DESAIN PONDASI TELAPAK DAN EVALUASI PENURUNAN PONDASI 1
2
Endra Ade Gunawan Sitohang , Roesyanto 1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email:
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email:
[email protected]
ABSTRAK Secara garis besar, struktur bangunan dibagi menjadi 2 bagian utama, yaitu struktur bangunan di dalam tanah dan struktur bangunan di atas tanah. Struktur bangunan di dalam tanah sering disebut struktur bawah, sedangkan struktur bangunan di atas tanah sering disebut struktur atas. Struktur bawah dari suatu bangunan lazim disebut pondasi, yang bertugas memikul bangunan di atasnya. Seluruh muatan (beban) dari bangunan, termasuk beban-beban yang bekerja pada bangunan dan berat pondasi sendiri, harus dipindahkan atau diteruskan oleh pondasi ke tanah dasar dengan sebaik-baiknya. Tugas akhir ini bertujuan untuk mendesain pondasi telapak pada tanah lempung mulai dari menghitung daya dukung tanah, dimensi pondasi, penulangan, kontrol kuat geser 1 arah dan 2 arah, sampai pada evaluasi penurunan pondasi. Perhitungan daya dukung tanah adalah menggunakan rumus Terzaghi; untuk perhitungan penulangan pondasi tunggal dan kombinasi menggunakan acuan SNI 03 -2847-2002 dan ACI ; serta untuk perhitungan penurunan digunakan dua metode yaitu metode one point dan metode sub-layer. Pada perhitungan desain pondasi telapak, situasi letak sumbu kolom akan sangat berpengaruh dan pada perhitungan evaluasi penurunan, metode sub layer akan lebih memberikan hasil yang lebih akurat dibandingkan dengan metode one-point. Kata kunci: desain pondasi dangkal, dangkal, muka air tanah, tanah, penurunan, sub-layer.
ABSTRACT Broadly speaking , the structure structure of the building building is divided into two main parts , namely namely the structure of the building on the ground and above-ground structures . Structures in the soil is often referred to under the structure , while the structure of the buildings on the land commonly called the structure . Under the structure of a building commonly called the foundation , which is in charge of carrying buildings on it . The entire charge ( load ) of the building , including the loads acting on the building itself and the heavy foundation , must be transferred or forwarded by land to the foundation with the best foundation . This thesis aims to design on the palm of the foundation clay ranging from calculating the carrying capacity of the land , the dimensions of the foundation , reinforcement , shear strength control 1 -way and 2 -way , to the decline in foundation evaluation . Calculation of soil bearing capacity is to use the formula Terzaghi ; foundation reinforcement for the calculation of single and combined using the reference ISO 03 -2847-2002 and ACI , as well as to decrease the calculation method used two methods one point and sub - layer method . In the palm of foundation design design calculations , where where the situation will will be very influential column column axis and a decrease decrease in the calculation of the evaluation , the method will be sub layer provides more accurate results than the one- point method . Keywords : shallow foundation design , ground water , reduction , sub - layer .
