemilihan tiang maupun lokasinya.
Adapun tujuan pengujian PDA ini secara luas adalah:

1. Daya Dukung Aksial Tiang
Penentuan daya dukung aksial tiang didasarkan pada karakteristik dari pantulan gelombang yang diberikan oleh reaksi tanah (lengketan dan tahanan ujung). Korelasi yang baik antara daya dukung tiang yang diberikan dari hasil PDA dengan cara statis yang konvensional telah diakui yang membawa pada pengakuan PDA sebagai metode yang sah dalam ASTM D-4945-1996. Meski demikian harus dicatat korelasi yang ditujukan dalam grafik didasarkan pada hasil pengujian jika daya dukung batas ( ultimate) dicapai baik dengan PDA Test maupun dengan pengujian statis yang konvensional.
2. Keutuhan Tiang
Kerusakan pada Pondasi tiang dapat terjadi karena beberapa hal antara lain pada saat pengangkatan tiang atau selama pemancangan tiang. Untuk tiang bor pengecilan penampang dan longsornya tanah adalah kerusakan yang paling umum dijumpai. Kerusakan ini dapat dideteksi dengan PDA. Berdasarkan ‘F’ (gaya) dan ‘V’ (kecepatan) yang terekam dari gelombang selama perambatannya sepanjang tiang lokasi dari kerusakan dapat dideteksi dan luas penampang sisa dari tiang dapat diperkirakan. Jika hanya keutuhan tiang saja yang dibutuhkan sebuah sub-sistem dari PDA yang disebut Pile Integrity Tester lebih ekonomis untuk digunakan dari pada uji PDA.
3. Efisiensi Palu Pancang
Pile Driving Analyzer ( PDA ) mengukur energi pemancangan aktual yang ditranfer selama pengujian. Karena berat palu pancang dan tinggi jatuh palu pancang dapat diketahui maka efisiensi enerji yang ditransfer dapat dihitung

Beban dinamik akibat tumbukan dari drop hammer pada kepala tiang, akan menimbulkan regangan pada tiang dan pergerakan relatif (relative displacement) yang terjadi antara tiang dan tanah di sekitarnya, menimbulkan gelombang akibat perlawanan atau reaksi tanah. Semakin besar kekuatan tanah, semakin kuat gelombang perlwanan yang timbul. Gelombang aksi maupun reaksi akibat perlawanan tanah akan direkam. Dari hasil rekaman, karateristik gelombang-gelombang ini dianalisa untuk menentukan daya dukung statik tiang diuji, berdasarkan Theory of Stress Wave Propagation On Pile (Case Method).
Saat ini pengujian PDA banyak dilakukan untuk pondasi tiang pancang seperti precast pile, steel piles dan spun piles, menggunakan palu dari alat pancangnya sendiri, sehingga sangat praktis dan ekonomis pengerjaannya. Pengujina PDA untuk tiang berdiameter besar dan daya dukung besar sangat menguntungkan, karena proses pengujian sangat singkat.
Untuk menghasilkan beban dinamik pada tiang, digunakan palu yang berfungsi sebagai alat tumbuk. Berat minimum dari palu yang akan digunkan ditentukan sebesar 1 % dari perkiraan daya dukung ijin tiang. Sebagai contoh. Untuk daya dukung ijin tiang direncanakan sebesar 500 ton dan diambil daya dukung batasnya 200 % dari daya dukung ijinnya, sebesar 1000 ton, maka berat minimum palu adalah 10 ton. Tinggi jatuh palu diambil 1 m sampai 2 m, dipilih ketinggian minimum berapa yang sudah menghasilkan output daya dukung batas tiang. Terbatasnya berat palu yang dipakai untuk pengujian tiang dengan PDA, menyebabkan pengujian tersebut banyak digunakan berbagai pihak. Besarnya daya dukung tiang ditentukan dari rekaman 1 gelombang tumbukan saja.
1.	Prosedur Pengujian Daya Dukung Tiang Tunggal dengan PDA
a.	Gelombang akibat tumbukan (impact wave)
Pengujian dinamis PDA dilakukan dengan menginterpretasikan gelombang satu dimensi (one dimentional wave) yang merambat pada media yang diuji, sehingga menghasilkan gelombang sesuai dengan kebutuhan pengujian. Pengujian PDA tiang pancang tunggal menggunakan alat tumbuk Drop Hammer 1.5 ton.
b.	Instrumen PDA
-	Strain Tranduser dan Accelerometer
Untuk mengukur regangan dan percepatan selama perambatan gelombang akibat tumbukan yang diberikan pada tiang. Strain Tranduser dan Accelerometer (dipasang masing-masing dua buah dikedua sisi tiang untuk mencegah tidak bekerjanya instrument pada saat penumbukan), berfungsi untuk merubah regangan dan percepatan menjadi sinyal elektronik, melalui kabel penghubung akan direkam oleh alat PDA. Dipasang atau dilekatkan pada permukaan bagian atas tiang dengan jarak lebih besar dari 1.5W – 2W dari ujung atas kepala tiang. Dimana W adalah lebar penampang tiang, untuk mendapatkan hasil rekaman yang baik.

