TEKNIK PONDASI DALAM Program Sarjana Magister Teknik Sipil Universitas Gunadarma 2011 Oleh:
Dr. Damrizal Damoerin
PERENCANAAN PONDASI AKIBAT BEBAN STATIS - VERTIKAL •
Dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : - Beban yang bekerja - Kondisi tanah yang berada dibawah pondasi - Penurunan yang diijinkan 1. Bangunan Rendah : max 4 lantai 2. Bangunan Medium : 4 s/d 8 lantai 3. Bangunan Tinggi : 8 s/d 32 lantai dan 32 s/d 60 lantai
Tabel 1 Pedoman Konfigurasi Titik Penyelidikan Tanah
Test Laboratorium Standard • Indeks Properties a. Atterberg Limit b. Analisa Ukuran Butir c. Spesific Gravity • Engineering Properties a. Uncofined Compression Test b. Direct Shear Test c. Triaxial Test d. Consolidation Test e. Swelling Test • Kombinasi a. Compaction Test b. CBR Test c. Permeability Test
Rumus Umum
TUJUAN PENYELIDIKAN TANAH (Soil Investigation) Secara umum mencakup hal-hal berikut : 1. Untuk menentukan kondisi alamiah dari lapisan-lapisan tanah dilokasi yang ditinjau. 2. Untuk mendapatkan contoh tanah asli (undisturbed) dan tidak asli (disturbed). 3. Untuk menentukan kedalaman lapisan tanah keras. 4. Untuk melakukan uji lapangan (in-situ field test). 5. Untuk mempelajari kemungkinan timbulnya masalah perilaku bangunan yang sudah ada di sekitar lokasi yang ditinjau.
a.1
PENYELIDIKAN TANAH PADA SUATU BANGUNAN Secara umum dapat dibagi dalam 4 kategori yaitu : 1. Mendapatkan informasi dari bangunan yang akan didirikan. 2. Mengumpulkan informasi yang telah ada untuk kondisi tanah setempat. 3. Peninjauan lapangan ketempat lokasi proyek yang direncakan. 4. Penyelidikan lapangan yang terinci. Tidak ada pedoman yang pasti dan cepat untuk menentukan: • Jumlah titik pengeboran. • Kedalaman tanah sampai dimana pengeboran harus dihentikan. • Pengeboran tambahan dapat dilakukan bila dijumpai tanah yang non homogen atau kondisi tanah yang mencurigakan. a2-a3
Perkiraan Jarak Antar Lubang Bor Untuk Perencanaan
Tabel Jarak Lubang Pengeboran Proyek Bangunan Satu Lantai Bangunan Bertingkat Banyak Jalan Raya Bendungan Tanah Daerah Perumahan
Jarak Pengeboran (m) 23 – 30 15 – 23 230 – 305 23 – 46 61 – 92
Sowers and Sowers (1970): Perkiraan kasar untuk kedalaman pengeboran yang minimum, untuk gedung bertingkat banyak. • Bangunan ringan dari baja dan bangunan ramping dari beton 0.7
zb = 3.S …………… (M) zb : perkiraan kedalaman pengeboran S : jumlah lantai/tingkat bangunan S (jml 2 4 8 16 32 lantai) zb (m)
45
60
5
8
13
21
34
43
53
(6)
(15)
(30)
(60)
(70)
(80)
(100)
Sowers and Sowers (1970): Perkiraan kasar untuk kedalaman pengeboran yang minimum, untuk gedung bertingkat banyak. • Bangunan besar dari baja atau bangunan lebar dari beton 0.7
zb (M) = 6.S S (jml lantai)
2
4
8
16
32
45
60
zb (m)
10
16
26
42
68
86
106
(6)
(15)
(30)
(60)
(70)
(80)
(100)
PENYELIDIKAN TANAH PENDAHULUAN –
Penyelidikan tanah merupakan suatu upaya memperoleh informasi bawah tanah untuk perencanaan pondasi bangunan sipil.