PENDAHULUAN Dalam pekerjaan suatu konstruksi bangunan kita akan banyak menemukan hal-hal menarik pada saat pembangunan dimulai dari pondasi sampai konstruksi seluruhnya selesai. Beberapa kasus yang dapat diambil adalah dalam perencanaan pondasi. Faktor jenis tanah, keterbatasan tempat, tipe pondasi, muka air tanah, serta penurunan tanah. Struktur pondasi dari suatu bangunan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga proses pemindahan beban bangunan ke tanah dasar dapat berlangsung dengan baik dan aman. Untuk keperluan tersebut, pada perencanaan pondasi harus mempertimbangkan beberapa persyaratan, yaitu: 1. Pondasi harus cukup kuat untuk mencegah penurunan ( settlement ) dan perputaran (rotasi) yang berlebihan. 2. Tidak terjadi penurunan setempat yang terlalu besar bila dibandingkan dengan penuruna pondasi di dekatnya. 3. Cukup aman terhadap bahaya longsor. 4. Cukup aman terhadap bahaya guling. Jenis dan besar-kecilnya ukuran pondasi sangat ditentukan oleh kekuatan/daya dukung tanah dibawah pondasi tersebut. Sebagai contoh untuk jenis pondasi telapak tunggal, semakin kuat daya dukung tanah, semakin kecil ukuran pondasi yang direncanakan. Sebaliknya, semakin lemah daya dukung tanah, semakin besar pula ukuran pondasi yang akan direncanakan. Untuk tanah dengan daya dukung yang lemah ini, sebaiknya digunakan jenis pondasi lain, misalnya pondasi sumuran atau bahkan digunakan tiang pancang. Seperti yang telah dijelaskan diatas sebelumnya, penurunan merupakan faktor yang perlu mendapat perhatian dan analisis yang serius. Dalam perencanaan pondasi penurunan yang perlu dianalisis adalah penurunan segera dan penurunan konsolidasi primer. Istilah penurunan digunakan untuk menunjukkan gerak titik tertentu pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap. Jika seluruh permukaan dibawah bangunan turun secara seragam dan penurunan yang terjadi tidak melebihi batas aman, maka penurunan tidak membahayakan. Tapi, jika penurunan yang terjadi justru tidak seragam dan melebihi batas aman, maka ketidakstabilan bangunan perlu dikhawatirkan. Keterbatasan tempat bisa mempengaruhi tipe pondasi yang akan digunakan. Apakah pondasi telapak tunggal atau pondasi kombinasi, tergantung situasi dan mana yang lebih efisien terhadap keterbatasan tempat. Pondasi telapak tunggal, adalah pondasi yang hanya menopang satu kolom, dibagi menjadi dua macam, pondasi bujur sangkar dan empat persegi panjang. Sedangkan pondasi telapak kombinasi, adalah pondasi yang menopang dua kolom sekaligus, dibagi menjadi dua macam juga, yaitu pondasi kombinasi trapezium dan empat persegi panjang. Begitu juga dengan letak muka air tanah, jika kita tidak mengabaikan posisi letak muka air tanah, maka dalam perhitungan, itu akan sangat berpengaruh pada daya dukung tanah, serta penurunan. Namun faktor yang paling sering menjadi perhatian adalah penurunan. Penurunan yang melampaui batas ijin dapat menyebabkan ketidakstabilan dan kerusakan struktur atas. Pada umumnya untuk perhitungan pada tanah lempung, besar beban yang dianalisa untuk dilihat pengaruhnya terhadap penurunan hanya ditinjau dari 1 (satu) lapisan tanah, dan penambahan tegangan akibat beban struktur atasnya hanya ditinjau pada tengah-tengah lapisan. Padahal akan lebih akurat dan akan lebih efektif penanggulangannya apabila kita meninjau penurunannya dengan membagi tanah tersebut menjadi beberapa lapisan dan menghitung besar penurunannya dengan melihat juga pola distribusi beban terhadap lapisan yang ditinjau. Sebuah percobaan menghasilkan bahwa penurunan yang ditinjau dengan perhitungan metode sub layer (jumlah lapisan lebih dari satu) menghasilkan penurunan yang lebih akurat karena lebih mendekati hasil percobaan dari perhitungan yang menggunakan metode one-point (meninjau satu lapisan).