Gambar 2.2 Strain Tranduser dan Accelerometer
-	Computer Laptop PDA
	Hasil pengukuran direkam dengan alat Computer PDA type PAX dari GRL USA dilapangan dan dianalisa dengan program CAPWAP.

Gambar 2.3 Computer Laptop PDA Model PAX
-	Pemasangan Instrument PDA
Sesuai ketentuan ASTM D 4945-96 maka pemasangan instrument Strain Tranduser harus dilakukan sedemikian rupa untuk menghindari pengaruh yang akan terjadi selama pemukulan. Sehingga pengaruh faktor momen dapat diabaikan, untuk mendapatkan nilai N aksial sebesar mungkin.
-	Pekerjaan Persipan 
Sebelum pengujian dilaksanakan, terlebih daulu dilakukan persipan untuk PDA dengan mencatat hal-hal yang perlu diperhatikan, yaitu: Pengeboran lubang pada tiang pancang untuk pemasangan Strain Tranduser dan Accelerometer.

Gambar 2.4 Pemasangan Strain Tranduser dan Accelerometer
-	Pelaksanaan Pengujian PDA
Tiang pancang uji diberi beberapa kali tumbukan, penumbukan diberhentikan jika telah diperoleh mutu rekaman cukup baik pada komputer dan energi tumbukan (EMX) relatif cukup tinggi. Kualitas rekaman yang baik tergantung dari beberapa faktor, yaitu:
▪ 	Pemasangan instrument terpasang cukup kuat pada tiang beton.
▪ Sistem eletronik komputer dengan efisiensi hammer yang digunakan.
Saat pengujian secara temporer dilakukan pengencangan ataupun pengecekan instrument Strain Tranduser dan Accelerometer. Nilai EMX tergantung pada nilai efisiensi hammer yang dipakai. Hasil uji dinamis PDA dianalisis lebih lanjut dengan program CAPWAP, didapat perbandingan kekuatan daya dukung tiang pancang dilapangan termasuk distribusi kekuatan friksi tanah di setiap lapisan tanah, tahanan ujung, tegangan  tiang dan lainnya.
2.	Efisiensi Tumbukan Hammer
Dari beberapa tumbukan pada tiang yang diuji, efisiensi transfer energi hammer mencapai 50% sampai dengan 63% dari energi potensial yang tersedia.
3.	Tegangan Tiang
Tegangan tekanan maksimum (CSX) dan tegangan tarik maksimum (TSX) yang terjadi pada tiang pancang yang diuji, diukur dekat kepala tiang pada saat pelaksanaan pangujian dilaksanakan.
4.	Daya Dukung Tiang
Dari hasil pengujian dinamis pada kondisi restrike, analisis daya dukung tiang pancang diperoleh dengan menggunakan program CAPWAP pada uji tiang.

5.	Langkah Analisis, Pengambilan Kesimpulan Rekomendasi
Hasil rekaman gelombang akibat tumbukan palu dianalisa lebih jauh dengan menggunakan Case Pile Wave Equation Analysis Program (CAPWAP) satu paket dengan PDA. Kombinasi rambatan gelombang pada tiang hasil rekaman PDA dan modelisasi tanah serta parameternya (Dumping factor, Quake, Material tiang) dan secara iterasi menentukan parameter tanah lainnya sehingga grafik gelombang iterasi (signal matching) memiliki korelasi yang baik dengan gelombang yang dihasilkan.
Analisa CAPWAP akan menghasilkan kurva penurunan tiang S versus beban dan distribusi gaya gesek dan tahanan ujung tiang. Kualitas pengujian PDA dapat dibandingkan melalui daya dukung ultimatenya dan melalui kurva penurunan tiang versus beban uji beban statik (CAPWAP.2008).
Setelah daya dukung ultimate diperoleh melalui analisis CAPWAP, perlu diingat bahwa daya dukung ultimate tiang pancang tersebut adalah daya dukung ultimate tanah pendukung tiang pancang tunggal pada saat dilakukan pengujian. Daya dukung ijin rencanana harus disesuaikan dengan daya dukung ijin bahan tiang yang digunakan.

