Perhitungan pondasi dangkal

JURUSAN TEKNIK SIPIL– FT UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

HAND OUT REKAYASA PONDASI 1 PONDASI TELAPAK

REVISI JANUARI 2007

HANGGORO TRI CAHYO A.

SESI 1-2 : PEMILIHAN TIPE PONDASI

A. PENGANTAR Pada dasarnya, mata kuliah teknik pondasi mempelajari pemilihan dan pendesainan sistem struktur pondasi untuk suatu bangunan yang berbasis pada ilmu mekanika tanah dan struktur bangunan. Untuk pendesainan sistem pondasi yang aman dan ekonomis pada suatu bangunan, terkadang diperlukan keberanian dan sedikit keberuntungan karena sebenarnya tidak ada pakem harus memilih pondasi tertentu untuk jenis tanah dan beban tertentu. Pengalaman

dan

ketajaman

engineering

jugdement

merupakan

kunci

pemilihan pondasi yang sesuai dan bisa jadi setiap ahli pondasi akan memiliki desain yang berbeda untuk proyek yang sama.

”Desainkan pondasi yang aman dan ekonomis...”

Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

1

Secara umum, pondasi dikategorikan menjadi dua yakni : PONDASI DANGKAL ♦ Mentransfer reaksi tumpuan dari hasil analisis struktur pada kedalaman yang dekat dengan permukaan tanah. ♦ Perlu dilakukan penggalian, pengecoran pondasi dan menimbunnya kembali. ♦ Contoh : Pondasi pelat setempat, pondasi pelat menerus, pondasi pelat gabungan, pondasi rakit (raft/mat), pondasi sarang laba-laba dan cakar ayam. PONDASI DALAM ♦ Mentransfer beban reaksi tumpuan hasil analisis struktur, pada kedalaman yang cukup dalam. ♦ Dilakukan dengan pemancangan atau pengeboran ke dalam tanah. ♦ Contoh : Pondasi tiang pancang, pondasi borpile, dan pondasi sumuran. Terkadang dalam pendesainan struktur pondasi, penggunaan kombinasi pondasi seperti pondasi rakit di atas kelompok tiang pancang atau sumuran dilakukan untuk mendapatkan struktur pondasi yang aman dan ekonomis. Perbaikan tanah juga sering dilakukan untuk meningkatkan kapasitas dukung tanah. B. KRITERIA PEMILIHAN Secara praktis, pemilihan tipe pondasi sangat tergantung pada :

Hasil penyelidikan tanah, survey lapangan dan interpretasinya

Besarnya beban statis atau dinamis yang bekerja dan batasan deformasi

Biaya konstruksi dan kemudahan pelaksanaan di lapangan

Pertimbangan tingkat resiko kegagalan pondasi selama rencana umur bangunan.


2

Adapun tipe pondasi yang sesuai dengan hasil penyelidikan tanah berdasarkan pengalaman di lapangan :

Bila tanah pendukung pondasi terletak pada permukaan tanah atau 23 meter di bawah permukaan tanah, maka disarankan menggunakan pondasi dangkal dengan kedalaman minimum –1,0 meter. Pada kondisi khusus : a. Jika kondisi tanah berlereng perlu dilakukan perkuatan lereng agar tidak terjadi guling atau pergeseran pondasi akibat pergerakan tanah lateral. Perlu pengecekan terhadap faktor aman (SF) stabilitas lereng. b. Jika pengaruh gerusan cukup besar atau aksial tarik dan gaya horisontal yang cukup besar, dapat digunakan pondasi sumuran.

Bila tanah pendukung pondasi terletak pada kedalaman 3-10 meter di bawah permukaan tanah, maka disarankan menggunakan pondasi dangkal dengan perbaikan tanah atau pengakuan struktur,

pondasi

sumuran atau tiang mini.

Bila tanah pendukung pondasi terletak pada kedalaman lebih dari 10 meter di bawah permukaan tanah, maka disarankan menggunakan pondasi tiang (maks. 50 meter) atau tiang mini (maks. 25 meter, lebih dari 25 meter digunakan tiang mini apung). Penggunaan pondasi dangkal dengan perbaikan tanah kurang disarankan untuk struktur lebih dari dua lantai, atau struktur dengan jarak antar kolom cukup besar.


3

C. INTERPRETASI TANAH PENDUKUNG DARI HASIL SONDIR Sondir adalah salah satu alat pengujian penetrasi tanah di lapangan. Prinsipnya adalah memasukkan suatu batang baja dengan menekan, dan data yang dihasilkan merupakan perlawanan dari tanah yang ditekan. Sondir disebut juga static cone penetration test (CPT) yang berasal dari Belanda, Prancis, Swedia, Norwegia. Tetapi yang paling banyak digunakan dan telah distandarkan internasional adalah yang berasal dari Belanda. ♦

Beban

statik

menekan

batang

baja

dengan

ujung

standar

(konis/kerucut). ♦

Konis – tunggal (single cone), ganda (biconis) yang merupakan friction cone.

♦

Luas ujung cone (Ac) =10 cm2, luas selimut yang diukur (As) = 100-150 cm2.

♦

Perlawanan tanah terhadap conis : Perlawanan Ujung – Cone Resistance (qc) dalam kg/cm2 Perlawanan Selimut – Side / local friction (fs) dalam kg/cm2

♦

Pembacaan perlawanan setiap kedalaman 20 cm

♦

Hasil penyelidikan adalah grafik : Kedalaman Vs qc (cone resistance) Kedalaman Vs fs (friction resistance) Kedalaman Vs jumlah fs Kedalaman Vs Rf (friction ratio)

♦

Cara ukur : Pembacaan pertama adalah nilai qc dalam kg/cm2 Kemudian pembacaan kedua adalah nilai (qc + fs) dalam kg/cm2

♦

Cara Hitung : fs = [(qc + fs) – qc ] x (Ac / As) dalam kg/cm2 Rf = fs/qc x 100 dalam prosentase. ft = komulatif dari (fs x 20) untuk tiap pembacaan data, dalam kg/cm.


4

20 cm ft1 = 20.fs1

0

20 cm

ft2 = ft1+20.fs2

Ada lapisan lensa keras

Ada lapisan lensa lunak

qc 24 m

ft

Lapisan keras

Gambar 1. Contoh penggunaan sondir untuk pendugaan lapisan tanah. Kapasitas dukung tanah ijin secara praktis untuk tanah kohesif maupun non-kohesif diambil sebesar :

qa =

qc 40

dengan, qa = kapasitas dukung ijin netto dalam kg/cm2 qc = nilai rata-rata qc dari kedalaman Df +0,5B hingga Df + 2B dalam kg/cm2 B

= lebar pondasi telapak (dalam meter).

Df = kedalaman pondasi telapak. Penggunaan data sondir untuk penentuan jenis pondasi seringkali digunakan oleh praktisi. Berikut ini akan disajikan tipikal hasi penyondiran dari beberapa lokasi dan interpretasinya.


5

Bila dijumpai grafik conus resistance (qc) seperti di bawah ini, maka tanah keras seperti cadas atau tanah berbatu telah dijumpai.


6

Bila dijumpai grafik conus resistance (qc) seperti di bawah ini, maka pada tanah pendukung yang cukup baik berada di atas tanah lunak. Jika menggunakan pondasi dangkal perlu dipertimbangkan penurunan tanahnya.


7

Bila dijumpai grafik conus resistance (qc) seperti di bawah ini, maka pada tanah pendukung tidak dijumpai adanya tanah keras hingga pengujian sondir dihentikan. Jenis tanahnya dapat berupa lempung lunak dan bila qc sangat kecil dapat diabaikan, sehingga hanya dapat digunakan friction pile sebagai tiang apung.


8

Bila dijumpai grafik conus resistance (qc) seperti di bawah ini, maka tanah yang cukup keras seperti lempung kaku telah dijumpai pada kedalaman yang cukup dalam. Bila tanah cukup keras cukup tebal, maka dapat digunakan kombinasi end bearing pile dan friction pile.