Perhitungan daya dukung tanah menggunakan rumus Terzaghi yaitu: qu =
+
+ B
(1)
dengan: = kapasitas daya dukung ultimit untuk pondasi memanjang 2 = kohesi (kN/m ) = kedalaman pondasi (m) = berat volume tanah (m)
qu c D f
= D f
(kN/m2)
2
= tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m )
Dari rumus daya dukung diatas akan kita peroleh dimensi pondasi yang akan kita pakai. Perhitungan penulangan pondasi bujur sangkar akan menggunakan acuan Peraturan SNI sedangkan perhitungan penulangan pondasi kombinasi menggunakan acuan Peraturan ACI. Penurunan pondasi dapat dibagi menjadi 3 komponen, yaitu: penurunan segera, penurunan konsolidasi primer, dan penurunan konsolidasi sekunder. Penurunan total adalah jumlah dari 3 komponen tersebut, dalam persamaan: St = Si + Sc + Ss (2) dengan:
St = penurunan total Si = penurunan segera Sc = penurunan konsolidasi primer Ss = penurunan konsolidasi sekunder Boussinesq memberikan persamaan pengaruh penyebaran beban akibat pengaruh beban titik di permukaan. Tambahan tegangan vertical akibat beban titik ( ) pada suatu titik di dalam tanah akibat beban titik Q di permukaan dinyatakan oleh persamaan: =
(3)
dengan: = tambahan tegangan vertical z = kedalaman titik yang ditinjau r = jarak horizontal titik di dalam tanah terhadap garis kerja beban Jika faktor pengaruh untuk beban titik didefinisikan sebagai: pengaruh untuk beban titik didefinisikan sebagai: I=
(4)
Maka: =
.I
Perhitungan konsolidasi primer dihitung dengan persamaan: S= dimana: S Cc Po
= besar penurunan = indeks pemampatan = tegangan vertikal efektif pada kedalaman yang ditinjau = tambahan tegangan vertical pada kedalaman yang ditinjau
H eo
= tebal lapisan tanah yang ditinjau = angka pori awal
(5)
METODOLOGI Gambar 1 menjelaskan secara skematik tahapan perhitungan.
Pemodelan pondasi serta asumsi datadata yang diperlukan. Data-data tersebut antara lain: -Data tanah: , , c -Data mutu beton: fy, f ’c -Beban (Pu dan M u)
Pondasi A
Pondasi C
Pondasi B
(muka air tanah berada ditengah pondasi)
(hanya sampai perhitungan penulangan)
(muka air tanah berada dibawah pondasi)
Perhitungan daya dukung tanah
Perhitungan daya dukung tanah
Penentuan ukuran telapak pondasi bujur sangkar (B , L)
Penentuan ukuran telapak pondasi bujur sangkar (B , L)
Kontrol kuat geser 1 arah dan 2 arah
Kontrol kuat geser 1 arah dan 2 arah
Penulangan Pondasi Telapak Bujur Sangkar
Penulangan Pondasi Telapak Bujur Sangkar
Perhitungan Penurunan dengan metode one- oint dan sub-la er
Perhitungan Penurunan dengan metode one- oint dan sub-la er
Pembahasan
Gambar 1. Metodologi
ANALISIS DAN PEMBAHASAN Perhitungan penulangan dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: Pondasi tipe A, pondasi bujur sangkar dengan mat. 1 m dari muka tanah. • Pondasi tipe B, pondasi bujur sangkar dengan mat. 4 m dari muka tanah. • Pondasi tipe C, pondasi telapak kombinasi. •
(a)
(b)
(c) Gambar 2. Model pondasi yang akan dihitung (a) Pondasi tipe A; (b) Pondasi tipe B; dan (c) Pondasi tipe C Untuk perhitungan penurunan pondasi bujur sangkar, denah yang dipakai adalah:
Gambar 3. Denah Pondasi Data-data yang dibutuhkan: Data Beton: Kolom pondasi 400 mm x 400 mm menahan beban mati P D = 100 kN, beban hidup 50 kN, dan momen 3 terfaktor Mu = 10 kNm. Dan berat beton = 24 kN/m . Mutu bahan f c’ = 20 MPa, f y = 300 MPa. Tulangan yang digunakan D19. Data tanah: Berat isi tanah normal ( ) = 17 kn/m3, berat isi saturated (
) = 20 kN/m3. Kohesi tanah c = 0, sudut
o
geser tanah
= 20 , indeks pemampatan Cc = 0,5. Angka pori awal eo = 1.
Perhitungan penulangan pondasi bujur sangkar ( pondasi tipe A )
1. Perhitungan ukuran dimensi pondasi berdasarkan beban yang dipikul. Beban total yang dipikul pondasi adalah sebesar: Qijin
= 1,2.PD + 1,6 PL = 200 kN. Formula Terzaghi untuk Pondasi Bujur Sangkar: + + 0,4 B qu = 1,3 dengan angka keamanan 3 qijin = qijin =
= =
= = 20o didapat nilai
Dari tabel 3.1 , untuk 7,4 dan
= 17,7 ;
= 5,0.
