prencanaan pondasi 4

8/18/2019 prencanaan pondasi 4

1/23

A. Macam – Macam Tipe Pondasi

Pondasi adalah bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban

bangunan ke tanah atau batuan yang ada di bawahnya. Terdapat dua klasifikasi

pondasi, yaitu:

1. Pondasi Dangkal

Pondasi dangkal didefenisikan sebagai pondasi yang mendukung bebannya

langsung, digunakan bila bangunan yang berada di atasnya tidak terlalu besar

seperti:

Pondasi Pasang Batu Kali Menerus (Pondasi Memanjang)

Pondasi ini digunakan oleh sebagian besar rumah satu lantai (terutama rumah-

rumah di perumahan) di Indonesia. Pondasi ini dipasang menerus sepanjang

dinding bangunan untuk mendukung dinding serta kolom-kolom berdekatan.

Pondasi Telapak / Footplat

Pondasi telapak berbentuk seperti telapak kaki seperti ini.Pondasi ini setempat,

gunanya untuk mendukung kolom baik untuk rumah satu lantai maupun dua

lantai. Jadi, pondasi ini diletakkan tepat pada kolom bangunan.Pondasi ini

terbuat dari beton bertulang. Dasar pondasi telapak bisa berbentuk persegi

panjang atau persegi.

Pondasi Rakit

Bila di kedalaman dangkal ditemui tanah yang lunak untuk diletakkan pondasi,

maka solusinya bisa menggunakan pondasi rakit. Pondasi rakit bisa digunakan

untuk mendukung bangunan yang terletak di tanah lunak. Selain itu, pondasi

ini juga berguna untuk mendukung kolom-kolom yang jaraknya terlalu

berdekatan tidak mungkin untuk dipasangi telapak satu per satu, solusinya

yakni dijadikan satu kekakuan.

2. Pondasi Dalam

Pondasi Dalam adalah pondasi yang membutuhkan pengeboran dalam karena

lapisan tanah yang baik ada di kedalaman, biasanya digunakan oleh bangunan

besar, jembatan, struktur lepas pantai, dan sebagainya. Pondasi ini digunakan

untuk menyalurkan beban bangunan melewati lapisan tanah yang lemah di

bagian atas tanah yang tidak memiliki daya dukung dan ketika penggunaan


2/23

pondasi dalam hanya akan menyebabkan kerusakan struktur dan

ketidakstabilan, dan digunakan dengan kedalaman lebih dari 2 meter dan biasa

digunakan pada bangunan bertingkat lebih dari dua atau karena lapisan tanah

keras terlalu dalam.

Pondasi Tiang Pancang

Pondasi Sumuran

Dinding Penahan Tanah

B. Daya Dukung Tanah

Kapasitas/daya dukung tanah (bearing capacity) adalah kekuatan tanah untuk

menahan suatu beban yang bekerja padanya yang biasanya disalurkan melalui

pondasi. Kapasitas/daya dukung tanah batas (qu = qult = ultimate bearing capacity)

adalah tekanan maksimum yang dapat diterima oleh tanah akibat beban yang bekerja

tanpa menimbulkan kelongsoran geser pada tanah pendukung tepat di bawah dan

sekeliling pondasi.

Nilai daya dukung tanah sementara yang menjadi qestimasi bisa diperoleh dari

hasil uji laboratorium seperti UCS (Unconfined Compression Strength) maupun

Triaxial Compression Test yang akan memberikan besaran nilai qu , c, dan θ (sudut

geser) dari suatu tanah. Dimana nilai c adalah sebesar setengah dari q u (c=qu/2).

