Hasrang Juhas GPS

Rekayasa Pondasi
CATATAN KULIAH HANGGORO
DESAIN DAN ANALISIS
PONDASI DANGKAL
Editor
ARNIDA AMBAR
www.bpps.ourfamily.com
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 2
Tentang Catatan Kuliah ini
Catatan kuliah ini merupakan bahan kuliah saat penulis
melanjutkan studi di S-2 Teknik Sipil Geoteknik di
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Terima kasih
kepada Bapak Ir. Agus Darmawan Adi, Ph.D atas
pencerahannya kepada penulis akan apa dan
bagaimana pondasi dangkal.
Yogyakarta, April 2001
Hanggoro
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 3
APA ITU PONDASI ?
Pondasi adalah bagian dari bangunan bawah yang meneruskan beban ke tanah
pendukung.
PERSYARATAN PONDASI
Kekuatan ® Kapasitas Daya Dukung
Deformasi ® Penurunan (batas-batas yang diperbolehkan berdasarkan struktur
dan arsitektur).
Perbedaan penurunan D S antar kolom 1/150 L hingga 1/300 L. Agar
syarat terpenuhi, dapat digunakan balok sloof struktur (saran dari
struktur). Tetapi menjadi tidak ekonomis pada bangunan 5-6 lantai
karena dimensi balok sloof struktur dapat mencapai tinggi 150 cm.
Sehingga selama ini sloof hanya direncanakan terhadap beban aksial
tarik yang nilainya adalah 10% beban kolom.
Selain itu dapat digunakan rekayasa daya dukung tanah dengan
didasarkan kapasitas daya dukung dengan penurunan 1 inci.
JENIS PONDASI BERDASAR RASIO D/B
Pondasi dangkal Kriteria D/B < 1
Telapak : Individual spread footing (murah), Continuous footing
(belum tentu lebih murah dibandingkan mini piles), Combine
footing, Mat footing / raft.
Pondasi Batu Kali
Pondasi dalam Kriteria D/B > 4-5
Tiang pancang, tiang bor (digali mesin), sumuran/kaison (digali
Manusia dan lebih murah dibanding continuous footing)
JENIS PONDASI BERDASAR JENIS BANGUNAN
Pondasi untuk gedung Sederhana : continuous footing batu kali.
Tingkat Tinggi : dengan atau tanpa basement.
Kegunaan basement yang biasanya 2-3 lantai adalah,
1. Segi fungsi sub-base.
2. Kepentingan stabilitas bangunan (tertahan lebih baik
terhadap goyangan.
3. Mengurangi setlement jika beban tanah yang diambil
sama dengan beban bangunan diatasnya (Dp=0).
Sedangkan masalah yang dihadapi adalah rembesan yang
dapat diatasi dengan kedap air atau drainasi.
Pondasi untuk mesin Direncanakan terhadap getaran.
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 4
Pondasi untuk menara Tugu, cerobong asap, pemancar radio/tv, tower listrik.
(gaya aksial kecil, gaya horisontal besar)
Pondasi di bawah air jembatan dan dermaga (gaya aksial dan horisontal besar).
Pondasi harus mempertimbangkan erosi, korosi, gaya luar
(ombak/arus air), scouring (penggerusan tanah dasar).
KAPASITAS DUKUNG TANAH UNTUK BEBAN STATIK
Kapasitas dukung ultimit (qult) didefinisikan sebagai tekanan terkecil yang dapat
menyebabkan keruntuhan geser pada tanah pendukung tepat di bawah dan di sekeliling
pondasi.
Ada 3 kemungkinan pola keruntuhan kapasitas dukung tanah yakni,
General Shear Failure
ß Kondisi kesetimbangan plastis terjadi penuh
diatas failure plane.
ß Muka tanah disekitarnya mengembang
(naik).
ß Keruntuhan (slip) terjadi di satu sisi
sehingga pondasi miring.
ß Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas
rendah (padat atau kaku).
ß Kapasitas dukung ultimit (qult) bisa diamati
dengan baik.
Q
q = Q/A
Setlement
q
Punching
shear failure
Local shear
failure
General
shear failure
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 5
Local Shear Failure
ß Muka tanah disekitar kurang berarti
pengembangannya, karena cukup besar
desakan ke bawah pondasi.
ß Kondisi kesetimbangan plastis hanya terjadi
pada sebagian tanah saja.
ß Miring pada pondasi diperkirakan tidak
terjadi.
ß Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas
tinggi – ditunjukan dengan setlement yang
relatif besar.
ß Kapasitas dukung ultimit sulit dipastikan
sehingga sulit dianalisis, hanya bisa
dibatasi setlementnya saja.
Punching Shear Failure
ß Terjadi jika terdapat desakan pada tanah di
bawah pondasi yang disertai pergeseran
arah vertikal disepanjang tepi.