9

Bila dijumpai grafik conus resistance (qc) seperti di bawah ini, dijumpai tanah yang berlapis-lapis sehingga kekuatan tanah meragukan dan mengalami kesulitan untuk menetapkan kapasitas dukung tanah yang aman dan ekonomis. Perlu pengalaman dan keberuntungan untuk penentuan kedalaman pondasi dangkal jika dijumpai grafik sondir yang sangat bervariatif untuk satu lokasi proyek.


10

D. PERBAIKAN TANAH PENDUKUNG Perbaikan tanah pendukung yang sering dilakukan untuk meningkatkan kapasitas dukung tanah adalah dengan cara perkuatan. Cara ini menambahkan sesesuatu benda kaku atau yang lebih kuat seperti benda alam/buatan kedalam lapisan tanah. Pemilihan benda alam atau buatan ini sangat bergantung pada jumlah ketersediaannya dilapangan dan biaya yang dibutuhkan untuk perbaikan tanah. D.1. Perbaikan tanah dengan Sirtu Jika lapisan tanah pendukung pondasi cukup baik (qc

rata2

= 20-25 kg/cm2) dan

tanah keras mencapai kedalaman 3-5 meter, penggunaan pondasi sumuran atau pancang akan menjadi kurang ekonomis. Untuk itu perbaikan tanah dengan mengganti tanah asli di bawah dasar pondasi dengan sirtu yang dipadatkan sedalam 100 cm dapat digunakan. D.2. Perkuatan Sistem Cerucuk Sistem perkuatan dengan kayu atau bambu cerucuk biasanya digunakan terutama pada tanah lunak. Sistem ini relatif murah namun hanya dapat dilakukan pada lapisan tanah selalu basah atau muka air selalu dipermukaan seperti pada proyek di daerah pantai. Cerucuk kayu atau bambu haruslah selalu terendam untuk menghindari pelapukan. Cerucuk kayu bakau atau bambu dipilih yang kuat dan bulat berdiameter sekitar 5 - 10 cm dengan panjang 2 - 5 meter. Pemancangan tiang cerucuk biasanya secara manual dengan jarak antara 10-30 cm atau kurang dari 3 x diameter cerucuk agar terjadi keruntuhan blok (block failure). D.3. Perkuatan dengan Balok Rib Tinggi Pada tanah pendukung yang cukup lunak, perbedaan penurunan antar kolom merupakan masalah yang seringkali dihadapi. Dari pendekatan struktural, penggunaan pelat pondasi konvensional dikombinasilkan dengan balok pengaku (rib) yang tinggi akan membentuk sistem pondasi dangkal yang sangat kaku dan dapat mendistribusikan beban kolom secara merata. Sehingga diharapkan Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

11

beda penurunan antar kolom masih dalam batas toleransi yang diijinkan. Namun demikian kekurangan dari

balok rib tinggi (misalnya 0,15 x 2 meter) adalah

kemungkinan kegagalan terhadap lipatan (lateral buckling), untuk itu balok rib disusun membentuk konfigurasi segi tiga yang di dalamnya diisi oleh

tanah

urugan yang dipadatkan yang sekaligus sebagai perbaikan tanah. Komposisi sistem pondasi dengan balok rib tinggi menggunakan material beton 30% dan tanah 70% sehingga dalam pondasi ini membuat tanah menjadi bagian dari struktur pondasi. Di Indonesia, sistem pondasi seperti ini telah dipatenkan oleh Ir. Ryantori dan Ir. Sutjipto dengan nama pondasi konstruksi sarang laba-laba (KSLL). Lisensi dan pengembangnnya dilakukan melalui PT. KATAMA SURYABUMI. Dengan mempertimbangkan total penurunan bangunan yang terjadi, pondasi KSLL mampu digunakan pada bangunan gedung 2-8 lantai yang berdiri pada tanah dengan kapasitas dukung tanah yang rendah (qallnet = 0,15-0,5 kg/cm2) dan tanah keras cukup dalam. Pondasi KSLL memiliki kelebihan antara lain dapat dikerjakan dengan padat karya dan ramah terhadap gempa karena mampu mengikuti gerakan gempa yang terjadi. Pondasi ini tidak disarankan untuk struktur gedung dengan jarak antar kolom yang besar atau adanya konsentrasi pembebanan pada kolom tertentu sehingga dapat mengakibatkan perbedaan penurunan yang signifikan.


12


13

SESI 3-4 : KAPASITAS DUKUNG TANAH PONDASI DANGKAL

A. STRUKTUR PONDASI DAN PERSYARATANNYA Struktur pondasi didefinisikan sebagai bagian dari bangunan bawah yang meneruskan beban di atasnya ke tanah pendukung. Pondasi mempunyai persyaratan tanah pendukung agar struktur dapat bekerja dengan baik. Persyaratan itu antara lain : STABILITAS →

Kapasitas dukung tanah pada pondasi di letakkan dan Kemampuan pondasi menahan gaya tarik (PullOut) Beban kolom

Kegagalan kapasitas dukung tanah

Tahanan geser Tegangan Normal

Gambar 2. Kegagalan kapasitas dukung tanah.


14

DEFORMASI

→ Batas penurunan tanah (S) dan batas perbedaan penurunan tanah (ΔS) Ada 3 (tiga) kategori umum kerusakan yang disebabkan oleh perbedaan kerusakan

penurunan fungsional

yakni

kerusakan

atau

kemampuan

arsitektural, layan

dan

kerusakan struktural. Untuk melihat tingkat keamanan struktur atas terhadap perbedaan penurunan, menurut Skempton dan MacDonald (1956) mendefinisikan 2 persyaratan yakni angular distorsion (Δ/L) dan perbedaan penurunan kolom maksimum (Δmax). Angular distorsion (Δ/L) didefinisikan sebagai perbedaan penurunan antara 2 (dua) kolom dibagi dengan jarak as ke as kolom. Berdasarkan studi yang dilakukan, retakan dinding pasangan bata pada struktur bangunan terjadi bila

Δ/L

melebihi 1/300. Kerusakan struktur pada kolom dan balok terjadi bila Δ/L melebihi 1/150. Sedangkan perbedaan penurunan kolom maksimum (Δmax) didefinisikan sebagai selisih penuruan terbesar dan terkecil yang terjadi pada sebuah bangunan. Retakan dinding pasangan bata pada struktur bangunan terjadi bila Δmax melebihi 32 mm. Kedua kriteria ini berlaku untuk gedung struktur baja dan beton bertulang dengan dinding pasangan bata tanpa pengaku diagonal. Menurut Sowers (1962) untuk struktur yang fleksibel seperti struktur baja dan pondasi yang kaku mampu menahan nilai yang lebih besar dari penurunan total dan perbedaan penurunan yang terjadi.


15

Dalam perhitungan penurunan dikenal :

•

Penurunan seketika (immediate settlement) diakibatkan oleh elastisitas tanah yang terjadi begitu pembebanan dilakukan dengan waktu berkisar dari 0 hari sampai kurang dari 7 hari. Umumnya terjadi pada tanah lanau dan pasir, atau tanah lempung dengan drajat kejenuhan (Sr < 90%)

•

Penurunan konsolidasi (consolidation settlement) diakibatkan oleh peristiwa keluarnya air dari ruang pori partikel tanah pada tanah lempung dengan drajat kejenuhan (Sr) 90%-100%.

Beban kolom Pondasi

Tanah termampatkan

Gambar 3. Penurunan pondasi akibat adanya penambahan beban kolom.

Agar syarat terpenuhi, biasanya perencana struktur mengusulkan menggunakan balok sloof untuk mengkakukan struktur. Namun untuk bangunan 5-6 lantai, sloof menjadi tidak ekonomis karena dimensinya dapat mencapai tinggi (h) 150 cm. SARAN : Perbaikan tanah dan pemilihan struktur pondasi yang tepat, dapat juga dilakukan agar syarat penurunan dan perbedaan penurunan terpenuhi. Sehingga nantinya sloof hanya direncanakan menahan beban aksial tarik dan tekan yang nilainya adalah 10% beban kolom.