Berdasarkan sudut geser yang diperoleh, jenis tanah bisa dikelompokkan menjadi

beberapa kelompok beserta daya dukung estimasinya, (seperti pada Tabel 1 dan

Tabel 2 )

Tabel 1 Harga-harga umum dari sudut geser internal, kondisi drained

Tipe Tanah Ø (deg)

Pasir: Butir Bulat

Renggang/lepas 27-30

Menengah 30-35

Padat 35-38

Pasir: Butiran Bersudut

Renggang/lepas 30-35


3/23

Menengah 35-40

Padat 40-45

Kerikil Bercampur Pasir 26-35

Lanau 26-35

Tabel 2 Estimasi daya dukung aman berbagai jenis tanah

Macam tanahDaya dukung

aman

(kg/cm2)

Keterangan

(a) Tanah - tanah granuler

Kerikil padat/pasir bercampur

kerikil padat

Kerikil kepadatan sedang/pasir

berkerikil kepadatan sedang

Kerikil tak padat/pasir berkerikil

tak padat

Pasir padat

Pasir kepadatan sedang

Pasir tak padat

>6,0

2 – 6

< 2

> 3

1 – 3

< 1

Lebar B>1 m.

kedalaman muka

air tanah > B

dari dasar

pondasi

(b) Tanah-tanah kohesif

Lempung keras

Lempung pasir dan lempung

kaku

Lempung agak kaku

Lempung sangat lunak dan lanau

3 – 6

2 – 4

0,5 – 1

< 0,75

Sangat

dipengaruhi oleh

konsolidasi

jangka panjang

Konsep perhitungan daya dukung batas tanah dan bentuk keruntuhan geser

dalam tanah dapat dilihat dalam model pondasi menerus dengan lebar (B) yang

diletakkan pada permukaan lapisan tanah pasir padat (tanah yang kaku) seperti pada


4/23

Gambar 1a. Apabila beban terbagi rata (q) tersebut ditambah, maka penurunan

pondasi akan bertambah pula. Bila besar beban terbagi rata q = qu (qu = daya dukung

tanah batas) telah dicapai, maka keruntuhan daya dukung akan terjadi, yang berarti

pondasi akan mengalami penurunan yang sangat besar tanpa penambahan beban q

lebih lanjut seperti Gambar 1b. Hubungan antara beban dan penurunan ditunjukkan

pada kurva I pada Gambar 2.2b. Untuk keadaan ini, qu didefinisikan sebagai daya

dukung batas dari tanah.

Gambar 1 Daya dukung batas tanah untuk kondisi dangkal.

(a)

Model pondasi(b)

Grafik hubungan antara beban dan penurunan

Terdapat 3 kemungkinan pola keruntuhan kapasitas dukung tanah, yaitu :

1. Keruntuhan geser umum (General Shear Failure), Gambar 2

1) Kondisi kesetimbangan plastis terjadi penuh diatas failure plane

2) Muka tanah di sekitarnya mengembang (naik)

3)

Keruntuhan terjadi di satu sisi sehingga pondasi miring4) Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas rendah (padat dan kaku)

5) Kapasitas dukung batas (qu) bisa diamati dengan baik.


5/23

Gambar 2. Pola keruntuhan geser umum (General Shear Failure).

2. Keruntuhan geser setempat ( Local Shear Failure), Gambar 3.

1)

Muka tanah disekitar pondasi tidak terlalu mengembang, karena dorongan

kebawah dasar pondasi lebih besar

2) Kondisi kesetimbangan plastis hanya terjadi pada sebagian tanah saja

3)

Miring yang terjadi pada pondasi tidak terlalu besar terjadi

4)

Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas tinggi yang ditunjukkan dengan penurunan yang relatif besar

5)

Kapasitas dukung batas (qu) sulit dipastikan sulit dianalisis, hanya bisa

diamati penurunannya saja

Gambar 3. Pola keruntuhan geser setempat ( Local Shear Failure).


6/23

3. Keruntuhan geser baji/penetrasi ( Punching Shear Failure), Gambar 4.

1) Terjadi desakan di bawah dasar pondasi disertai pergeseran arah vertikal

sepanjang tepi

2)

Tidak terjadi kemiringan pondasi dan pengangkatan di permukaan tanah

3) Penurunan yang terjadi cukup besar

4)

Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas tinggi dan kompresibilitas rendah

jika kedalaman pondasi agak dalam

Gambar 4. Pola Keruntuhan geser baji ( Punching Shear Failure)

C. Kapasitas Daya Dukung Menurut Terzaghi

Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi general shear failure, yang

dikemukakan Terzaghi (1943) dengan anggapan-anggapan sebagai berikut:

Tahanan geser yang melewati bidang horisontal di bawah pondasi diabaikan

Tahanan geser tersebut digantikan oleh beban sebesar q = . Df

Membagi distribusi tegangan di bawah pondasi menjadi tiga bagian

Tanah adalah material yang homogen, isotropis dengan kekuatan gesernya yang

mengikuti hukum Coulumb.