ß Tak terjadi kemiringan dan pengangkatan
pada permukaan tanah.
ß Penurunan relatif besar.
ß Terjadi pada tanah dengan kompresibiltas
tinggi dan kompresibilitas rendah jika
pondasi agak dalam.
ß Kapasitas dukung ultimit tidak dapat
dipastikan.
Cara keruntuhan secara umum tergantung pada kompresibilitasnya dan
kedalaman pondasi relatif terhadap lebarnya.
Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi general shear failure, gaya-gaya yang
bekerja dapat dianalisis.
A B
C
E F
GD
b
q = g.Df
Df
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 6
Gambar di atas adalah mekanisme keruntuhan untuk pondasi menerus dengan lebar b
dan panjang tak terbatas, memikul suatu tekanan merata (qult) diatas permukaan tanah
yang homogen dan isotropik. Parameter kekuatan geser tanah adalah c dan j tetapi
berat isi tanah diasumsikan sama dengan nol. Pondasi akan tertekan ke bawah dan
menghasilkan suatu kesetimbangan plastis dalam bentuk zona segi tiga di bawah
pondasi dengan sudut ABC = BAC = 45° + j /2. Gerakan bagian tanah ABC ke bawah
mendorong tanah diampingnya ke kesamping. Zona Rankine pasif ADE dan BGF akan
terbentuk dengan sudut DEA = GFB = 45° - j /2. Transisi antara gerakan ke bawah
bagian ABC dan gerakan lateral bagian ADE dan BGF akan terjadi di sepanjang zona
geser radial ACD dan BCG. Kesetimbangan plastis akan terjadi pada permukaan
EDCGF sedangkan sisa tanah lainnya berada dalam kesetimbangan elastis.
Biasanya pondasi tidak diletakan pada permukaan tanah, dalam praktek diasumsikan
kenaikan geser tanah antara permukaan dan kedalaman Df diabaikan, tanah tersebut
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 menerus dapat dinyatakan dengan persamaan Terzaghi (1943),
qult = c Nc + q Nq + ½ b g Ng
j, c, g nilainya diambil di bawah pondasi.
dengan,
q = g .Df
g nilanya diambil di atas elevasi pondasi.
Persamaan diatas dikembangkan oleh Terzaghi dari teori Prandth-Reissner hingga
menghasilkan persamaan,
qult = c [ tan j (kc + 1)] + q (tan j) kq + ½ b g [ tan j (kg tanj - 1) ]
= c Nc + q Nq + ½ b g Ng
Nilai Nc, Nq, Ng tidak dapat dilacak dari mana asalnya karena Terzaghi hanya
memberikan grafik j VS Nc, Nq, Ng dan bukannya sebuah rumus sehingga tiap buku
yang ada nilai Nc, Nq, Ng dapat berbeda-beda.
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 7
Untuk pondasi telapak bentuk bujur sangkar :
qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.4 b g Ng
Untuk pondasi telapak bentuk lingkaran :
qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.3 b g Ng
Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi local shear failure pada pondasi menerus,
q’ult = c’ Nc’ + q Nq’ + ½ b g Ng’
dengan,
c’ = 2/3 c
tan j ’ = 2/3 tan j
Local shear failure dapat terjadi untuk nilai j < 30°. Untuk pondasi bentuk lainya,
caranya sama dengan mencari qult. Persamaan q’ult hanya untuk memuaskan user, tidak
ada alasan ilmiah yang mendukung teori ini. Teori ini hanya ada dari Terzaghi saja.
Catatan :
ß Untuk keamanan besar dapat digunakan rumus local shear failure, kapasitas dukung
lebih rendah, setlement tidak perlu dihitung.
ß Untuk lebih realistis setelah pengecekan terhadap qult (general shear failure),
pondasi perlu dichek terhadap setlement (hasil lab).
ß 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.
ß Kondisi khusus,
pada tanah non-kohesif c = 0 maka qult = q Nq + ½ b g Ng
pada tanah kohesif j = 0 maka Nc = 5.7, Nq=1, Ng=0, qult = 5.7 c + q
pondasi pada permukaan tanah Df = 0 maka qult = c Nc + ½ b g Ng
Perkembangan rumus setelah qult Terzaghi, Nc & Nq diambil nilainya dari Prandth
(1921) – Reissner (1924),
Nq = ep.tan j tan2 (45° + j/2)
Nc = ( Nq – 1 ) Cot j
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 8
Sedangkan nilai Ng diusulkan,
Ng = ( Nq – 1 ) tan 1.4 j Mayerhof (1963)
Ng = 1.8 ( Nq – 1 ) tan j   Hansen (1968)
Ng = 2 ( Nq + 1 ) tan j Coquot & Kerisek – nilainya terlalu besar.