Untuk kasus muka air berada di tengah pondasi, maka cara: =
= dihitung dengan
(Df - D) + ’ D
Dengan ’ =
-
volume tanah
= berat volume efektif tanah. Demikian juga, berat
yang ada pada suku ketiga persamaan daya dukung harus
diganti dengan ’. = 17 (2-1) + (20-17).(1) 2
= 20 kN/m . Maka: = = 49,333 + 2B Dengan cara coba-coba didapat nilai B sebesar 1,9 m. Dengan ini maka kita pakai dimensi pondasi bujur sangkar 2 m x 2 m. 2. Daya dukung tanah + + 0,4 B qu = 1,3
qu = 2
qu = 151 kN/m tegangan ijin tanah (
)
3. Kontrol tegangan yang terjadi pada tanah q = berat pondasi + berat tanah = hf . + ht . = 0,5.24 + 1,5.17 = 37,5 kN/m2. Pu,k = 1,2.PD + 1,6 PL = 200 kN Tegangan maksimal pondasi,
=
2
95 kN/m (Safe) Tegangan minimal pondasi,
=
= 80 kN/m2 4. Kontrol tegangan geser 1 arah
Gambar 4. Gambar kontrol tegangan geser 1 arah ds = 75 + 19/2 = 84,5 mm 85 mm d = 500 – 85 = 415 mm a = B/2 – b/2 – d = 2000/2 – 400/2 – 415 = 0,385 m 2 = + (B – a).( ) / B 92,113 kN/m
2
151 kN/m
Gaya tekan ke atas dari tanah ( Vu ) : Vu = a . B . ( + ) / 2 = 72,039 kN Gaya geser yang dapat ditahan beton ( . Vc =
. Vc) :
. B . d = 463,984 kN
Jadi (Vu = 72,039 kN) < (
. Vc = 463,984 kN)
(Safe)
5. Kontrol tegangan geser 2 arah (geser pons)
Gambar 5. Gambar kontrol tegangan geser 2 arah (geser pons) Dimensi kolom b = h = 400 mm. b + d = h + d = 400 + 415 = 815 mm = 0,815 m. Gaya tekan ke atas (gaya geser pons) : Vu = { B2 – (b + d).(h + d)}.
= 291,880 kN.
= hk / bk = 400 / 400 = 1,0 dan bo = 2 {(b + d) + (h + d)} = 3260 mm. Gaya geser yang ditahan beton ( . Vc): Vc =
Vc = Vc = 1/3.
= 3025,176 kN.
= 2933,926 kN.
= 30 (kolom tepi)
. bo . d = 2016,784 kN.
Dipilih Vc yang terkecil jadi . Vc = 0,75. 2016,784 = 1512,588 kN. Jadi ( Vu = 291,880 kN ) < ( . Vc = 1512,588 kN) (Safe) 6. Hitungan penulangan pondasi Tegangan tanah pada jarak x ( •
)
Gambar 6. Gambar tegangan tanah pada jarak x ds = 75 + 19/2 = 84,5 mm 85 mm. d = hf – ds = 500 – 85 = 415 mm. x = L/2 – h/2 = 2/2 – 0,4/2 = 0,8 m. = + (L – x) . (
2
) / L = 89 kN/m
Momen yang terjadi pada pondasi ( M u ) 2 2 Mu = ½ . . x + 1/3 ( - ) . x = 29,76 kNm. •
Faktor momen pikul K dan K maks Syarat : K harus Kmaks K = Mu / ( . b . d2 ) = 29,76 . 106 / ( 0,8 . 1000 . 4152 ) = 0,216 MPa. •
Kmaks =
= 5,6897 MPa.
Jadi K < Kmaks (memenuhi syarat) Tinggi blok tegangan beton tekan persegi ekivalen (a) • a=
d = 5,307 mm
As,u = (0,85 . f c’ . a . b) / f y = (0,85 . 20 . 5,569 . 1000) / 300 = 315,577 mm2. f c’ < 31,36 MPa As,u = 1,4 . b. d / f y = 1,4 . 1000 . 415 / 300 = 1936, 67 mm2 Dari perhitungan di atas, diperoleh Mu = 29,76 kNm dan d = 415 mm, maka: Rn =
=
= 0,00017 MPa
Rn =
. fy (1 – 0,588
fy/fc’ )
0,00017 = 0,8.