16

B. KAPASITAS DUKUNG TANAH Kapasitas dukung ultimit (qult) didefinisikan sebagai tekanan terkecil yang dapat menyebabkan keruntuhan geser pada tanah pendukung tepat di bawah dan di sekeliling pondasi. q

Q General shear failure Local shear failure

q = Q/A Setlement

Punching shear failure

Gambar 4. Kemungkinan pola keruntuhan kapasitas dukung tanah dalam grafik penurunan vs q. Metode perhitungan untuk kapasitas dukung tanah antara lain :

•

Pendekatan rumus empirik pengujian tanah di lapangan (in situ test).

•

Uji pembebanan langsung di lapangan (full scale load test).

•

Uji pembebanan model pondasi telapak (Load tests on model footings).

•

Limit equilibrium analysis.

•

Pendekatan metode elemen hingga (FEM).


17

Menurut Versic (1963) Ada 3 pola keruntuhan kapasitas dukung tanah yakni, General Shear Failure

Kondisi kesetimbangan plastis terjadi penuh diatas failure plane.

Muka tanah disekitarnya mengembang (naik).

Keruntuhan (slip) terjadi di satu sisi sehingga pondasi miring.

Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas rendah (padat atau kaku).

Kapasitas dukung ultimit (qult) bisa diamati dengan baik.

Local Shear Failure

Muka tanah disekitar kurang berarti pengembangannya, karena cukup besar desakan ke bawah pondasi.

Kondisi kesetimbangan plastis hanya terjadi pada sebagian tanah saja.

Miring pada pondasi diperkirakan tidak terjadi.

Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas tinggi – ditunjukan dengan setlement yang relatif besar.

Kapasitas dukung ultimit sulit dipastikan sehingga sulit dianalisis, hanya bisa dibatasi setlementnya saja.


18

Punching Shear Failure

Terjadi jika terdapat desakan pada tanah di bawah pondasi yang disertai pergeseran arah vertikal disepanjang tepi.

Tak terjadi kemiringan dan pengangkatan pada permukaan tanah.

Penurunan relatif besar.

Terjadi pada tanah dengan kompresibiltas tinggi dan rendah jika pondasi agak dalam.

Kapasitas dukung ultimit tidak dapat dipastikan.

INGAT ! Cara keruntuhan secara umum tergantung pada kompresibilitasnya dan kedalaman pondasi relatif terhadap lebarnya.

Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi general shear failure,

b

q = γ.Df

Df

Gambar 5. Pembebanan pondasi dan bentuk bidang geser yang terjadi.


19

Biasanya pondasi tidak diletakan pada permukaan tanah, dan dalam praktek diasumsikan, tanah pada kedalaman Df hanya diperhitungkan sebagai beban yang menambah tekan merata q pada elevasi pondasi, hal ini disebabkan tanah diatas elevasi pondasi biasanya lebih lemah, khususnya jika diurug, daripada tanah pada tempat yang lebih dalam. Kapasitas dukung ultimit di bawah pondasi pelat menerus dapat dinyatakan dengan persamaan Terzaghi (1943), qult = c Nc + q Nq + ½ b γ Nγ

φ, c, γ nilainya diambil di bawah pondasi. dengan, q = γ.Df

γ nilanya diambil di atas elevasi pondasi. Untuk pondasi telapak bentuk bujur sangkar : qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.4 b γ Nγ Untuk pondasi telapak bentuk lingkaran : qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.3 b γ Nγ Perkembangan rumus setelah qult Terzaghi, Nc & Nq diambil nilainya dari Prandth (1921) – Reissner (1924), Nq = eπ.tan φ tan2 (45° + φ/2) Nc = ( Nq – 1 ) cot φ

π = 22/7 cot φ = 1/tan φ Sedangkan nilai Nγ diusulkan, Nγ = ( Nq – 1 ) tan 1.4 φ

Mayerhof (1963)

Nγ = 1.8 ( Nq – 1 ) tan φ

Hansen (1968)


20

Gambar 6. Hubungan φ dengan Nq,Nc,Nγ Terzaghi. Catatan :

Untuk lebih realistis setelah pengecekan terhadap qult (general shear failure), pondasi perlu dichek terhadap setlement (hasil lab).

Dapat juga hasil lab dibandingkan dengan uji lapangan (SPT atau CPT). Hasil qult lab biasanya lebih besar dari qult lapangan (pendekatan). Mengapa hasil qult lapangan nilainya lebih rendah ? karena teorinya hanya sederhana, tanah dibagi menjadi tanah kohesif dan non-kohesif.

Kondisi khusus, pada tanah non-kohesif c = 0 maka qult = q Nq + ½ b γ Nγ pada tanah kohesif φ = 0 maka Nc = 5.7, Nq=1, Nγ=0, qult = 5.7 c + q pondasi pada permukaan tanah Df = 0 maka qult = c Nc + ½ b γ Nγ


21

Perlu diketahui bahwa hasil-hasil perhitungan kapasitas dukung sangat peka terhadap nilai-nilai asumsi parameter kekuatan geser terutama untuk nilai φ yang tinggi. Akibatnya perlu dipertimbangkan

keakuratan

parameter-parameter

kekuatan

geser yang digunakan.

Beberapa alasan mengapa data hasil laboratorium mektan perlu di tinjau (jangan dipercaya langsung) :

Tingkat ketergangguannya.

Kondisi lapangan apa cukup baik.

Kondisi struktur tanah sample tidak dapat mewakili.

Kalau terdapat krikil dalam sample, krikil dibuang sehingga mungkin kapasitas dukung lapangan lebih besar dari lab.


22

C. PENGARUH AIR TERHADAP KAPASITAS DUKUNG TANAH. Air dapat mengurangi kapasitas dukung tanah hingga ½-nya (Terzaghi), untuk pasir pendapat ini terlalu kecil dan untuk lempung pendapat ini terlalu besar. Berdasar elevasi m.a.t terhadap pondasi nilai qult menjadi,

γb

0 ≤ D1 ≤ Df

D1 Df

γsat

D2

q = D1 γb + D2 γ’ qult = c Nc + q Nq + ½ b γ’ Nγ

γ’ = γsat - γ w b

D1 > Df, 0 ≤ d ≤ b γb

q = Df.γb Df

qult = c Nc + q Nq + ½ b γ Nγ

γ = 1/b [ γb.d + γ’ (b-d) ] d

γ’ = γsat - γ w

γsat

d >b Tidak ada pengaruh air.

Gambar 7. Pengaruh ketinggian muka air tanah terhadap besarnya kapasitas dukung tanah.

SARAN : Sebenarnya perlu juga koreksi nilai φ dan c selain nilai γ akibat adanya m.a.t, namun di lapangan dapat digunakan nilai φ dan c terlemah. Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

23

D. KAPASITAS DUKUNG TANAH DI ATAS TANAH BERLAPIS

Gambar 8. Bidang geser yang memotong lapisan tanah. Tanah tak padat di atas tanah yang lebih padat.

Jika tanah kurang padat lebih tebal – gunakan kapasitas dukung lapisan tsb.

Jika tanah kurang padat lebih tipis – pengaruh lapisan yang lebih padat.

Tanah lebih padat di atas tanah kurang padat.

Jika tanah lebih padat tebal – kapasitas dukung tanah yang lebih padat dan chek setlement lapisan kurang padat.

Jika tanah lebih padat tipis -- pertimbangkan patah pons (pada lap. Cadas) jika pondasi diletakan diatas lap.cadas sehingga gunakan kapasitas dukung lapisan kurang padat.