Untuk faktor bentuk, faktor kedalaman dan faktor kemiringan beban yang diusulkan oleh
DeBeer (1970) dan Mayerhof (1953) secara empiris hasil observasi percobaan. Untuk
keperluan praktis, nilai qult yang di usulkan Terzaghi memberikan hasil yang cukup baik.
Perlu diketahui bahwa hasil-hasil perhitungan kapasitas dukung sangat peka terhadap
nilai-nilai asumsi parameter kekuatan geser terutama untuk nilai j yang tinggi.
Akibatnya perlu dipertimbangkan keakuratan parameter-parameter kekuatan geser yang
digunakan.
Beberapa alasan mengapa data hasil lab perlu di tinjau (jangan dipercaya langsung) :
ß Tingkat ketergangguannya.
ß Kondisi lapangan apa cukup baik.
ß Kondisi struktur tanah sample tidak dapat mewakili.
ß Kalau terdapat krikil dalam sample, krikil dibuang sehingga mungkin kapasitas
dukung lapangan lebih besar dari lab.
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 9
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
MAT terhadap pondasi nilai qult menjadi,
0 £ D1 £ Df
q = D1 gb + D2 g ’
qult = c Nc + q Nq + ½ b g’ Ng
g ’ = gsat - g w
D1 > Df, 0 £ d £ b
q = Df.g
qult = c Nc + q Nq + ½ b g Ng
g = 1/b [ g.d + g’ (b-d) ]
g ’ = gsat - g w
d > b
Tidak ada pengaruh air.
Sebenarnya perlu juga koreksi nilai j dan c selain nilai g akibat adanya M.A.T, namun di
lapangan dapat digunakan nilai j dan c terlemah.
KAPASITAS DUKUNG TANAH DI ATAS TANAH BERLAPIS
D1
D2
Df
Df
d
gb
gsat
gb
gsat
b
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 10
Tanah tak padat di atas tanah yang lebih padat.
ß Jika tanah kurang padat lebih tebal – gunakan kapasitas dukung lapisan tsb.
ß Jika tanah kurang padat lebih tipis – pengaruh lapisan yang lebih padat.
Tanah lebih padat di atas tanah kurang padat.
ß Jika tanah lebih padat tebal – kapasitas dukung tanah yang lebih padat dan
chek setlement lapisan kurang padat.
ß Jika tanah lebih padat tipis -- pertimbangkan patah pons (pada lap. Cadas)
jika pondasi diletakan diatas lap.cadas sehingga gunakan kapasitas dukung
lapisan kurang padat.
DEFINISI FAKTOR KEAMANAN (FS)
Nilai F.S tidak ada batasannya, namun karena banyak ketidakpastian nilai j dan c,
maka secara umum F.S diambil minimum = 3 dengan pertimbangan tanah tidak
homogen, dan tidak isotropis.
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 :
ß Beban Hidup (WL)
ß Beban Mati (WD)
ß Berat Sendiri Pondasi (WF)
ß Berat Tanah di atas Pondasi (WS)
[ WL + WD + WF + WS ] £ qall
A
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.
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 11
[ 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 j d = tan j / FS
qall = Cd Nc + q Nq + ½ b g Ng
FS pada penyelesaian ini antara 2-3 kira-kira sama dengan hasil SF 3-4
untuk dua metode sebelumnya.
Catatan :
ß qult belum memperhatikan setlement, jari FS bisa 4,5,.. untuk mencover setlement.
ß 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.
CONTOH SOAL 1
Sebuah pondasi telapak dibuat pada tanah berlapis, dengan lapisan pertama dari 0.00
m sampai –1.50 m mempunyai nilai c=15 KN/m2 dan sudut geser dalam j = 5°, berat
volum g = 15 KN/m3 dilanjutkan lapisan kedua dari –1.50 m sampai –7.50 m mempunyai
nilai c=10 KN/m2 dan sudut geser dalam j = 25°, berat volum g = 17 KN/m3. Jika telapak
ukuran 2 m x 2 m hitung dan bandingkan kapasitas dukung ultimit tanah tersebut pada
kedalaman 1.5 m dan 2.0 m dengan kondisi general shear failure.
Gunakan parameter Mayerhof berikut,
Nq = ep.tan j tan2 (45° + j/2)
Nc = ( Nq – 1 ) Cot j
Ng = ( Nq – 1 ) tan 1.4 j
CONTOH SOAL 2
Sebuah pondasi/telapak direncanakan pada kedalaman –2.0 m di bawah muka tanah
(muka tanah +0.00). Lapisan tanah dari 0.00 sampai –1.5 mempunyai berat volum = 16
kN/m3, kohesi = 15 kN/m2 dan sudut geser internal = 25°. Muka air tanah diperhitungkan
pada –1.5 m. Di bawah –1.50 m, tanah mempunyai berat volum jenuh air = 20 kN/m3,
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 12
kohesi = 15 kN/m2 dan sudut geser internal = 30°, berat volum air = 10 kN/m3. Lebar
pondasi diperkirakan 2.0 m dan berupa strip footing (pondasi lajur).