= c + . tan (1.1)


7/23

dimana :

= tegangan geser

c = kohesi tanah

= tegangan normal

= sudut geser dalam tanah

Untuk pondasi menerus penyelesaian masalah seperti pada analisa dua dimensi

Analisa distribusi tegangan di bawah dasar pondasi menurut teori Terzaghi

seperti ditunjukkan pada Gambar 5, dimana bidang keruntuhan dibagi menjadi 3(tiga) zona keruntuhan yaitu:

Gambar 5 Analisa distribusi tegangan di bawah pondasi menurut teori

Terzaghi (1943)

Zona I

Bagian ACD adalah bagian yang tertekan ke bawah dan menghasilkan suatukeseimbangan plastis dalam bentuk zona segitiga di bawah pondasi dengan sudut

ACD = CAD = α = 45o + ø/2. Gerakan bagian tanah ACD ke bawah mendorong

tanah disampingnya ke samping.

Zona II

Bagian ADF dan CDE disebut radial shear zone (daerah geser radial) dengan

curve DE dan DF yang bekerja pada busur spiral logaritma dengan pusat ujung

pondasi.


8/23

Zona III

Bagian AFH dan CEG dinamakan zona pasif Rankine dimana bidang

tegangannya merupakan bidang longsor yang mengakibatkan bidang geser di atas bidang horisontal tidak ada dan digantikan dengan beban sebesar q = . Df

Terzaghi (1943), memberikan beberapa rumus sesuai dengan bentuk geometri

pondasi tersebut. Rumus-rumus yang dimaksud antara lain:

Untuk tanah dengan keruntuhan geser umum (general shear failure )

1. Kapasitas daya dukung pondasi menerus dengan lebar B

qu = c Nc + Df Nq + 1/2 B N (1.2)

2. Kapasitas daya dukung pondasi lingkaran dengan jari-jari R

qu = 1,3 c Nc + Df Nq + 0,6 R N (1.3)

3. Kapasitas daya dukung pondasi bujur sangkar dengan sisi B

qu = 1,3 c Nc + Df Nq + 0,4 B N (1.4)

4. Kapasitas daya dukung pondasi segi empat (B x L)

qu = c Nc (1 + 0,3 B/L) + Df Nq + 1/2 B N (1-0,2 . B/L) (1.5)

dimana:

qu = daya dukung maksimum

c = kohesi tanah

= berat isi tanah

B = lebar pondasi (= diameter untuk pondasi lingkaran )

L = panjang pondasi

Df = kedalaman pondasi


9/23

Nc; Nq; N adalah faktor daya dukung yang besarnya dapat ditentukan dengan

memakai Tabel 2.3 atau Gambar 2.7 atau dengan memakai rumus-rumus

sebagai berikut:

1)(Ncot1

2

φ

4

π2cos

eφcot N q

2

φ/2)tanφ/42(3

c

(1.6)

2

φ452cos

e N

2

φ/2)tanφ/42(3

q

(1.7)

tanφ1φ2cos

pyK

2

1 Nγ

(1.8)

Kpy = koefisien tekanan tanah pasif

Untuk tanah dengan keruntuhan geser setempat (local shear fail ure )

Untuk harga c diganti c′ = 2/3 c dan harga diganti ′ = tan-1 (2/3 tan ). Dari

nilai c′ dan ′ didapatkan faktor-faktor daya dukung untuk kondisi keruntuhan

lokal: N′c; N′q; N′ (Table 4 atau Gambar 6).