24

E. DEFINISI FAKTOR KEAMANAN (FS) Nilai F.S tidak ada batasannya, namun karena banyak ketidakpastian nilai φ dan c, maka secara umum F.S diambil minimum = 3 dengan pertimbangan tanah tidak homogen, dan tidak isotropis. Nilai FS berdasarkan keadaan tanah di bawah pondasi dan tingkat resiko keruntuhannya dapat diambil : FS = 2 digunakan untuk kasus keadaan tanah di bawah pondasi diketahui dengan baik dan resiko keruntuhan yang timbul mungkin tidak besar. FS = 3 digunakan untuk kasus keadaan tanah di bawah pondasi diketahui dengan baik dan resiko keruntuhan cukup tinggi. FS = 4 digunakan untuk kasus keadaan tanah di bawah pondasi tidak diketahui dengan baik dan resiko keruntuhan cukup tinggi. Tiga definisi kapasitas dukung ijin pada pondasi dangkal, Gross Allowable Bearing Capacity. qall = qult / FS Diharapkan tidak akan terjadi kegagalan bearing capacity (bukan kegagalan setlement), beban yang bekerja pada pondasi :

Beban Hidup (WL)

Beban Mati (WD)

Berat Sendiri Pondasi (WF)

Berat Tanah di atas Pondasi (WS)

[ WL + WD + WF + WS ] ≤ qall A


25

Net Allowable Bearing Capacity Beban tambahan yang diijinkan persatuan luas selain berat sendiri tanah

( tegangan yang telah ada ) pada level dasar pondasi.

qult(NET) = qult - q qall(NET) = qult(NET) / FS dalam praktek qall(NET) digunakan terhadap beban bangunan diatas saja, berat pondasi dan tanah diatasnya dianggap berat tanah saja. [ WL + WD ] ≤ qall(NET) A Secara teoritis jika Wbangunan = Wtanah yang digali , maka penurunan tidak terjadi. Gross Allowable Bearing Capacity dengan faktor aman pada kuat geser tanah. Hanya untuk memuaskan dan jarang digunakan. Cd = C / FS tan φd = tan φ / FS qall = Cd Nc + q Nq + ½ b γ Nγ FS pada penyelesaian ini antara 2-3 kira-kira sama dengan hasil SF 34 untuk dua metode sebelumnya. Catatan :

qult belum memperhatikan setlement, jadi FS bisa 4,5,.. untuk mencover setlement.

Jika menggunakan rumus qult setlement yang terjadi 5-25% x b untuk tanah pasir dan 3-15% pada tanah lempung. Pondasi Mat / Raft memiliki setlement relatif besar karena b besar.


26

CONTOH 1 : HITUNG KAPASITAS DUKUNG TANAH Hitung besarnya kapasitas dukung ijin tanah (qallNET), jika diketahui lebar pondasi (B) rencana diasumsikan 1,6 meter dan data tanah berdasarkan hasil penyelidikan tanah seperti Gambar C1.1 dan Tabel C1.1. Tabel C1.1. Soil Properties dan Hasil Direct Shear Depth

GS

(m)

w

γd

(%)

(ton/m3)

γb

e

S

(ton/m3)

γsat*)

c

ϕ

(ton/m3)

(kg/cm2)

(°)

-1.0

2,015

39,41

1,123

0,794

1,566

1

1,566

0,16

15

-2.0

2,020

37,88

1,144

0,765

1,578

1

1,578

0,15

15

-3.0

2,165

33,27

1,259

0,720

1,677

1

1,677

0,03

15

-4.0

2,170

39,48

1,167

0,859

1,628

1

1,628

0,03

14

-5.0

2,175

42,83

1,126

0,931

1,608

1

1,608

0,03

15

*) Pada kondisi S=1 (tanah jenuh) besarnya γsat = γb.

±0.00 m

±0.00 m

LAPISAN 1 γb1 = 1,566 ton/m3

LEMPUNG PADAT

-2.00 m

-2.25 m -2.75 m

-2.25 m LAPISAN 2 γsat = 1,608 ton/m3 c = 0,03 kg/cm2 φ = 14°

PASIR HALUS BERLANAU DAN BERKULITKERANG

-5.00 m

-5.00 m

(a)

(b)

Gambar C1.1. (a) Penampang soil profile dan (b) Simplifikasi soil profile untuk analisis pondasi.


27

A. PERHITUNGAN TEGANGAN IJIN TANAH Lebar pondasi (B) = 1,6 meter Kedalaman pondasi (Df) = 2 meter Nilai faktor kapasitas dukung tanah Terzaghi pada Tabel C1.2., untuk nilai φ = 14° : Nc=12,11 Nq=4,02 Nγ=2,23 q = γb1. Df = 1,566 . 2 = 3,132 ton/m2

⎯γ = 1/B (γ.d + (γsat – 1)(B-d)) = 1/1,6 (1,566.0,25 + (1,608 – 1)(1,6 – 0,25)) = 0,7577 ton/m3 qult = 1,3.c.Nc + q.Nq + 0,4.b.⎯γ.Nγ = 1,3.0,03.12,11 + (3,132/10).4,02 + 0,4.160.(0,7577/1000).2,23 = 0,47229 + 1,259064 + 0.108 = 1,84 kg/cm2 Faktor aman (FS) = 3 qallNET = (qult-q)/FS = (1,84 – (3,132/10)) / 3 = 0,50 kg/cm2 Besarnya tegangan ijin yang dapat digunakan untuk mendesain pondasi adalah qallNET = 0,5 kg/cm2.


28

Tabel C1.2. Nilai-nilai faktor kapasitas dukung tanah Terzaghi.

φ

Nc

Nq

Nγ

0

5.70

1.00

0.00

2

6.30

1.22

0.18

4

6.97

1.49

0.38

6

7.73

1.81

0.62

8

8.60

2.21

0.91

10

9.61

2.69

1.25

12

10.76

3.29

1.70

14

12.11

4.02

2.23

16

13.68

4.92

2.94

18

15.52

6.04

3.87

20

17.69

7.44

4.97

22

20.27

9.19

6.61

24

23.36

11.40

8.58

26

27.09

14.21

11.35

28

31.61

17.81

15.15

30

37.16

22.46

19.73


29

F. KAPASITAS DUKUNG TANAH IJIN DARI DATA SONDIR Untuk Jenis Tanah Non-Kohesif Persamaan kapasitas dukung ijin netto Mayerhof (1956) dalam Bowles (1996) dengan besar penurunan 25 mm : Untuk B ≤ 1,2 meter

qa =

qc 30

Untuk B > 1,2 meter

q ⎛ 0 ,3048 ⎞ qa = c ⎜1 + ⎟ 50 ⎝ B ⎠

2

dengan, qa = kapasitas dukung ijin netto dalam kg/cm2 qc = nilai rata-rata qc dari kedalaman Df +0,5B hingga Df + 2B dalam kg/cm2 B

= lebar pondasi telapak (dalam meter).

Df = kedalaman pondasi telapak.

Bowles (1996) merekomendasikan nilai qa pada persamaan (2.16) dan (2.17) dikalikan dengan 1,5.kd menjadi : Untuk B ≤ 1,2 meter

qa =

qc

20

.kd


30

Untuk B > 1,2 meter 2 q ⎛ 0,3048 ⎞ qa = c ⎜ 1 + ⎟ kd 33 ⎝ B ⎠ dengan, kd = 1 + 0 ,33

.Df B

≤ 1 ,33

Untuk Jenis Tanah Kohesif Pendekatan Schmertmann (1978) untuk mencari kapasitas dukung ultimit pondasi telapak hanya sesuai untuk Df/B ≤ 1,5 : qu = 5 + (0,34 . qc) qs = qu / SF dengan, qu

= kapasitas dukung ultimit dalam kg/cm2.

qs

= kapasitas dukung aman dalam kg/cm2.

qc

= nilai rata-rata qc dari kedalaman Df + 0,5B hingga Df + 1,1B dalam kg/cm2

B

= lebar pondasi telapak.

Df

= kedalaman pondasi telapak.

SF

= faktor aman.


31

SESI 5-7 : DESAIN DAN ANALISIS PONDASI TELAPAK

A. PERSYARATAN UMUM PONDASI Dalam mendesain pondasi telapak, yang perlu diperhatikan adalah :

Kedalaman Cukup untuk menjamin tidak ada desakan dari tanah (tidak bergeser) [ min.60 DF cm], bebas dari perubahan musim/gangguan alam [min. 1 m] atau di bawah level scouring dan tanah organik.