–
Penyelidikan tanah mencakup antara lain, pengeboran tanah, pengambilan contoh tanah, pengujian lapangan, pengujian laboratorium dan observasi air tanah. a.5
SASARAN PENYELIDIKAN TANAH Sasaran penyelidikan tanah meliputi : a. Stratifikasi lapisan tanah di proyek. b. Sifat indeks pada setiap lapisan tanah. c. Sifat mekanis pada setiap lapisan tanah. d. Kondisi air tanah. e. Komposisi kimia air tanah. f. Jenis pondasi bangunan yang sudah ada disekitarnya.
a.5
BATASAN PENYELIDIKAN TANAH Batasan penyelidikan tanah tergantung dari beberapa faktor, antara lain : – Jenis Tanah Pendukung. – Variasi Lapisan Tanah. – Kondisi Air Tanah. – Jenis Proyek. – Informasi Lain yang tersedia.
a.5
BATASAN PENYELIDIKAN TANAH
Penyelidikan tanah yang lebih teliti dibutuhkan apabila : a. b. c. d.
Lapisan Tanah Pendukung Sangat Bervariasi. Bangunan yang penting dan besar. Bangunan yang memberi dampak lingkungan besar bila terjadi kegagalan pondasi. Tidak terdapat informasi awal pada lokasi proyek.
a.5
TAHAPAN PENYELIDIKAN TANAH Penyelidikan tanah umumnya dibagi menjadi beberapa tahapan, antara lain : a. Inspeksi Lapangan. b. Penyelidikan Awal. c. Penyelidikan Detil. d. Penyelidikan Tambahan.
a.5
KEDALAMAN PENYELIDIKAN TANAH • Penyelidikan tanah harus mencapai kedalaman dimana tanah memberikan daya dukungnya atau mengkontribusi penurunan akibat struktur yang akan dibangun. • Kedalaman penyelidikan tergantung pada : - Jenis Struktur. - Jenis Tanah. - Prakiraan awal jenis pondasi yang akan dipakai. Sebagai pedoman, kedalaman penyelidikan diatur seperti diilustrasikan pada gambar 1. a.6
KONFIGURASI PENYELIDIKAN TANAH •
a. b.
c.
d.
Pada dasarnya, ketentuan dibawah ini dapat dipakai sebagai pedoman penyelidikan tanah: Penyelidikan awal : jarak titik 100 s/d 200m untuk tanah normal dan 50 s/d 100m untuk tanah lunak. Penyelidikan detil : jarak titik 15 s/d 25m untuk bangunan persegi dan 25 s/d 50m untuk konstruksi memanjang. Minimum titik penyelidikan pada tahap detil : 3 sampai 5 lokasi diatur pada pola teratur. Selalu tempatkan titik penyelidikan pada posisi bangunan yang berat dan penting. a.6
PENGEBORAN PENYELIDIKAN (Exploratory Drilling) • Sifat-sifat tanah dapat diperoleh dari uji coba didalam lubang bor atau melalui uji laboratorium pada contoh tanah yang diperoleh dari pengeboran. • Pengeboran untuk penyelidikan tanah harus dilakukan dengan hati-hati dan sedapat mungkin menjaga struktur asli tanah. • Hasil uji didalam bor dan uji laboratorium sangat tergantung dari kwalitas lubang bor atau contoh tanah yang diperoleh. a.6
KELENGKAPAN DOKUMEN PENGAJUAN IJIN KONSTRUKSI – TPKBDKI I. IJIN PILING
II. IJIN EKSKAVAKASI
III. IJIN STRUKTUR ATAS
1.1. Laporan Perhitungan
2.1. Laporan Perhitungan
3.1. Laporan Perhitungan
1. Penjelasan Tentang Sistem Struktur 2. Penjelasan Ringkas Langkah Perencanaan 3. Penjelasan Software yang dipakai 4. Peraturan yang digunakan 5. Mutu-mutu Material 6. Informasi Struktur Atas 7. Penentuan Beban Struktur Atas & Bawah 8. Perhitungan Beban Vertikal Pondasi 9. Pengaruh Beban Lateral Pada Pondasi 10. Pengaruh Uplift 11. Kontrol Effek Group Susunan Tiang 12. Penentuan Daya Dukung Pile/Pondasi 13. Kontrol Gaya-gaya Pada Tiang Pondasi 14. Perhitungan Sistem Pile-Raft (Bila ada) 15. Perhitungan Penurunan Bangunan 16. Laporan Penyelidikan tanah 17. Hasil dan Evaluasi Loading Test