Hitung kapasitas dukung tanah yang diperbolehkan (dengan pers. Terzaghi) untuk,
a. Faktor aman = 3 diberikan pada cara perhitungan biasa (gross)
b. Faktor aman = 3 diberikan pada parameter tanah.
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 13
KAPASITAS DUKUNG TANAH IJIN DARI PENETRASI
Berdasarkan hasil pengamatan dan pengalaman Mayerhof merekomendasikan rumus
qall untuk tanah granular,
qall untuk SPT,
qall = N/8 dalam kg/cm2 untuk B £4 ft
qall = N [1+1/B ] 2 / 12 dalam kg/cm2 untuk B > 4 ft
qall untuk CPT dengan pendekatan SPT,
qall = qc/30 dalam kg/cm2 untuk B £4 ft
qall = qc [1+1/B ] 2 / 50 dalam kg/cm2 untuk B > 4 ft
qall = qc/40 dalam kg/cm2 --- biasa digunakan sebagai pendekatan.
dengan
B = Lebar pondasi dalam ft.
Sedangkan Parry (1977) mendekati nilai qult untuk tanah granular berdasarkan data
SPT,
qult [ MN/m2 ] = 0.24 Nf [(Df+0.733)/(Df+0.753)]
dengan
Nf = nilai N pada kedalaman 0.75 B di bawah dasar pondasi.
Sedangkan jika Df < B berlaku qult [ MN/m2 ] = 0.24 Nf
Schmertmann (1978) mendekati nilai qult [kg/cm2] untuk tanah granular berdasarkan data
CPT,
Pondasi Menerus : qult = 28 – 0.0052 (300-qc)1.5
Pondasi Bujursangkar : qult = 48 – 0.009 (300-qc)1.5
Sedangkan untuk jenis tanah lempung,
Pondasi Menerus : qult = 2 + 0.28 qc
Pondasi Bujursangkar : qult = 5 + 0.34 qc
Dalam rumus ini, jika qc=0 maka tanah masih dianggap memiliki kekuatan dukung.
KAPASITAS DUKUNG TANAH IJIN DARI PLATE LOADING TEST
Plate Loading Test untuk bentuk lingkaran memiliki dia. ½-3 ft dan untuk bentuk
bujursangkar memiliki ukuran 1 ft x 1 ft. Untuk jalan plate diletakkan di atas permukaan
jalan sedangkan untuk pondasi, plate diletakkan sedalam 4 Bplate.
Langkah Plate Loading Test
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 14
Perkiraan awal misalnya qult = 200 kN/m2 ,
dan tahapan pembebanan diambil 6-10 tahap.
Beban diberikan bertahap mulai 30, 60, 90
kN….hingga runtuh. Masing-masing tahap
ditunggu hingga s berhenti. Uji loading test
minimal 2 x untuk antsipasi ketidak tepatan
perkiraan awal yang mengakibatkan hasil
yang tidak tepat.
Penyajian hasil loading test,
Jika qult tidak terdefinisi maka nilai qult
dicari dengan beban batas pada s
berlanjut atau nilai q pada saat setlement
10% Bplate ( Terzaghi ). Ada juga yang
menetapkan s yang diinginkan lalu dicari
nilai q nya.
Catatan :
ß Bpondasi ¹ Bplate
ß Nilai qult pondasi
Pada tanah lempung qult pondasi = qult plate
Pada tanah pasir qult pondasi = qult plate * Bpondasi / Bplate.
ß Untuk analisis setlement,
Pada tanah lempung S pondasi = S plate * Bpondasi / Bplate
Pada tanah pasir S pondasi = S plate * [2.Bpondasi / (Bplate+Bpondasi)]2
Kelebihan dan Kekurangan Loading Test.
Kelebihan :
ß Dari grafik q vs S dapat secara langsung nilai qult pondasi
Kekurangan :
ß Ukuran plat terbatas.
ß Rumus yang digunakan mengasumsikan bawahwa tanah itu homogen. Nilai q
akan besar jika menggunakan loading test, tetapi dapat menyebabkan potensi
kegagalan karena pengaruh beban pondasi menembus batas tanah keras.
q
s
qult
qult tidak
terdefinisi
qult tidak
terdefinisi
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 15
Dengan demikian, plate loading test jarang digunakan untuk bangunan besar dan
pemakaiannya hanya dibatasi untuk beban besar pada luasan yang kecil (nilai B dan L
kecil) misalnya untuk lapangan terbang dan jalan raya (luasan ban yang kecil) atau pada
pondasi mesin untuk mencari nilai modulus subgrade reaction (ks) dengan melakukan
beban siklik.