Toleransi turunan 2,5 cm dan harus bersama

Sistem pondasi aman terhadap geser, guling, kapasitas dukung tanah/setlement dan longsor massa pada daerah berbukit (banyak parameter yang tidak diketahui).

Pondasi aman terhadap bahan-bahan reaktif (awet), tidak boleh retak dan tidak boleh melentur berlebihan.

Pondasi ekonomis baik dalam tinjauan struktur maupun pelaksanaan.

Pondasi ramah lingkungan (tidak menarik bangunan sekitar akibat setlement).

Pondasi fleksibel terhadap kondisi sekitar (perencana harus meninjau kondisi lapangan sebelum mendesain pondasi)

B. ASPEK YANG PERLU DIPERHATIKAN Air Tanah (m.a.t) Berdampak terhadap kapasitas dukung, stabilitas keseluruhan, ganguan dewatering (mengeringkan sumur tetangga), dan teknik pelaksanaan (lempung becek diinjak-injak pekerja secara berlebihan dapat merusak kap. dukung tanah)


min 1-1,5 max 2-3

32

Gambar 9. Proses dewatering dan gangguan yang akan ditimbulkan. Podasi bisa miring pada tanah granular terendam air akibat gerusan pada dasar pondasi. Sehingga disarankan jangan dibawah m.a.t atau dengan teknik pelaksanaan yang baik. Pondasi Baru Dekat dengan Pondasi Lama Pondasi lama akan terbawa turun lama

baru

juga akibat beban pondasi baru. Solusinya dengan pengaturan jarak yang cukup (sebaran beban 1:1) atau gunakan sheet pile.

d

Suku ke-2 kapasitas dukung tanah akan hilang, sehingga kapasitas

lama baru

dukung menjadi berkurang. Solusi dengan pengaturan jarak yang cukup (sebaran 1:1) atau gunakan sheet pile/buis beton.


33

Volume konstan akan menggesar lama baru

tanah secara lateral dan bangunan kecil akan terdorong ke samping. Dapat juga bangunan kecil akan terbawa turun. Jika bangunan besar turun 5 cm biasa saja, tetapi kalau bangunan kecil bagaimana ? Solusi buat pondasi pile hingga lapisan keras/lap batuan.

Gambar 10. Penentuan jarak pondasi lama dan pondasi baru.

Berkatian dengan Aliran Air (erosi)

Dasar pondasi harus dibawah pengaruh gerusan.

Gambar 11. Penggerusan pada dasar pondasi pada sungai setelah terjadinya hujan.


34

Pondasi diatas tanah pasir yang tidak padat Masalah yang timbul adalah setlement, erosi air baik dipermukaan maupun didalam tanah. Untuk mencegah dampak erosi permukaan diperlukan kedalaman pondasi yang cukup, namun untuk erosi yang ada dalam tanah diusahakan jangan ada pemompaan atau aliran air. Gambar 12. Rembesan air akan merusak kestabilan pondasi.

Pondasi diatas tanah ekspansif

hujan

Relatif kering

Pondasi terdorong masuk

Relatif basah

kering

Lantai terangkat

Gambar 13. Pengaruh kembang susut pada tanah ekpansif.


35

Sifat tanah ekspansif : pada saat basah mengembang dan pada saat kering tanah menyusut baik ke arah vertikal (dominan) maupun horisontal. Solusi : Mengganti tanah dengan tanah yang baik, perbaikan tanah dengan bahan kimia (semen/kapur), pengontrolan kadar air agar tidak terjadi penyusutan dan pengembangan. Untuk pondasi telapak disarankan mengganti lapisan ekspansif dengan jenis tanah yang tidak ekspansif.

Tanah Timbunan tidak ekspansif

1-3 meter

Ekspansif soil

Pasir 2V : 1H

Gambar 14. Alternatif perbaikan tanah pendukung untuk tanah ekpansif. C. ANALISIS PONDASI PELAT SETEMPAT Pembebanan Pondasi :

Beban terbagi rata (q)

Gaya vertikal (Q) sentris maupun eksentris.

Gaya horisontal (H)

Momen (M)

Kombinasi

Asumsi Analisis :

Pelat pondasi dianggap kaku sempurna.


36

Gambar 15. Retak menyebabkan perlemahan sehingga pelat tidak boleh melengkung tetapi hanya bisa miring.

Besar teknanan pada setiap titik berbanding langsung dengan deformasi yang terjadi (linear elastis).

Tanah tidak dapat menahan tarik.

Tanda σtekan (+) dan σtarik (-).

Jenis beban : 1. Beban Merata q σ

Beban merata (q) = Beban tanah terbagi rata (q1) + Berat sendiri pelat pondasi (q2). Tegangan tanah akibat beban yang bekerja (σ) = q Didalam praktek γ kolom beton = γ tanah diatas pondasi


37

2. Beban gaya vertikal sentris Beban bekerja pada pusat luasan dasar pondasi.

Q

Tegangan tanah akibat beban yang bekerja (σ) = Q / A dengan,

σ

A = luas dasar pondasi [m2]. Q = beban vertikal sentris [kN]. Jika berat sendiri pelat pondasi

L

dan berat tanah diatas pondasi diperhitungkan maka, σ = Q / A + q B

My 3. Analisis Beban Momen x+

o

O = pusat dasar

σ-

R

o

pondasi. Momen berputar terhadap titik O.

σ+

R B’

Lebar pondasi (B) searah sumbu x. Momen searah jarum jam tanda (+) jika

y+ o

x+

L

sumbu x dan y positif di sebelah kanan titik O. Momen berputar mengelilingi sumbu y

B

adalah My. Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

38

MR = R . B’ R = ½.(½ B).σ. L = ¼ BL σ B’ = 2. 2/3. (½ B) = 2/3 B MR = ¼ BL σ . 2/3 B = 1/6 B2 L σ Mbeban = Mreaksi

σ = ± My/(1/6 B2 L) = ± 6.My/( B2 L ) Kombinasi beban vertikal sentris dengan momen My merupakan penjumlahan aljabar,

σ = Q/A ± 6.My/( B2 L )

Q My x+

o - 6.My/(B2.L)

6.My/(B2.L) + Q/A = σmin σmax

Dengan x positif di kanan titik O, reaksi disetiap titik yang jaraknya x dari titik O adalah, σ = Q/A + My. x/Iy = Q/A + My. x/(1/12.B3L), dengan A = B.L.


39

Secara umum, Tegangan maksimum pada x=B/2

σmax = Q/A + My. x/Iy = Q/A + 6.My/(B2L) ≤ qall Tegangan minimum pada x= - B/2

σmin = Q/A + My. x/Iy = Q/A - 6.My/(B2L) ≥ 0 Jika kombinasi pembebanan adalah q, Qsentris, Mx(+), My(+) maka tegangan di bawah luasan dasar pondasi pada koordinat –B/2 ≤ x ≤ σmax

B/2 dan –L/2 ≤ y ≤ L/2 adalah, My o

Mx

L

σmin B

σ(x,y) = Q/A + My. x/Iy + Mx. y/Ix + q = Q/(B.L) + My. x/(1/12.B3L) + Mx. y/(1/12.L3B) + q Tegangan maksimum pada x=B/2, y=L/2

σmax = Q/(B.L) + 6.My/(B2L) + 6.Mx/(L2B) + q ≤ qall Tegangan minimum pada x= - B/2, y= - L/2

σmin = Q/(B.L) - 6.My/(B2L) - 6.Mx/(L2B) + q ≥ 0


40

Jika Q memiliki eksentrisitas (ex) terhadap O maka, My = Q.ex

ex

Q

Q o

x+

o

My x+

Dengan eksentrisitas (exn) positif di kanan titik O maka

ΣQn = Q1 + Q2 + … + Qn ΣMy = Q1.ex1 + Q2.ex2 + … + Qn.exn

Q1

Q2

ΣQ

ex1 ex2

ΣMy x+

o

x+

o

Persyaratan eksentrisitas (ex) maksimum agar tidak terjadi tegangan tarik pada tanah,