1. Penjelasan Tentang Sistem Struktur 2. Penjelasan Ringkas Langkah Perencanaan 3. Penjelasan Software yang dipakai 4. Peraturan yang digunakan 5. Mutu-mutu Material 6. Parameter-parameter Tanah yang Diambil 7. Besaran Beban-beban Rencana 8. Penjelasan Metode Pelaksanaan 9. Perhitungan Struktur Penahan Galian 10. Pengaruh Akibat Beban Vertikal 11. Deformasi-deformasi yang Akan Timbul 12. Pengaruh Gempa Pda Dinding Permanen 13. Perhitungan Sistem Basement 14. Kontrol Heave 15. Perhitungan Penanggulangan Air 16. Pengaru Penuruna Air Tanah di Sekitar 17. Settlement Akibat Dewatering 18. Laporan Penyelidikan Tanah 19. Laporan Pumping Test
1. Penjelasan Tentang Sistem Struktur 2. Penjelasan Ringkas Langkah Perencanaan 3. Penjelasan Software yang dipakai 4. Peraturan yang digunakan 5. Mutu-mutu Material 6. Penentuan Beban Struktur Atas 7. Perhitungan Struktur Sekunder 8. Perhitungan Struktur Utama 9. Pengaruh Pratekan (Bila ada) 10. Perhitungan Pengaruh Gempa 11. Perhitungsn Pengaruh Angin 12. Perhitungan Torsi Bangunan 13. Perhitungan Penampang & Detailing 14. Perhitungan Desain Kapasitas 15. Perhitungan Pile-Cap 16. Perhitungan Balok Pondasi 17. Perhitungan Basement
1.2. Gambar-gambar
2.2. Gambar-gambar
3.2. Gambar-gambar
1. Gambar Arsitektur (TPAK) 2. Gambar Denah-denah Struktur Atas 3. Gambar Denah Sistem Pondasi 4. Gambar Detail Pondasi Tiang 5. Gambar Rencana Pile-Cap
1. Gambar Arsitektur (TPAK) 2. Gambar Denah-denah Struktur Atas 3. Gambar Denah Sistem Pondasi 4. Gambar Rencana Galian+Metode Kerja 5. Gambar Struktur Penahan Galian 6. Gambar Rencana Dewatering
1. Gambar Arsitektur (TPAK) 2. Gambar Denah-denah Struktur Atas 3. Gambar Denah Sistem Pondasi 4. Gambar Rencana Pile-Cap 5. Gambar Rencana Plat & balok Pondasi 6. Gambar Dinding Basement 7. Gambar Detail Struktur Atas 8. Gambar Sistem Pratekan (Bila ada) a.11
DAYA DUKUNG PONDASI TIANG AKIBAT BEBAN VERTIKAL BERDASARKAN UJI LABORATORIUM & LAPANGAN
Definisi Pondasi Tiang • Pondasi Dalam dengan perbandingan antara panjang dengan diameter tiang: D/B > 4
Fungsi Pondasi • Untuk meneruskan beban dari struktur atas melalui lapisan yang lebih lunak atau air, pada tanah yang lebih keras atau kurang mampat (noncompressible) atau batuan (rock)
Pondasi tiang digunakan pada keadaan-keadaan sebagai berikut • • • • •
lapisan tanah keras berada cukup dalam dari permukaan tanah menahan gaya vertikal/atau gaya lateral dan/atau momen guling yang besar menahan gaya tarik (uplift) yang besar lapisan dekat permukaan tanah di bawah struktur mudah tererosi struktur atas tidak mengijinkan terjadinya differensial settlement (relative)
Pemakaian pondasi tiang pada bangunan sipil • • • • • •
bangunan tahan gempa: V>; H>; M> bangunan menara, cerobong, menara transmisi: V<; H>; M> bangunan pelabuhan: V<; H> retaining wall: V<; H>; M> pondasi jembatan: V>; H>; M> pondasi mesin: V>; H>; M>
catatan: V= gaya vertikal, H = gaya horisontal, M = momen
Klasifikasi Tiang Berdasarkan bahan yang dipakai: • tiang kayu • tiang baja • tiang beton: a. beton bertulang (reinforced concrete / RC) b. beton pratekan (prestressed concrete / PC)
Klasifikasi Tiang Berdasarkan metode pemasangan: 1. Displacement piles (driven types): Tiang pancang – Small displacement pile: steel pipe pile, steel H pile, screw pile – Large displacement pile : a. RC pile (solid or tubular section) b. PC pile (solid or tubular section)