1. Kapasitas daya dukung pondasi menerus dengan lebar B

q′u = c′ N′c + Df N′q + 1/2 B . N′ (1.9)

2. Kapasitas daya dukung pondasi lingkaran dengan jari-jari R

q′u = 1,3 c′’ N′c + Df N′q + 0,6 R N′ (1.10)

3. Kapasitas daya dukung pondasi bujur sangkar dengan sisi B

q′u = 1,3 c′ N′c + Df N′q + 0,4 B N′ (1.11)

4. Kapasitas daya dukung pondasi persegi empat (BxL)


10/23

q′u = c′ N′c (1 + 0,3 B/L) + Df N′q + 1/2 B N′y (1-0,2.BL) (1.12)

Tabel 3. Faktor Daya Dukung Terzaghi untuk Kondisi Keruntuhan Geser Umum( general shear failure)

Nc Nq N Nc Nq N

0 5,70 1,00 0,00 26 27,09 14,21 9,84

1 6,00 1,10 0,01 27 29,24 15,90 11,60

2 6,30 1,22 0,04 28 31,61 17,81 13,70

3 6,62 1,35 0,06 29 34,24 19,98 16,18

4 6,97 1,49 0,10 30 37,16 22,46 19,13

5 7,34 1,64 0,14 31 40,41 25,28 22,65

6 7,73 1,81 0,20 32 44,04 28,52 26,87

7 8,15 2,00 0,27 33 48,09 32,23 31,94

8 8,60 2,21 0,35 34 52,64 36,50 38,04

9 9,09 2,44 0,44 35 57,75 41,44 45,41

10 9,61 2,69 0,56 36 63,53 47,16 54,36

11 10,16 2,98 0,69 37 70,01 53,80 65,27

12 10,76 3,29 0,85 38 77,50 61,55 78,61

13 11,41 3,63 1,04 39 85,97 70,61 95,03

14 12,11 4,02 1,26 40 95,66 81,27 115,31

15 12,86 4,45 1,52 41 106,81 93,85 140,51

16 13,68 4,92 1,82 42 119,67 108,75 171,99

17 14,60 5,45 2,18 43 134,58 126,50 211,56

18 15,12 6,04 2,59 44 151,95 147,74 261,60

19 16,56 6,70 3,07 45 172,28 173,28 325,34

20 17,69 7,44 3,64 46 196,22 204,19 407,11

21 18,92 8,26 4,31 47 224,55 241,80 512,84

22 20,27 9,19 5,09 48 258,28 287,85 650,67

23 21,75 10,23 6,00 49 298,71 344,63 831,99

24 23,36 11,40 7,08 50 347,50 415,14 1072,80

25 25,13 12,72 8,34

* Kumbhojkar (1993)


11/23

Tabel 4 Faktor-faktor daya dukung Terzaghi modifikasi untuk kondisi keruntuhan

geser setempat (locall shear failure)

N′c N′q N′ N′c N′q N′

0 5,70 1,00 0,00 26 15,53 6,05 2,59

1 5,90 1,07 0,005 27 16,30 6,54 2,88

2 6,10 1,14 0,02 28 17,13 7,07 3,29

3 6,30 1,2 0,04 29 18,03 7,66 3,76

4 6,51 1,30 0,055 30 18,99 8,31 4,39

5 6,74 1,39 0,074 31 20,03 9,03 4,83

6 6,97 1,49 0,10 32 21,16 9,82 5,51

7 7,22 1,59 0,128 33 22,39 10,69 6,32

8 7,47 1,70 0,16 34 23,72 11,67 7,22

9 7,74 1,82 0,20 35 25,18 12,75 8,3510 8,02 1,94 0,24 36 26,77 13,97 9,41

11 8,32 2,08 0,30 37 28,51 15,32 10,90

12 8,63 2,22 0,35 38 30,43 16,85 12,75

13 8,96 2,38 0,42 39 32,53 18,56 14,71

14 9,31 2,55 0,48 40 34,87 20,50 17,22

15 9,67 2,73 0,57 41 37,45 22,70 19,75

16 10,06 2,92 0,67 42 40,33 25,21 22,50

17 10,47 3,13 0,76 43 43,54 28,06 26,25

18 10,90 3,36 0,88 44 47,13 31,34 30,40

19 11,36 3,61 1,03 45 51,17 35,11 36,00

20 11,85 3,88 1,12 46 55,73 39,48 41,7021 12,37 4,17 1,35 47 60,91 44,54 49,30

22 12,92 4,48 1,55 48 66,80 50,46 59,25

23 13,51 4,82 1,74 49 73,55 57,41 71,45

24 14,14 5,20 1,97 50 81,31 65,60 85,75

25 14,80 5,60 2.25

* Kumbhojkar (1993)