Q

ex

My

o

x+

Q

o

x+

ex = My/Q (+/-) maka tegangan tanah di bawah dasar pondasi akibat beban menjadi,

σ = Q/(B.L) ± 6.My/(B2L) = Q/(B.L) ± 6.(Q.ex)/(B2L) = Q/(B.L) (1 ± 6.ex/B) Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

41

agar tidak jadi tegangan tarik pada tanah maka nilai σmin dibatasi, 0 ≤ σmin

1/6B

≤ Q/(B.L) (1 - 6.ex/B)

Q

o

6.ex/B ≤ 1 ex ≤ B/6

x+ σmax = 2Q/(B.L)

Kondisi umum

σ(x,y) = Q/(B.L) (1 ± 6.ex/B ± 6.ey/L) + q Syarat :

B/6

σmax ≤ qall σmin ≥ 0 L/6

o

L

Agar hanya terjadi tegangan tekan pada dasar luasan pondasi maka ex dan ey haruslah terletak pada daerah

B

yang diarsir. Jika terdapat beban horisontal (H) setinggi h dari dasar luasan pondasi maka, My = H. h

Q

Q H

My

h o


x+

o

x+

42

CONTOH 1 : PONDASI TIDAK SIMETRIS Hitunglah tegangan yang terjadi pada dasar pondasi seperti Gambar C1.1., jika besarnya beban aksial kolom akibat beban hidup dan mati (P) = 4 Ton. 4 Ton A

120

Kolom 30x30

t=25 cm

25

30 100

A

120

60

30 POTONGAN A-A

Gambar C1.1. Bentuk pondasi yang akan dianalisis. Cek apakah tegangan yang terjadi pada dasar pondasi masih dibawah tegangan ijin tanah (qallNET), jika diketahui qallNET = 0,5 kg/cm2. A. PERHITUNGAN TEGANGAN TANAH DI BAWAH DASAR PONDASI A.1. PERHITUNGAN TITIK BERAT PONDASI Y Kolom 30x30

Gambar C1.2.

120

1

2

0 100

Pembagian luasan pondasi.

3 30

X

60


43

⎯x = A1.⎯x1 + A2.⎯x2 + A3.⎯x3 A = (1,2.1,0).0,5 + (0,6.0,3).1,3 + (1/2.0,6.0,9).1,2 = 1,158 = 0,7 m (1,2.1,0) + (0,6.0,3) + (1/2.0,6.0,9)

1,65

⎯y = A1.⎯y1 + A2.⎯y2 + A3.⎯y3 A = (1,2.1,0).0,6 + (0,6.0,3).0,15 + (1/2.0,6.0,9).0,6 = 0,909 = 0,55 m (1,2.1,0) + (0,6.0,3) + (1/2.0,6.0,9)

1,65

A.2. PERHITUNGAN EKSENTRISITAS KOLOM TERHADAP TITIK BERAT PONDASI P = 4 Ton Y 120 I

0

X III II

100

30

60

Gambar C1.3. Letak titik berat podasi. ex = 0,85 – 0,7 = 0,15 m ey = 1,05 – 0,55 = 0,5 m


44

A.3. PERHITUNGAN MOMEN YANG BEKERJA PADA TITIK BERAT PONDASI P = 4 Ton Y 120 I

0

X III II

100

30

60

Gambar C1.4. Momen yang terjadi pada titik berat pondasi Mx = Pkolom.ey = 4,0.0,5 = 2,0 ton.m My = Pkolom.ex = 4,0.0,15 = 0,6 ton.m A.4. PERHITUNGAN MOMEN INERSIA DASAR PONDASI Ix = 1/12.b1.h13 + 1/12.b23.h2 + 1/36.b3.h33 + A1.(ey1)2 + A2.(ey2)2 + A3.(ey3)2 = 1/12.1.1,23 + 1/12.0,33.0,6 + 1/36.0,6.0,93 + (1,2.1).(0,05)2 + (0,6.0,3).(0,4)2 + (1/2.0,6.0,9).(0,05)2 = 0,189975 m4 Iy = 1/12.b13.h1 + 1/12.b2.h23 + 1/36.b33.h3 + A1.(ex1)2 + A2.(ex2)2 + A3.(ex3)2 = 1/12.13.1,2 + 1/12.0,3.0,63 + 1/36.0,63.0,9 + (1,2.1).(0,2)2 + (0,6.0,3).(0,6)2 + (1/2.0,6.0,9).(0,5)2 = 0,2911 m4


45

A.5. PERHITUNGAN TEGANGAN YANG TERJADI DI DASAR PONDASI

σ = P/A + Mx/Wx + My/Wy = P/A + Mx.y/Ix + My.x/Iy = 4,0/1,65 + (2,0.y)/0,189975 + (0,6.x)/0,2911 ton/m2

E

D Y

120

0

X

C

A

B

30

60

100

Gambar C1.5. Posisi titik yang ditinjau untuk pengecekan

Tabel C1.2. Tegangan yang terjadi pada dasar pondasi Titik

σ (ton/m2)

x (m)

y (m)

A

-0,7

-0,55

-4,8 < 0

B

0,9

-0,55

-1,51

C

0,9

-0,25

1,647

D

0,3

0,65

9,88 > qallNET (=5 ton/m2)

-0,7

0,65

7,82

E 2

2

1 kg/cm = 10 ton/m Kesimpulan :

Tegangan di bawah dasar pondasi (σ) = 0,988 kg/cm2 > qallNET dan

σ < 0

sehingga pondasi tidak memenuhi syarat aman.


46

CONTOH 2 : ANALISIS PONDASI TELAPAK GABUNGAN Sebuah pondasi telapak gabungan seperti pada Gambar C3.1, berada di atas tanah pendukung dengan qallNET = 15 ton/m2. Beban yang dipikul oleh pondasi yang berupa kombinasi beban mati dan beban hidup. Y

P1 K1

A

± 0.0 A

- 2.0 400

100

100

POTONGAN A-A BALOK RIB 25/50

Dimensi kolom 30 cm x 30 cm K2

Dimensi alas pondasi :

B=2m L=8m

Beban Kolom K1 : P1 300

= 50 ton

Mx1 = -1 ton.m Beban Kolom K2 : P2

= 70 ton

Mx2 = 1.2 ton.m Beban Kolom K3 :

K3 85

P3 X

100

= 40 ton

Mx3 = -0.8 ton.m

100

Gambar C2.1. Pondasi Gabungan Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

47

Jika berat sendiri struktur pondasi tidak diperhitungkan dalam perhitungan tegangan tanah di bawah pondasi,

Hitunglah tegangan tanah di bawah pondasi dan cek stabilitas terhadap kapasitas dukung tanah.

Desainlah ulang pondasi seekonomis mungkin.

JAWAB : 1. Perhitungan tegangan tanah di bawah dasar pondasi dan pengecekan terhadap tegangan ijin tanah qallNet. A. Perhitungan Letak Resultan Beban Letak resultan PTotal terhadap titik A (Gambar C2.2) PTotal = P1 + P2 + P3 = 160 ton r

= -P1.0,15 -P2.4,15 -P3.7,15+Mx1+Mx2+Mx3 PTotal = 3,65375 meter

B. Eksentristas Beban terhadap Titik O y

= L / 2 = 4 meter

ey

= y-r = 0,34625 meter

C. Perhitungan Tegangan Tanah MxTotal = PTotal.ey = 55,4 ton.m A = B.L = 2.8 = 16 m2 Ix = 1/12.B.L3 = 85.3333 m4


48

σ

± MxTotal.⎯y

= Ptotal A

Ix

= 10 ± 2,5968

σmax

= 12,5968 ton/m2 < qallNET …. OK

σmin

= 7,4032 ton/m2 > 0 ….. OK A K1

r 400 Y PTotal ey

X

0 K2

300

K3 85

Gambar C2.2. Letak Eksentrisitas PTotal

100

100


49

2. Redesign dimensi pondasi seekonomis mungkin.

K1

Untuk

mendesain

ekonomis,

maka

pondasi letak

yang

resultan

lebih PTotal

diusahakan berhimpit dengan titik pusat pondasi (O). Dalam kasus ini, panjang pondasi (L) dikurangi hingga titik O agak berimpit dengan titik PTotal. Agar syarat qallNet

400

terpenuhi maka lebar pondasi (B) dapat disesuaikan.