2. Displacement piles (driven and cast in situ type) (steel tube driven and withdrawn after placing concrete) • Tiang Franki (franki pile)
3. Non displacement piles (cast in situ piles) •
Tiang bor (bored pile)
Klasifikasi Tiang • Berdasarkan penggolongan yang lain: 1. precast piles (pra cetak) 2. cast in situ piles (cor ditempat)
Efek Pemasangan Tiang Bor Pada Tanah Lempung • Studi dari efek pemasangan tiang bor pada tanah lempung telah dilakukan, di antaranya adalah hubungan parameter adhesi tiang dan tanah. • Adhesi yang ditemukan menjadi lebih kecil dari pada kondisi drained sebelum pemasangan, terutama disebabkan oleh perlemahan pada tanah lempung yang berdekatan dengan permukaan tanah
Efek Pemasangan Tiang Bor Pada Tanah Lempung Penyebab munculnya perlemahan ini mungkin disebabkan pada: 1.Penyerapan air dari beton yang basah 2.Penyerapan air dari badan lempung ke daerah tegangan yang kurang tinggi, di sekeliling lubang bor. Hal ini dapat dikurangi dengan pelaksanaan pemboran dan operasi pemboran secepat mungkin. 3.Air yang dituangkan pada lubang pemboran untuk operasi mesin bor sebagai alat pemotong. Hal ini dapat dikurangi dengan teknik pemboran yang baik.
Efek Pemasangan Tiang Bor Pada Tanah Lempung Menurut Skempton (1959) Keseriusan besar perlemahan faktor 1 dan 2 tergantung pada teknik yang dipakai: 1. Pemboran menggunakan cairan pemboran (drilling fluid: bentonite; supermud) untuk mendukung dinding selama konstruksi 2. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk pelaksanaan konstruksi tiang (pengecoran)
Efek Pemasangan Tiang Bor Pada Tanah Lempung Palmer & Holland (1966) • Perlemahan pada tanah lempung London overconsolidated (overconsolidated – London Clay) adalah paling kecil bila drilling dan concreting dilaksanakan dalam waktu 1 – 2 jam.
Efek Pemasangan Tiang Bor Pada Tanah Lempung Mayerhoff & Murdock (1953): Untuk kasus Bored pile pada London Clay • Kenaikan kadar air sebesar 4% pada contact surface berjarak 3” • Tanah Lempung di bawah dasar tiang menjadi terganggu dan tanah menjadi lemah akibat gerak alat bor, sehingga menaikan penurunan terutama pada „belled pier‟ • Solusinya: dasar lubang bored pile harus dibersihkan langsung
Efek Pemasangan Tiang Bor Pada Tanah Lempung • Pandey (1967) Masalah pada konstruksi dengan bored piled – Caving pada bored pile menimbulkan necking atau tidak terarahnya tiang – Pemisahan agregat dalam tiang – Tekuk pada perkuatan tiang
Efek Pemasangan Tiang Bor Pada Tanah Pasir • Informasi mengenai efek pemboran pada tanah pasir secara kuantitatif relatif kecil. Tiang-tiang biasanya membutuhkan casing atau drilling fluid (contohnya: bentonite; supermud), untuk mendukung dinding lubang dan jatuhnya lubang, kemudian menarik casing sementara dilakukan pengeboran lubang bor (concreting)
Equipment instalation by driving
PencacatanFinal Set
Kepustakaan 1. 2. 3.
4. 5.
6. 7.
Bowles, “Foundation Analysis and Design”, International Student Edition, Japan, 1988. Chellis, R.D., “Pile Foundation”, McGraw Hill, 1981. Poulos, H.G & Davis, E.H, “Pile Foundation Analysis and Design”, John Wiley & Sons, Inc., 1980. Prakash, “Soil Dynamic”, McGraw Hill, 1981. Das, Braja M., “Fundamentals of Soil Dynamics”, Elsevier Science Publishing Co., Inc., 1984. Das, Braja M., “Principles of Foundation Engineering”, Wadsworth, Inc., 1984. Tomlinson M.J., “Pile Design and Construction Practise”, Cement and Concrete Association, 1977.