. 300 (1 – 0,588. . 300/20 )
0,00017 = 240
- 8,82
8,82
- 240
Didapat nilai Ambil
+ 0,00017 = 0 = 7,08 x 10 -7 <
= 0,0035
= 0,0035
Tulangan: As
=
= 0,0035 . 1000. 415 = 1452,5 mm2 Dipilih As yang paling besar, yaitu As = 1936, 67 mm2 2 Pakai tulangan D19 – 125 (As = 2268 mm ) Dihitung jarak tulangan (s) Jarak tulangan, s = ¼ . . D2 . S/As,u = ¼ . . 192 . 1000 / 1936,67 = 146,325 mm
s (2 . hf = 2 . 500 = 1000 mm) s 450 mm Dipilih yang terkecil yaitu s = 125 mm < 146,325 mm. 2 2 Jadi, pakai tulangan D19 – 125 = 2268 mm > As,u = 1937,67 mm (Ok) 7. Kontrol kuat dukung pondasi Pu = . 0,85 .f c’ . Ak = 0,7.0,85.20.400.400 = 1904000 N = 1904 kN. Pu, k = 200 kN < Pu = 1904 kN ( SAFE )
Gambar 7. Penulangan pondasi tipe A Perhitungan penulangan pondasi kombinasi ( pondasi tipe C )
Gambar 8. Denah Pondasi tipe C – Pondasi Kombinasi Data: Untuk kolom A dan kolom B yang berukuran 400x400 sama-sama memikul beban total, P sebesar 150 kN.. Kolom A dipusatkan sejarak 1,0 m dari garis sifat; dan kolom B sejarak 6,0 m dari garis sifat. f c’ 2 = 20 MPa, f y = 300 MPa . Tegangan tanah maksimum 140 kN/m . Untuk perhitungan penulangan, kita gunakan metode kekuatan dari Peraturan ACI. (a) Panjang dan lebar telapak dari garis sifat =
= 3,50 m
Panjang telapak, L = 3,5 (2) = 7,0 m. 2 Tebal telapak yang kita pakai sebesar 0,5 m, atau beratnya sebesar 12 kN/m . Maka, luas dasar pondasi =
2
= 12,5 m
Dengan panjang L = 7 m, maka lebar pondasi adalah
= 1,78 m 1,80 m.
(b) Geser berfaktor dan momen berfaktor di arah memanjang. Untuk beban gravitasi, Kolom A, Pu = 100 (1,4) + 50 (1,7) = 225 kNm
Kolom B, Pu = 100 (1,4) + 50 (1,7) = 225 kNm 2
Tekanan tanah netto di bawah beban terfaktor =
= 35,714 kN/m .
Tekanan merata netto ke atas = 1,8 (35,714) = 64, 285 kN/m. Vu pada garis pusat kolom A = + 64, 285 (1) = +64,285 kN +64,285 – 225 = - 160,715 kN Vu pada garis pusat kolom B = - 64, 285 (1) = - 64,285 kN -64,285 + 225 = +160,175 kN Titik dengan geser nol = 5
= 2,5 m dari garis pusat kolom A.
Mu maks (dihitung dari sisi kiri) =
– 225 (3,5) = -138,234 kNm
Mu maks (dihitung dari sisi kanan) =
– 225 (3,5) = -138,234 kNm
Maka untuk perhitungan selanjutnya, pakai M u = 138, 234 kNm. (c) Tebal pelat. Untuk momen, tebal pelat dapat didasarkan atas perbandingan tulangan
yang
diinginkan. Harga maksimum yang diizinkan oleh Peraturan ACI diambil dari Tabel 3.8.1. = 0,75 = 0,0278 Untuk pengendalian lendutan, pilih diperbolehkan. Untuk harga
= 0,014, yaitu, sekitar setengah dari harga maksimum yang
ini,
Rn = f y (1 – ½ m) m=
=
= 18,75
Rn = 0,014 (300000) [1 – 0,5(0,014)(18,75)] dperlu =
=
2
= 3648,75 kN/m .
= 0,15 m.