Y

ey

Misalnya jika panjang pondasi (L) dikurangi

PTotal 0

X K2

menjadi 7,30. A. Eksentristas Beban terhadap Titik O menjadi : y = L / 2 = 3,65 meter

300

eybaru = y - r = 0,00375 meter B. Perhitungan Tegangan Tanah K3

15 75

75

Dari hasil coba-coba dihasilkan lebar pondasi (B) = 1,5 meter, MxTotal = PTotal.eybaru

Gambar C2.3. Redesain Pondasi

= 0,6 ton.m Abaru = B.L = 1,5.7,3 = 10,95 m2 Ixbaru = 1/12.B.L3 = 48,627 m4


50

σ

= Ptotal Abaru

± MxTotal.⎯y Ixbaru

= 14,612 ± 0,045

σmax = 14,657 ton/m2 < qallNET …. OK σmin = 14,567 ton/m2 > 0 ….. OK Kesimpulan : Dimensi pondasi 1,5m x 7,3m dapat digunakan.


51

CONTOH 3 : Analisis dan Desain Strap Footing Analisislah tegangan di bawah dasar pondasi, jika diketahui : Y 3,00

2,50

Kolom K1 : Beban P1 = 70 ton

2,00 A

K2

K1

X

Momen M1 = 7 ton.m

2,50

Dimensi kolom 30/30 P1

P2

Kolom K2 :

Kolom K2

Kolom K1

Beban P2 = 90 ton Momen M2 = -8 ton.m

Balok 25/50

Dimensi kolom 40/40

6,00

Tebal pelat pond (th) = 0,4 m Teg ijin (qAll) = 22 ton/m2 1. Chek tegangan tanah di bawah pondasi terhadap Teg ijin (qAll). 2. Desainlah ulang pondasi seekonomis mungkin. JAWAB : 1. Setiap kolom seolah-olah memiliki pondasi pelat sendiri, dan digabung dengan balok kaku sehingga menjadi satu kesatuan pondasi. A. Letak Resultan Ptotal (terhadap titik A) R = P1.0,15 + P2.6,15 + M1 + M2 P1 + P2 = 3,51875 m


52

B. Titik Berat Luasan Dasar Pondasi (terhadap titik A) A1 = 2,5.2 = 5 m2 A2 = 2,5.3 = 7,5 m2 x = A1.1,25 + A2.6,15 A1 + A2 = 4,19 m

P1

P2

ex

R A

Kolom K2

PTOTAL

Kolom K1

O x 6,00

Gambar C3.1. Posisi titik berat pondasi (0) dan resultan PTOTAL (R).

C. Eksentrisitas Resultan PTOTAL terhadap Titik Berat Pondasi ex = R - x = - 0,67125 m (angka negatif menunjukkan bahwa ex ada di sisi kiri dari O seperti pada Gambar 4.1) D. Perhitungan Tegangan Di Dasar Pondasi PTOTAL = P1 + P2 = 160 ton MYTOTAL = PTOTAL. ex = -107,4 ton.m


53

Kolom K2

Kolom K1

O ½.L1

e1

e2

½.L2

6,00

Gambar C3.2. Posisi titik berat pondasi (0) dan resultan PTOTAL (R). e1 = ½.L1 - x = - 2,94 meter e2 = 6,15 - x = 1,96 meter Iy

= 1/12.2.2,53 + 1/12.2,5.33 + A1.e12 + A2.e22 = 80,259 m4

xmin = e1 - ½.L1 = - 4,19 meter xmaks = e2 + ½.L2 = 3,46 meter q = th. γbeton = 0,96 ton/m2 A = A1 + A2 = 12,5 m2

σmaks = PTOTAL + MyTOTAL.Xmin + q A

Iy

= 19,36 ton/m < qAll 2

… OK

σmin = PTOTAL + MyTOTAL.Xmaks + q A

Iy

= 9,129 ton/m > O 2

..OK

2. Untuk mendesain ulang agar ekonomis, usahakan titik berat luasan pondasi (O) berhimpit dengan resultan PTOTAL (R). A. Tentukan Luasan Total Pondasi (A) Amin = PTOTAL qAll - q = 7,6 m2 Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

54

Karena dalam proses pendesainan ulang perlu pembulatan dimensi yang akan menyebabkan eksentrisitas (ex) hanya mendekati nol, maka luasan pondasi perlu ditambahkan kira-kira 10%.A agar syarat tegangan ijin tanah (qAll) lebih mudah terpenuhi. A = 1,1 . Amin = 8,4 m2 B. Menghitung Dimensi Pondasi A1 dan A2 Jika kedua pondasi berbentuk bujursangkar dengan lebar B1 dan B2 maka, A1 = B12 A2 = B22 A = A1 + A2 8,4 = B12 + B22

…….. (1)

dan persamaan titik berat pondasi (terhadap titik A) menjadi : x = R = 3,51875 m x (B12 + B22) = B12. ½.B1 + B22. 6,15

……… (2)

dari persamaan 1 dan 2, dihasilkan : 3,51875 (8,4) = B12. ½.B1 + (8,4 –B12).6,15 0 = ½B13–6,15B12+ 22,1023 B1 = 2,07970599 meter Jika dibulatkan B1 = 2,1 meter dan B2 = 2 meter, maka nilai x perlu dihitung kembali. x = B12. ½.B1 + B22. 6,15 = 3,475 m (B12 + B22) ex = x - R = 0,04306 m (angka positif menunjukkan bahwa ex ada di sisi kanan dari O seperti pada Gambar 4.3)


55

P1

P2

Kolom K1

PTOTAL

R

Kolom K2

ex O

A

x 6,00

Gambar C3.3. Posisi titik berat pondasi (0) redesain dan resultan PTOTAL (R). e1 = ½.B1 - x = - 2,425 meter e2 = 6,15 - x = 2,675 meter xmin = e1 - ½.B1 = - 3,475 meter xmaks = e2 + ½.B2 = 3,675 meter A

= B12 + B22 = 8,41 m2

Iy

= 1/12.B14 + 1/12.B24 + A1.e12 + A2.e22 = 24,348 m4

PTOTAL = P1 + P2 = 160 ton MYTOTAL = PTOTAL. ex = 6,8896 ton.m q = th. γbeton = 0,96 ton/m2

σmaks = PTOTAL + MyTOTAL.Xmaks + q A

Iy

= 21,02 ton/m < qAll 2

… OK

σmin = PTOTAL + MyTOTAL.Xmin + q A

Iy

= 19,0 ton/m > O 2

..OK

Kesimpulan : Dimensi pondasi B1 = 2,1 meter dan B2 = 2 meter dapat digunakan.