PERSYARATAN UMUM PONDASI
ß Kedalaman
Cukup untuk menjamin tidak ada desakan dari tanah (tidak bergeser) [ min.60 cm],
bebas dari perubahan musim/gangguan alam [min. 1 m] atau di bawah level
scouring dan tanah organik.
ß Sistem pondasi aman terhadap geser, guling, kapasitas dukung tanah/setlement dan
longsor massa pada daerah berbukit (banyak parameter yang tidak diketahui).
ß Pondasi aman terhadap bahan-bahan reaktif (awet), tidak boleh retak dan tidak
boleh melentur berlebihan.
ß Pondasi ekonomis baik dalam tinjauan struktur maupun pelaksanaan.
ß Pondasi ramah lingkungan (tidak menarik bangunan sekitar akibat setlement).
Tanah Lunak
Tanah Keras
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 16
ß Pondasi fleksibel terhadap kondisi sekitar (perencana harus meninjau kondisi
lapangan sebelum mendesain pondasi)
BEBERAPA FAKTOR YANG DIPERTIMBANGKAN TERHADAP
PERENCANAAN DAN PELAKSANAAN.
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)
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 juga
akibat beban pondasi baru. Solusinya
dengan pengaturan jarak yang cukup
(sebaran beban 1:1) atau gunakan
sheet pile.
d
lamabaru
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 17
Suku ke-2 kapasitas dukung tanah akan
hilang, sehingga kapasitas dukung
menjadi berkurang. Solusi dengan
pengaturan jarak yang cukup (sebaran
1:1) atau gunakan sheet pile/buis beton.
Volume konstan akan menggesar 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.
Berkatian dengan Aliran Air (erosi)
Dasar pondasi harus dibawah
pengaruh gerusan.
baru
lama
lama
baru
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 18
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.
Pondasi diatas tanah ekspansif
Pondasi terdorong masuk Lantai terangkat
Sifat tanah ekspansif : pada saat basah mengembang dan pada saat kering tanah
menyusut baik ke arah vertikal (dominan) maupun horisontal.
Pada jalan jika penyusutan tidak bersamaan, aspal akan pecah-pecah. Sedangkan pada
saat pengembangan kapasitas dukung tanah mengecil yang dapat berakibat penurunan
yang tidak merata.
Relatif kering
hujan
Relatif basah kering
basah kering
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 19
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 dapat dipasang rongga pengatur
kembang susut.
Untuk pondasi tiang, agar tiang tidak terpengaruh
kebang susut dapat digunakan pelapis bitumen agar
permukaan tiang licin sehingga tidak menarik
maupun mendorong tiang.
Untuk pasangan tegel rumah diatas tanah ekspansif disarankan,
rongga
pasir
40 cm tanah ekspasif + kapur
Tanah ekspansif
bitumen
Lap.ekspansif
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 20
Sedangkan untuk pondasi telapak disarankan mengganti lapisan ekspansif dengan jenis
tanah yang tidak ekspansif.
Pondasi diatas tanah lempung non-ekspansif
Laminating Clays (lempung keras tapi berlapis dan bercelah) akan menyebabkan
bidang licin jika ada air hujan sehingga qu tidak bisa ditetapkan besarnya. Disarankan
menggunakan residual strength-nya.
Lempung lunak akan menimbulkan masalah setlement dan kapasitas dukung yang
rendah dan jenis tanah ini dapat mengalir dan menggeser tiang pancang.
Pondasi diatas timbunan yang tidak direncanakan
Jika akan mendesain pondasi diatas timbunan yang tidak direncanakan perlu diyakinkan
dahulu materialnya apa, dan keseragaman/kepadatannya bagaimana. Apakah
materialnya berupa sampah, puing bangunan, tanah bekas tanaman atau kayu. Masalah
yang timbul adalah perbadaan setlement akibat kepadatan dan keseragaman yang
berbeda-beda.
FAKTOR LINGKUNGAN YANG PERLU DIPERHATIKAN
PRINSIP : Menjaga Kelestarian Lingkungan dengan mempertimbangkan dampak
pada lingkungan, meminimalkan dampak dan mencegah serta mengatasi
dan memperbaiki.
Ekspansif soil
2V : 1H
Pasir
Tanah
Timbunan
tidak
ekspansif
1-3 meter
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 21
PENGEBORAN
Saat penyelidikan tanah, lubang bor jangan dibiarkan terbuka untuk menghindari
pencemaran air tanah. Perlu dipikirkan penyelamatan Top Soil, pencegahan
kerusakan struktur tanah pada pengoboran di dekat sungai /aliran air serta efek
pengeboran pada muka air tanah terutama di atas lapisan rapat air.