Telapak dianggap sebagai suatu balok untuk perhitungan geser. Aksi satu arah dimisalkan menentukan pada jarak d dari sisi kolom. Geser pada jarak d dari sisi kolom bujur sangkar ekivalen yang berukuran 17,7 inci (0,45 m) adalah Vu = 160,175 – (0,225 + d)(64, 285) = 145,71 – 64,285d Kekuatan geser nominal bila tidak menggunakan tulangan geser adalah Vn = Vc = 2 Dengan itu, Vu = Vc 145,71 – 64,285d = 0,85(2
)(3,5)d
145,71 – 64,285d = 841,46d d = 0,18 m Tinggi total perlu = 0,15 + 0,05 (selimut) + 0,012 (sengkang) + 0,015 (jari-jari sengkang) = 0,227 Karena tidak melebihi tinggi yang kita rencanakan maka tetap kita tetap pakai tebal pelat (d) sebesar 0,25 m. 2 Berat pondasi = 0,25(24) = 6 kN/m Kontrol tegangan maksimum =
2
(d) Penulangan memanjang utama. Pada tengah bentang, Rn perlu =
=
As perlu 0,014
2
+ 6 = 29,81 kN/m < 140 kN/m 2
= 3792,43 kN/m . 2
(1800)(150) = 3928,85 mm .
(Safe)
Pakai 14 –D19, As = 3969 mm2. (e) Penulangan memanjang pada bagian bawah dari telapak di luar pusat kolom. Momen lentur pada sisi kolom B adalah Mu =
(64, 285)(0,5)2 = 16,07 kNm.
Meskipun tidak selalu demikian, momen disini kelihatannya cukup kecil sehingga tidak mensyaratkan penulangan. Kekuatan dari penampang yang tidak bertulangan dalam lentur dihitung menggunakan = 0,65. Dengan mengabaikan beton setebal 50 mm dari bawah: Ig =
3
(1,8)(0,2) = 0,0012 m
Mn =
= 0,65
4
= 55,15 kNm
Mn = 55,15 kNm > Mu = 16,07 kNm. (Safe) Tidak diperlukan tulangan lentur di dalam arah memanjang untuk kekuatan pada sisi bawah dari kantilever yang manapun. (f) Penulangan melintang. Lebar lajur kolom A, WA = 1 + 0,2 + 0,7 = 1,9 m.
Beban tekan berfaktor bersih dalam arah melintang =
= 125 kN/m
2
Mu = ½(125)(0,7) = 30,625 kNm d = 0,25 – 0,08 (selimut pada sisi bawah) – 0,01 (jari-jari tulangan) = 0,16 m. Rn perlu = Dengan
=
= 109,65 kN/m2
= 0,0035, 2
As perlu = 0,0035 (1900)(160) = 1064 mm . 2 Coba tulangan 7-D14 (As = 1078 mm ) Periksa kekuatan: C = 0,85 f c’ b a = 0,85 (20000)(1,9)(a) = 32300a T = As . f y = 0,001078 (300000) = 323,4 kN a=
= 0,01
Mn = 0,9 (324,4) [0,16 – 0,5(0,01)] = 45,254 kNm Mn = 45,254 kNm > M u = 30,625 kNm (Safe) Jadi gunakan tulangan 7 – D14. Lebar jalur kolom B, WB = 1 + 0,2 + 0,7 = 1,9 m
Beban terfaktor netto dalam arah melintang =
= 125 kN/m
2
Mu = ½(125)(0,7) = 30,625 kNm d = 0,25 – 0,08 (selimut pada sisi bawah) – 0,01 (jari-jari tulangan) = 0,16 m. Rn perlu = Dengan
=
2
= 109,65 kN/m
= 0,0035,
As perlu = 0,0035 (1900)(160) = 1064 mm2. 2 Coba tulangan 7-D14 (As = 1078 mm ) Periksa kekuatan: C = 0,85 f c’ b a = 0,85 (20000)(1,9)(a) = 32300a T = As . f y = 0,001078 (300000) = 323,4 kN a=
= 0,01
Mn = 0,9 (324,4) [0,16 – 0,5(0,01)] = 45,254 kNm (Safe) Mn = 45,254 kNm > M u = 30,625 kNm Jadi gunakan tulangan 7 – D14. (g) Sketsa penulangan:
Gambar 9. Penulangan pondasi tipe C Perhitungan penurunan pondasi bujur sangkar ( pondasi tipe A ) • Distribusi tegangan satu lapisan pondasi tipe A
Gambar 10. Distribusi tegangan satu lapisan pondasi tipe A 2 2 Berat isi normal = 17 kN/m , berat isi saturated = 20 kN/m Berat isi efektif tanah, ’ =
-
= 3 kN/m2.