56

SESI 8 : PENULANGAN PONDASI PELAT SETEMPAT

A. ASPEK YANG PERLU DIPERTIMBANGKAN Dalam mendesain pondasi pelat setempat, yang perlu diperhatikan adalah : 1. Besarnya Gaya Aksial P = Beban sentris kolom tidak terfaktor Beban tetap = DL + LL Beban sementara pengaruh gempa = DL + LL ± E Pu = Beban sentris kolom terfaktor (SNI2003). Beban tetap = 1,2DL + 1,6LL Beban sementara pengaruh gempa = 1,2DL + LLR ± E 2. Tegangan Ijin Tanah

σtanah = tegangan ijin tanah (netto) Y

My

P, Pu

A Asx’

Asx

A B’ B

Mx

X

Asy’ Asy

45°

Min 30 cm

cv L

DENAH PENULANGAN

th

th’

L’ L

POTONGAN A-A

Gambar 16. Notasi-notasi dalam desain pondasi


57

3. Material Mutu beton (f’c) Mutu baja tulangan (fy) 4. Dimensi Tebal pelat pondasi pada tepi pondasi (th) (minimal 15 cm) Tebal selimut beton (cv) (disarankan 5 cm) B. PROSES PERHITUNGAN Untuk menyederhanakan perhitungan pondasi simetris, momen untuk arah x dan y hasil reaksi tumpuan akan didistribusikan melalui sloof struktur. 1. Penentuan Dimensi Pondasi Dalam penentuan besarnya dimensi B dan L, kombinasi pembebanan yang perlu ditijau adalah : Beban tetap, σ = P/(B.L) < σtanah Beban sementara pengaruh gempa, σ = P/(B.L) < 1,5.σtanah

2. Pengecekan Terhadap Geser Pons (dalam kg,cm) phi terhadap geser ∅ = 0,75 Tentukan nilai d’’ terkecil dari potongan 2-2 dan 5-5 d = th’ - cv – ½.φtul B’’ = (B – B’) / 2 thd’ = (th’ - th) * (B’’ - d) / B’’ thd’’ = (th’ - th) * (B’’ – ½.d) / B’’ d’ = thd’ + th - cv – ½.φtul d’’ = thd’’ + th - cv – ½.φtul


58

bo = 2(B’+d) + 2(L’+d) Vc = 1/3.bo.d’’.10√(f’c/10) Vu = (B.L – (B’+d)(L’+d)). σu Jika ∅Vc ≥ Vu maka pelat pondasi dengan ketebalan efektif d’’ dapat menahan geser pons. Jika ∅Vc < Vu maka perbesar ketebalan pelat pondasi th dan th’. 3. Pengecekan Terhadap Geser Lentur (dalam kg,cm) phi terhadap geser ∅ = 0,75 Untuk potongan 3-3 Vc = 1/6.B.d’.10√(f’c/10) dalam kg Vu = (L – L’– 2d)/2.B.σu dalam kg Jika ∅Vc ≥ Vu maka pelat pondasi dengan ketebalan efektif d’ dapat menahan geser lentur. Jika ∅Vc < Vu maka perbesar ketebalan pelat pondasi th dan th’. Untuk potongan 6-6 Vc = 1/6.L.d’.10√(f’c/10) dalam kg Vu = (B – B’– 2d)/2.L.σu dalam kg Jika ∅Vc ≥ Vu maka pelat pondasi dengan ketebalan efektif d’ dapat menahan geser lentur. Jika ∅Vc < Vu maka perbesar ketebalan pelat pondasi th dan th’. 4. Perhitungan Penulangan (dalam kg,cm) phi terhadap lentur tanpa beban aksial ∅ = 0,8 Momen untuk menghitung penulangan Asx dalam kg.cm/m’ Pada potongan 1-1, Mux = ½.σu.(B’’)2 Pada potongan 2-2, Mux = ½.σu.(B’’- ½d)2 Pada potongan 3-3, Mux = ½.σu.(B’’-d)2


59

Momen untuk menghitung penulangan Asy dalam kg.cm/m’ Pada potongan 4-4, Muy = ½.σu.(L’’)2 Pada potongan 5-5, Muy = ½.σu.(L’’- ½d)2 Pada potongan 6-6, Muy = ½.σu.(L’’-d)2 Hitung penulangan Asx dan Asy dengan ketebalan efektif pelat sesuai dengan letak potongannya. SARAN : 1. Tegangan ijin tanah netto (σtanah) adalah beban tambahan yang diijinkan per-satuan luas selain berat sendiri pondasi dan berat tanah. 2. Jarak antar tulangan pelat pondasi maksimum adalah 2.th 3. Ketebalan pelat th disarankan 2/3 th’.


60

P, Pu

3 d d’’

1

2 45°

d’ 3

2

th 1

d

th’

σ,σu L’

d

L

POTONGAN A-A Y

My 3

2

1 Geser Lentur

6

6 5

5 A

4

Geser Lentur

4 Asx

Mx

A B’

B

X

GeserPons

Asy 3

2

1 L

Gambar 16. Bidang potongan kritis untuk perhitungan kebutuhan dimensi dan penulangan. Struktur Pondasi Telapak – Hanggoro Tri Cahyo A.

61

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK SIPIL UJIAN TENTAMEN Mata Ujian Prodi / Semester Hari / Tgl Ujian Waktu Ujian

1.

: : : :

REKAYASA PONDASI I D3 / 4 Kamis, 29 Juni 2006 90 Menit

Tempat Ujian Jumlah Peserta Dosen Penguji Sifat Ujian

: : : :

R. KAYU 33 Lashari / Hanggoro Buku Terbuka

Hitunglah kapasitas dukung pondasi dangkal (qallnet) berbentuk bujursangkar pada areal bekas persawahan, jika diketahui :

+1,50

Tanah Urugan c = 0 kN/m2 ϕ = 25° γb = 16 kN/m3 γsat = 18 kN/m3

Df ±0,00 m.a.t

Lempung c = 15 kN/m2 ϕ = 10° γb = 16 kN/m3 γsat = 17 kN/m3

-1,00

B

γair = 10 kN/m3 -20.00

Besarnya B, untuk 1 angka terakhir NIM = 0 s/d 3 : B = (1 angka terakhir NIM) + 1,5 meter untuk 1 angka terakhir NIM = 4 s/d 9 : B = (1 angka terakhir NIM) / 2 meter

2.

Jika dari hasil analisis struktur, beban yang bekerja pada titik berat luasan (O) dasar pondasi dangkal pada soal nomor 1 adalah : Momen Mx = 0 kN.m Momen My = 15 kN.m Beban aksial kolom P = 420 kN (belum termasuk berat pelat pondasi tebal 0,3 meter, γbeton = 24 kN/m3) Gambarkanlah tegangan tanah yang terjadi di bawah dasar pondasi dan cek apakah pondasi aman terhadap kapasitas dukungnya (qallnet). ----- SELAMAT MENGERJAKAN -----


62

JAWABAN SOAL TENTAMEN REKAYASA PONDASI 1 – D3 1.

Penentuan besarnya q (tegangan vertikal efektif pada kedalaman Df) adalah :

+1,50

Lap 1. Tanah Urugan c = 0 kN/m2 ϕ = 25° γb = 16 kN/m3 γsat = 18 kN/m3

Df ±0,00 m.a.t

Lap 2. Lempung c = 15 kN/m2 ϕ = 10° γb = 16 kN/m3 γsat = 17 kN/m3

-1,00

B

γair = 10 kN/m3 -20.00

= γb1 . 1,5 + γb2 . 1 = 16 . 1,5 + 16 . 1 = 40 kN/m2 ϕ2 = 10 → Nc = 9,61; Nq = 2,69 ; Nγ = 1,25 qult = 1,3 c2 Nc + q Nq + 0,4 B γ2’ Nγ (di bawah dasar pondasi tanah jenuh air) = 1,3 . 15 . 9,61 + 40 . 2,69 + 0,4 . B . (17-10) . 1,25 = 187,395 + 107,6 + 3,5 B SF = 3 NIM B qult qallnet = (qult – q)/SF (m) kN/m2 kN/m2 0 1,5 300,245 86,74 1 2,5 303,745 87,91 2 3,5 307,245 89,08 3 4,5 310,745 90,24 4 2 301,995 87,33 5 2,5 6 3 305,495 88,49 7 3,5 8 4 308,995 89,66 9 4,5

q

2.

Untuk NIM = 6 → B = 3m (berat pelat beton boleh diasumsikan sama dengan berat tanah jika digunakan qallnet)

P

σ

= P/A ± My/Wy = P/A ± (My.⎯x)/Iy = 420/9 ± (15 . 1,5) / (1/12 . 34) σmax = + 50 < qallnet (=88,49 kN/m2)… Aman σmin = + 43,33 > 0 … Aman

My σmin


x+

o σmax

63

Perhitungan pondasi dangkal

Recommend Documents