BAHAN GALIAN
Bahan galian jangan masuk ke saluran drainase dan tercecer dijalan.
PELAKSANAAN PONDASI
Pertimbangkan dampak kebisingan dan getaran akibat pemancangan tiang.
PENGGUNDULAN TANAMAN
Pertimbangkan erosi dan instabilitas lereng serta kembang susut aktif.
PEKERJAAN DITEPI SUNGAI/LAUT
Reklamasi pantai akan menyebabkan hidraulik gradien turun, aliran air lamban
dan banjir. Pertimbangkan pengaruh intrusi air laut dan keragaman hayati.
REKLAMASI
PEMOTONGAN BUKIT
Perlu dipertimbangkan bahaya longsor.
PENGEMBANGAN DAERAH YANG DILINDUNGI
Pantai berterumbu karang, berbakau dan pasir bukit alami.
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 22
ANALISIS PONDASI TELAPAK
Pembebanan Pondasi :
ß Beban terbagi rata (q) [ kN/m2 ]
ß Gaya vertikal (Q) [kN] sentris maupun eksentris.
ß Gaya horisontal (H) [kN]
ß Momen (M) [kN.m]
ß Kombinasi
Asumsi Analisis :
ß Plat pondasi dianggap kaku sempurna.
Retak menyebabkan perlemahan sehingga plat tidak boleh
melengkung tetapi hanya bisa miring.
ß Besar teknanan pada setiap titik berbanding langsung dengan deformasi
yang terjadi (linear elastis).
ß Tanah tidak dapat menahan tarik.
ß Tanda stekan (+) dan starik (-).
Jenis beban :
1. Beban Merata
Beban merata (q) = Beban tanah terbagi rata (q1) + Berat sendiri plat
pondasi (q2).
Tegangan tanah akibat beban yang bekerja (s) = q
Didalam praktek g kolom beton = g tanah diatas pondasi
q
s
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 23
2. Beban gaya vertikal sentris
Beban bekerja pada pusat luasan dasar pondasi.
Tegangan tanah akibat beban yang
bekerja (s) = Q / A
dengan,
A = luas dasar pondasi [m2].
Q = beban vertikal sentris [kN].
Jika berat sendiri plat pondasi dan
berat tanah diatas pondasi
diperhitungkan maka, s = Q / A + q
3. Analisis Beban Momen
O = pusat dasar pondasi
Momen berputar terhadap
titik O
Lebar pondasi (B) searah
sumbu x.
Momen searah jarum jam
tanda (+)
Momen berputar
mengelilingi sumbu y
adalah My.
s
Q
L
B
s+
My
L
B
s-x+
y+
x+
B’
o
o
o
R
R
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 24
MR = R . B’
R = ½.(½ B).s. L = ¼ BL s
B’ = 2. 2/3. (½ B) = 2/3 B
MR = ¼ BL s . 2/3 B = 1/6 B2 L s
Mbeban = Mreaksi
s = ± My/(1/6 B2 L) = ± 6.My/( B2 L )
Kombinasi beban vertikal sentris dengan momen My merupakan
penjumlahan aljabar,
s = Q/A ± 6.My/( B2 L )
Dengan x positif di kanan titik O, reaksi disetiap titik yang jaraknya x dari
titik O adalah, s = Q/A + My. x/Iy = Q/A + My. x/(1/12.B3L),
dengan A = B.L.
Secara umum,
Tegangan maksimum pada x=B/2
smax = Q/A + My. x/Iy = Q/A + 6.My/(B2L) £ qall
Tegangan minimum pada x= - B/2
smin = Q/A + My. x/Iy = Q/A - 6.My/(B2L) ³ 0
6.My/(B2.L)
My
x+o
Q
- 6.My/(B2.L)
Q/A
smax
smin
=
+
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 25
Jika kombinasi pembebanan adalah q, Qsentris, Mx(+), My(+) maka
tegangan di bawah luasan dasar pondasi pada koordinat –B/2 £ x £ B/2
dan –L/2 £ y £ L/2 adalah,
s(x,y) = Q/A + My. x/Iy + Mx. y/Ix + q
= Q/(B.L) + My. x/(1/12.B3 L) + Mx. y/(1/12.L3B) + q
Tegangan maksimum pada x=B/2, y=L/2
smax = Q/(B.L) + 6.My/(B2L) + 6.Mx/(L2B) + q £ qall
Tegangan minimum pada x= - B/2, y= - L/2
smin = Q/(B.L) - 6.My/(B2L) - 6.Mx/(L2B) + q ³ 0
Jika Q memiliki eksentrisitas (ex) terhadap O maka, My = Q.ex
L
B
My
Mxo
smax
smin
ex
x+o
Q
My
x+o
Q
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 26
Dengan eksentrisitas (exn) positif di kanan titik O maka
SQn = Q1 + Q2 + … + Qn
SMy = Q1.ex1 + Q2.ex2 + … + Qn.exn
Persyaratan eksentrisitas (ex) maksimum agar tidak terjadi tegangan tarik
pada tanah,
ex = My/Q (+/-)
maka tegangan tanah di bawah dasar pondasi akibat beban menjadi,
s = Q/(B.L) ± 6.My/(B2L)
= Q/(B.L) ± 6.(Q.ex)/(B2L)
    = Q/(B.L) (1 ± 6.ex/B)
agar tidak jadi tegangan tarik pada tanah maka nilai smin dibatasi,
0 £ smin
£ Q/(B.L) (1 - 6.ex/B)
6.ex/B £ 1
ex £ B/6
ex2
x+o
Q2
SMy
x+o
SQex1Q1
ex
x+o
Q
My
x+o
Q
1/6B
x+o
Q
smax =
2Q/(B.L)
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 27
Kondisi umum
s(x,y) = Q/(B.L) (1 ± 6.ex/B ± 6.ey/L) + q
Syarat :
smax £ qall
smin ³ 0
Agar hanya terjadi tegangan tekan
pada dasar luasan pondasi maka
ex dan ey haruslah terletak pada
daerah yang diarsir.