E.  Kalendering
Secara umum kalendering digunakan pada pekerjaan pemancangan tiang pancang (beton maupun pipa baja) untuk mengetahui daya dukung tanah secara empiris melalui perhitungan yang dihasilkan oleh proses pemukulan alat pancang. Alat pancang disini bisa berupa diesel hammer maupun hidraulik hammer. Biasanya kalendering dalam proses pemancangan tiang pancang merupakan item wajib yang harus dilaksanakan dan menjadikan laporan untuk proyek. Sebagai tambahan selain kalendering dilakukan pengecekan dengan PDA test. Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung tanah dalam Ton. Untuk tambahan selain kalendering dilakukan pengecekan dengan PDA test. Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung tanah dalam Ton. 
Sebelum dilaksanakan kalendering biasanya juga dilakukan monitoring pemukulan saat pemancangan yaitu untuk mengetahui jumlah pukulan tiap meter dan total sebagai salah satu bentuk data yang dilampirkan beserta hitungan kalendering. Untuk itu sebelumnya tiang pancang yang akan dipancang diberikan skala terlebih dahulu tiap meternya menggunakan penanda misalnya cat semprot/philox. Untuk menghitungnya disediakan terlebih dahulu counter agar mudah dalam menghitung jumlah pukulan tiap meter dan totalnya.
Sebenarnya metode pelaksanaan kalendering hanyalah sederhana. Alat yang disediakan cukup spidol, kertas milimeterblock, selotip, dan kayu pengarah spidol agar selalu pada posisinya. Alat tersebut biasanya juga telah disediakan oleh subkontraktor pancang. Dan pelaksanannya pun merupakan bagian dari kontrak pemancangan. Pelaksanaanya dilakukan pada saat 10 pukulan terakhir. Kapan saat dilaksanakan kalendering adalah saat hampir mendekati top pile yang disyaratkan, Final Set 3 cm untuk 10 pukulan terakhir, atau bisa dilihat dari data bore log. Sebenarnya ada beberapa faktor lain tergantung kondisi dilapangan.
Tahapan pelaksanaanya yaitu:
1.	Saat kalendering telah ditentukan dihentikan pemukulannya oleh hammer.
2.	Memasang kertas millimeter block pada tiang pancang menggunakan selotip.
3.	Menyiapkan spidol yang ditumpu pada kayu, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas millimeter.
4.	Menjalankan pemukulan.
5.	Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta menghitung jumlah pukulan.
6.	Setelah 10 pukulan kertas millimeter diambil.
7.	Tahap ini bisa dilakukan 2-3kali agar memperoleh grafik yang bagus.
8.	Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer biasanya kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli.
9.	Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditandatangani kontraktor, pengawas, dan direksi lapangan untuk selanjutnya dihitung daya dukungnya.
F.  Hitungan Daya Dukung dengan Kalendering ( Rumus Hiley )
Kapasitas daya dukung tiang pancang dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus dinamis (Hiley). Sebenarnya dalam hitungan kalendering bisa digunakan rumus lain tapi saya menggunakan rumus hiley karena lebih sering digunakan. Berikut formulanya :
R =  x  
R         = Kapasitas daya dukung batas (ton)
W        = Berat palu atau ram (ton)
P         = Berat tiang pancang (ton)
H         = tinggi jatuh ram
S         = Penetrasi tiang pancang pada saat penumbukan terakhir, atau set (cm)
K         = Rata-rata Rebound untuk 10 pukulan terakhir (cm)
N         = Koefisien restitusi*
0,4-0,5  untuk palu besi cor, tiang beton tanpa helm
0,3-0,4 untuk palu kayu (landasan kayu)
0,25-0,3 untuk tiang kayu
Dari grafik kita ambil yang 10 pukulan atas. Didapatkan S dari 10 pukulan terakhir adalah 2cm. jadi S = 2/10 = 0.2 cm. Sedangkan reboundnya (K) ada 10. Diambilkan rata-rata K, dari grafik terbaca K sekitar : 0.9cm.
Untuk menentukan berat ram bisa dilihat pada spesifikasi alat. Biasanya dituliskan ram dengan cara melihat ring yang tampak saat pemukulan dan mengkonversikan ke table dan mengetahui jenis hammer yang dipakai misal K25 atau K35. Misalkan saat kalendering ring yang muncul E sedangkan tipe hammer K25 maka tinggi jatuh ram adalah 2.197 mm = 219,7 cm. Setelah itu daya dukung mendapatkan faktor koreksi yaitu: 
Efisiensi palu (ef) :	ef = 0,8-0,9  untuk diesel hammer
			ef = 0,7-0,9  untuk drop hammer
			ef= 0,7-0,85 untuk single/double acting hammer