Gambar 6 Grafik Faktor Daya Dukung Terzaghi


12/23

D. Pengaruh Permukaan Air Tanah Terhadap Kapasitas Dukung

Terdapat tiga keadaan pengaruh muka air tanah ( ground water table) terhadap

kapasitas dukung, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.8. Perubahan kapasitas dukung adanya beda tinggi muka air

tanah

a. Kasus I : jika letak muka air tanah, 0 < D1 Df :

q = D1. + D2(sat - w) dan

nilai dibawah pondasi menjadi : ´= sat – w (1.13)

b. Kasus II : jika letak muka air tanah, 0 < d B :

q = .Df dan nilai dibawah pondasi menjadi : )γ(γB

dγγ (1.14)

c. Kasus III : jika letak muka air tanah, d B :

Muka air tanah tidak berpengaruh terhadap kapasitas dukung tanah.

E. Eksentrisitas pada Pondasi

Pembebanan yang tidak sentris pada pondasi bisa terjadi apabila beban vertikal

yang bekerja mempunyai eksentrisitas terhadap titik pusat pondasi atau jika pondasi

menerima momen selain beban vertikal. Adapun dalam perhitungan, Meyerhof

(1953) menggolongkan pengaruh eksentristas beban terhadap kapasitas dukung

pondasi segi empat menjadi 3 (tiga) bagian, yaitu seperti Gambar 7.


13/23

a. Eksentrisitas satu arah (Gambar 7a.)

b. Eksentrisitas dua arah (Gambar 7b.)

c.

Eksentrisitas dua arah yang disederhanakan (Gambar 7c.).

Gambar 7. Pengaruh eksentrisitas pada kapasitas dukung pondasi

segi empat dengan beban vertikal (Meyerhof, 1953)

a.

Eksentrisitas satu arah

Pada Gambar 8 terlihat pengaruh eksentrisitas beban satu arah pada pondasi

segiempat terhadap distribusi tekanan tanah dan dimensi efektif pondasi.

b.

Eksentrisitas dua arahKeadaan sebuah pondasi yang mengalami beban P dan sebuah momen (M)

seperti pada Gambar 9a. dan Gambar 9b. Sedangkan pondasi yang mengalami

pembebanan P dan momen dua arah (Mx dan My) seperti pada Gambar 9c. Ekivalen

dari dua momen tersebut membentuk dua eksentrisitas (x = eB = ex dan y = eL = ey)

seperti pada Gambar 9.


14/23

Jika beban eksentris dua arah (eB dan eL) maka lebar efektif pondasi (B′)

ditentukan sedemikian rupa sehingga resultan beban terletak di pusat berat luas

efektifnya (A′) dengan L′ adalah sisi terpanjang pada luas efektif tersebut.

Sehingga qmax,min yang terjadi pada pondasi yaitu:

(1.15)

Gambar 8. Detail pengaruh eksentrisitas beban satu arah pada pondasi segi

empat


15/23

Gambar 9. Analisis momen satu arah dan dua arah dari pondasi dangkal

F. Faktor Keamanan pada Pondasi Dangkal

Besarnya kapasitas dukung ijin kotor (qijin = qall = gross allowable load-

bearing capacity) adalah :

SF

qq uijin (1.16)

Sedangkan penambahan tegangan di bawah tanah netto (q ijin(net)) = beban dari

bangunan atas ( superstructure) per satuan luas pada pondasi dinyatakan dalam :

SF

poq

SF

qq u

u(net)

ijin(net)

(1.17)

keterangan :

qu = kapasitas dukung batas kotor ( gross ultimate bearing capacity)

qu(net) = kapasitas dukung batas netto (net ultimate bearing capacity)

po = tekanan overburden = .Df

SF = faktor keamanan ( factor of safety) umumnya minimal bernilai = 3


16/23

CONTOH PERHITUNGAN

PERHITUNGAN

1.