Jika tegangan pada luasan dasar pondasi akibat beban terjadi tegangan
tarik, maka perlu mengganti diagram tegangan seperti dibawah ini dengan
diagram yang hanya ada tegangan tekan saja. Dari uraian dibawah
diperoleh nilai a2 dan smax berdasarkan persamaan keseimbangan.
S Fv = 0
Q dan R pada posisi yang berhimpit agar
tidak terjadi momen kopel (syarat
kesetimbangan)
Q = R
a1 = B/2 – ex
a2 = 3 a1
R = Q = ½ smax a2 L
= ½ smax 3(B/2 – ex) L
smax = 2Q / [3L(B/2 – ex)]
L
B
oL/6
B/6
ex
x+o
Q
s tarik
smax
a1
a2
R
B
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 28
Jika terdapat beban horisontal (H) setinggi h dari dasar luasan pondasi
maka, My = H. h
TEORI MAYERHOF UNTUK BEBAN EKSTENTRIS
Teori Mayerhof menggunakan pendekatan luasan efektif yang di lapangan sulit terjadi
bahkan tidak akan terjadi. Teori ini hanya digunakan sebagai kajian analitis.
qult = P / (B’.L)
B’ = 2 (B/2 – e)
dengan,
B = Lebar Pondasi
L = Panjang Pondasi
qult = P / (B’.L’)
B’ = B – 2.ey
L’ = L – 2.ex
dengan,
B = Lebar Pondasi
L = Panjang Pondasi
e
B’
L
P
ex
B’
L
P
ey
L’
x+
Q
x+o
H
h
My
Q
o
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 29
DESAIN PONDASI TELAPAK
Kombinasi pembebanan :
Untuk penentuan luas dasar pondasi (B,L) digunakan kombinasi pembebanan :
ß Pembebanan Tetap D + L
ß Pembebanan Sementara D + L + W
D + L + E
Sedangkan untuk menghitung tulangan plat pondasi beton bertulang dan
ketebalannya berdasarkan tegangan dibawah luasan dasar pondasi digunakan
kombinasi pembebanan :
ß Kombinasi D dan L 1.2D + 1.6L
ß Kombinasi D, L dan W 0.75(1.2D + 1.6L + 1.6W)
0.9D + 1.3W
ß Kombinasi D, L dan E 1.05(D + Lr ± E)
0.9(D ± E)
dengan,
D =Beban mati
L =Beban hidup
Lr =Beban hidup reduksi
W =Beban angin
E =Beban gempa
Desain ukuran denah pondasi :
ß Resultan beban jatuh di pusat luasan dasar pondasi agar ekonomis dan
setlement merata (supaya tidak terjadi puntir).
ß Tegangan yang terjadi akibat pembebanan (s) dikontrol dengan s £ qall
Untuk beban tetap, F.S ³ 3 atau qall = 1/3 qult
Untuk beban sementara, F.S ³ 2 atau qall = 1/2 qult
Jika s akibat beban sementara tidak memenuhi, dimensi diperbesar
namun tetap sentris terhadap beban normal.
ß Chek terhadap penurunan pondasi.
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 30
CONTOH SOAL 3 : Pendimensian pondasi telapak.
gtanah = 18 kN/m3
gbeton = 22 kN/m3
qall beban tetap = 150 kN/m2
Beban Q[kN] My[kN.m]
TETAP 1000 160
SEMENT-1 1000 550
SEMENT-2 1500 280
Berapakah nilai B dan L pondasi ?