Indeks pemampatan Cc = 0,5 Angka pori awal, eo = 1 Beban yang dipikul pondasi 200 kN. Jarak as ke as = 5,0 m Dimensi pondasi = 2,0 x 2,0 m Kedalaman pondasi = 2 m qn =
– ( .Df ) =
– ( (Df - D) + ’ D) =
2
– {17(2-1) + 3.1} = 30 kN/m
S= Po’ = tekan vertical efektif. Tabel 4.1 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P1 perhitungan satu lapisan (tebal lapisan 10 m) akibat pondasi P1-P6. Akibat Pondasi
h (m)
Z (m)
Z/,B
X (m)
X/Z
z/qn
z (t/m2)
P1
8,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,030
0,900
P2 P3 P4 P5 P6
8,000 8,000 8,000 8,000 8,000
4,000 4,000 4,000 4,000 4,000
2,000 2,000 2,000 2,000 2,000
5,000 10,000 5,000 7,071 11,180
1,250 2,500 1,250 1,768 2,795
0,004 0,000 0,004 0,003 0,000
0,131 0,000 0,131 0,075 0,000
Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P1 ( P1) = 1,238 kN/m2 Hitungan penurunan pondasi P1 = Po’ = {17(2-1) + 3.1} + (3x4) = 32 kN/m2 S=
=
= 0,033 m
Tabel 4.2 Tambahan tegangan vertical di bawah pondasi P2 perhitungan satu lapisan (tebal lapisan 10 m) akibat pondasi P1-P6. Akibat Pondasi
h (m)
Z (m)
Z/B
X (m)
X/Z
z/qn
z (t/m2)
P1 P2 P3 P4 P5 P6
8,000 8,000 8,000 8,000 8,000 8,000
4,000 4,000 4,000 4,000 4,000 4,000
2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000
5,000 0,000 5,000 7,071 5,000 7,071
1,250 0,000 1,250 1,768 1,250 1,768
0,004 0,030 0,004 0,003 0,004 0,003
0,131 0,900 0,131 0,075 0,131 0,075
Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P2 ( P2) = 1,444 kN/m2 Hitungan penurunan pondasi P2 = Po’ = {17(2-1) + 2.1} + (3x4) = 32 kN/m2 S=
=
= 0,040 m
Tabel 4.3 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P3 perhitungan satu lapisan (tebal lapisan 10 m) akibat pondasi P1-P6. Akibat Pondasi
h (m)
Z (m)
Z/B
X (m)
X/Z
z/qn
z (t/m2)
P1
8,000
4,000
2,000
10,000
2,500
0,000
0,000
P2
8,000
4,000
2,000
5,000
1,250
0,004
0,131
P3
8,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,030
0,900
P4
8,000
4,000
2,000
11,180
2,795
0,000
0,000
P5
8,000
4,000
2,000
7,071
1,768
0,003
0,075
P6
8,000
4,000
2,000
5,000
1,250
0,004
0,131 2
Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P3 ( P3) = 1,238 kN/m Hitungan penurunan pondasi P3 = 2 Po’ = {17(2-1) + 3.1} + (3x4) = 32 kN/m S= •
=
= 0,033 m
Rekapitulasi Perhitungan: Pondasi tipe A - Dimensi pondasi : 2 m x 2 m, tebal pondasi : 0,5 m; pada kedalaman 2 m - Muka air tanah terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan - Tulangan yang dipakai D19 - Besar penurunan:
Pondasi
1 lapisan ( m)
2 lapisan (m)
5 lapisan (m)
10 lapisan (m)
P1 = P4 P2 = P5 P3 = P6
0,033 0,040 0,033
0,087 0,089 0,087
0,127 0,129 0,127
0,188 0,191 0,188
Pondasi tipe B - Dimensi pondasi : 2,5 m x 2,5 m; tebal pondasi : 0,5 m; pada kedalaman 2 m - Muka air tanah terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan - Tulangan yang dipakai D19 - Besar penurunan tanah: Pondasi
1 lapisan ( m)
2 lapisan (m)
5 lapisan (m)
10 lapisan (m)
P1 = P4 P2 = P5 P3 = P6
0,007 0,020 0,007
0,017 0,019 0,017
0,094 0,097 0,094
0,096 0,099 0,096