Data Soal

Data Pondasi Tanah Lapis 1 Tanah Lapis 2

tf = 0.5 m h1 = 2 m h2 = 2 m

Df = 2.5 m 1 = 18 kn/m3 2 = 18 kn/m3

P = 300 KN 1 = 400 2 = 320

My = 40 KN.m c1 = 0 kn/m c2 = 40 kn/m

Mx = 0 KN.m

q = 15 KN/m2


17/23

Asumsi:

Dimensi dimensi kolom penyalur beban ke pondasi = 0,5m × 0,5m

Pondasi direncanakan dengan FS= 4 untuk keamanan pondasi.

Tinggi H2 dalam Df pondasi

Catatan: Dalam kasus soal, Tanah yang menahan pondasi yaitu tanah 2 ( h1 < Df ).

Desain Perencanaan menggunakan analisis Terzaghi.

2. Pergitungan Dimensi Optimal B dan L

Hitung qestimasi (sebagai qa)

Kondisi tanah 2

2 = 320

c2 = 40 kn/m2

Berdasarkan sudut geser

2 = 320, tergolong tanah pasir renggang /tak padat (Tabel 2.1 dan 2.2)

Maka, qestimasi = qa < 100 KN/m2

Berdasarkan kohesi c (Uji UCS)

Sehingga, diambil qestimasi = qa = 90 KN/m2

3.1.1 Hitung Dimensi berdasarkan qestimasi

Asumsi: B = 1,25 L


18/23

( )

Pembulatan dimensi yang akan digunakan:

Nilai A berdasarkan dimensi rencana

( )

** B > L karena My yang bekerja akan menyebabkan eksentrisitas, sehingga

direncakan ex yang terjadi terhadap bentang yang panjang, juga berfungsi

dalam penulangan, dimana pada B sebagai acuan dalam desain tulangan

(karena memungkinkan terjadinya lendutan yang besar)

3.1.2 Hitung qnetto (daya dukung aman tanah) berdasarkan dimensi rencana

3.1.3

Cek kontrol (qizin > qn)

a. Hitung q(ult) yang terjadi pada pondasi


19/23

qu (persegi panjang)

( ) ( )

-

- Desain terhadap keruntuhan geser umum

2 = 320 , nilai Nc = 44,04

Nq = 28,52

N = 26,87

( )( )

qu (segitiga)

karena segitiga nya merupakan segitiga sama kaki, maka:


20/23

qu (segitiga) = ½ x qu (persegi)

......... B = 0,5 m

sehingga, qult yang terjadi pada persegi:

b. Hitung q(ult)netto

c. Hitung qizin pada pondasi

d. Kontrol qizin > qn

........... Ok!

Tanah Aman menahan Pondasi, hal ini dikarenakan kapasitas dukung

tanah q(un) lebih besar dari qn, sehingga dengan faktor aman (FS) sama

dengan 4, menghasilkan qizin yang besar juga.

3.1.4 Cek kontrol (qizin > qmax,min)

a.

Menghitung Titik Pusat Pondasi (Xo,Yo)


21/23

- Luasan bagian – bagian Pondasi

- ∑ ∑

(dari titik 0,0)

- ∑ ∑

(dari titik 0,0)

b.

Menghitung Inersia (Ixo , Iyo)


22/23

- Ix dan Iy masing-masing bagian pondasi

Persegi Panjang 1

Persegi Panjang 2

Segitiga

c.

Menghitung qmax,min

Sehingga:


23/23

d.

Kontrol qizin > qmax

........... Ok!Tanah aman menahan qmax yang diberikan oleh pondasi.

3.1.5 Cek kontrol eksentrisitas

= 0,05 m

= 0 m

prencanaan pondasi 4

Documents