Pondasi tipe C - Dimensi pondasi: 7 x 1,8 m dengan tebal 0,25 m. - Tulangan yang dipakai 14 – D19, 7 – D14, D12 – 225. - Penurunan tidak dihitung.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari hasil perhitungan dan analisis, antara lain: 1. Kegagalan/kerusakan pondasi selalu diawali oleh terjadinya retak pada beton. Keadaan ini terjadi karena pondasi tidak mampu menahan beban yang berupa momen lentur dan/atau gaya geser. Inilah sebabnya kenapa perlu dihitung juga kontrol tegangan geser 1 arah dan 2 arah. 2. Beban yang bekerja pada pondasi berasal dari tekanan tanah di bawah pondasi. Jika tulangan tidak mampu menahan momen lentur yang bekerja pada pondasi, maka akan terjadi retak beton pada momen terbesar (umumnya di bagian tengah pondasi) dengan arah vertikal ke atas. 3. Tegangan geser 2 arah atau tegangan geser pons ( punching shear ), dapat mengakibatkan retak miring di sekeliling kolom dengan jarak ± d/2 dari muka kolom, d adalah tebal efektif pondasi. 4. Tegangan geser 1 arah yang bekerja pada dasar pondasi dapat mengakibatkan retak di sekitar pondasi pada jarak ± d dari muka kolom. 5. Untuk perhitungan penurunan, dengan metode sub-layer , semakin banyak lapisan yang kita tinjau akan memberikan hasil penurunan yang lebih besar dibandingkan dengan metode one-point yang hanya meninjau satu lapisan saja. V.2. Saran Beberapa saran yang dapat diaplikasikan dari perhitungan desain pondasi telapak dan evaluasi penurunan pondasi kali ini: 1. Untuk pencegahan pondasi dari bahaya kerusakan/kegagalan yang diawali oleh retak pada beton, disarankan agar mengontrol momen lentur, tegangan geser 1 arah dan 2 arah. 2. Bila pada situasi letak sumbu kolom saling berdekatan, lebih baik menggunakan pondasi telapak kombinasi dibanding pondasi telapak tunggal karena akan lebih ekonomis. 3. Untuk perhitungan penurunan tanah, lebih baik ditinjau perlapisan tanah dengan ketebalan tertentu sampai perbedaan besar penurunan semakin konstan.
DAFTAR PUSTAKA
Bowles J.E, 1977, Foundation Analysis and Design, Fifth Edition. New York: The McGraw – Hill Companies, Inc. Das Braja M, 1998, Principles of Foundation Engineering. California: PWS Publishing. Das Braja M, 1994, Mekanika Tanah Jilid 2. Surabaya: Penerbit Erlangga. Hariyatmo C, Hary, 2002, Teknik Pondasi 1, Yogyakarta: Penerbit Beta Offset. Asroni, Ali, 2010, Kolom Fondasi & Balok T Beton Bertulang. Yogyakarta: Graha Ilmu. Wang, Chu-Kia, Salmon C, 1985, Disain Beton Bertulang Jilid 2. Jakarta: Penerbit Erlangga. Dipohusodo, Istimawan, 1996, Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama. Kusuma, Gideon H., 1994, Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang, Jakarta: Penerbit Erlangga. Samosir, Juwita, 2012, Studi Korelasi Pola Penurunan Pondasi Dangkal Pada Tanah Lempung Dengan Distribusi Beban Perlapisan Tanah Pada Beberapa Variasi Desain Pondasi. Medan: USU Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002) Dilengkapi Penjelasan (S-2002). Bandung: ITS Press.