Jawab :
a.) UKURAN DENAH TINJAUAN BEBAN TETAP
Asumsi awal : pondasi telapak berbentuk bujursangkar.
q1 = 0.8 x 18 = 14.4 kN/m2
q2 = 0.6 x 22 = 13.2 kN/m2
q = q1+q2 = 27.6 kN/m2
ex = My/Q = 160/1000 = 0.16 m
s = Q/A + q
s = qall
qall = Q/A + q
150 = 1000/A + 27.6
B = ÖA = 2.86 m --- digunakan B = 2.9 m
Q
My
0.8
0.6
ex
x+o
Q
My
x+o
Q
B/2 B/2
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 31
b.) KONTROL TERHADAP BEBAN SEMENTARA-1
qall sementara = 1.5 qall tetap = 1.5 x 150 =225 kN/m2
Q = 1000 kN
ex = - 0.16
My = 550 kN.m
S Q =q.B2 + Q = 1232. 116 kN
S M =Q.ex + My + q.B2.0
=1000(-0.16) + 550 + 0 = 390 kN.m
ex = S M/S Q = 0.317 m < B/6 (=0.483 m)
smax =SQ/A (1 + 6ex/B)
=1232.116/2,92 (1+6.0.317/2.9)
=242.59 kN/m2 > qall sementara
Sehingga dimensi diperbesar, dicoba L tetap 2.9 m dan B menjadi 3.1 meter.
A = B.L = 8.99 m2
Q = 1000 kN
SM = 390 kN.m (ingat ! posisi kolom thd O tetap)
smax = Q/(B.L) + 6. SM/(B2L) + q
= 1000/8.99 + 6.390/(3.12 x2.9) + 27.6
= 222.79 kN/m2 < qall sementara
c.) KONTROL TERHADAP BEBAN SEMENTARA-2
Q = 1500 kN
ex = - 0.16
My = 280 kN.m
S M = Q.ex + My + q.B2.0 = 1500(-0.16) + 280 = 40 kN.m
ex = SM / Q = 0.0267 m < B/6 (=0.516 m)
smax = Q/A (1 + 6ex/B) + q = 1500/(2,9x3.1) (1+6x0.0267/3.1) +27.6
= 203.07 kN/m2 < qall sementara
\ Sehingga dimensi pondasi 3.1 m x 2.9 m dapat dipergunakan.
2.9 m
2.9 m
0.16
O
3.1 m
2.9 m
0.16
y
2.9 m
O
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 32
ANALISIS PONDASI GABUNGAN (COMBINED FOOTING)
Digunakan jika :
ß Jarak antar kolom relatif berdekatan.
ß Ruang terbatas
Prinsip :
ß Denah sentris terhadap beban normal
ß Dikontrol terhadap pembebanan sementara.
Bentuk : Kaki gabungan, trapesium, bentuk T dan strap footing.
1. TELAPAK GABUNGAN 4 PERSEGI PANJANG
a1 terbatas
Q2 > Q1
R ditengah dasar luasan pondasi
(beban sentris).
Nilai r ditentukan dahulu,
R = Q1 + Q2
Jika tidak ada momen bekerja,
R.r1 = Q2.r
r1 = Q2.r/R
Jika ada momen M1 dan M2 maka
R.r1 = Q2.r + M1 + M2
r1 = (Q2.r + M1 + M2) /R
Nilai a1 ditentukan maka,
L/2 = r1 + a1
L = 2 (r1 + a1)
A = R / (qall-(q1+q2))
B = A/L
Jika B terlalu kecil :
B < a1, B < a2, B < lebar kolom
maka tidak dapat digunakan.
Biasanya B < r/2
Chek beban sementara : dichek terhadap qall sementara, jika tidak memenuhi
dimensi diperbesar searah B. smax = R/(B.L) (1+6e/L) + q dengan e adalah
eksentrisitas akibat perbedaan r1 beban tetap dan r1 beban sementara.
Q1 Q2
R
a1 a2r
r1 r2
L/2 L/2
B
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 33
2. PONDASI GABUNGAN BENTUK TRAPESIUM
Luasan trapesium A=½L(B1+B2)
Pusat luasan terhadap sisi B2
X = 1/3L (2.B1+B2)/(B1+B2)
Q2 > Q1 dengan sebelah sisi
kanan terbatas.
Dengan beban sentris terhadap
luasan dasar pondasi,
A = R / ( qall-q1-q2)
Panjang pondasi ditentukan dulu,
L = r + a1 + a2
Letak R terhadap Q2,
r2 = Q.r/R
Dituntut r melalui titik O,
X = r2 + a2
Maka,
A = ½L ( B1+B2)
B2=2A/L – B1
dengan
X = 1/3L (2.B1+B2)/(B1+B2)
maka
B1=2A/L(3X/L –1)
Bulatkan ukuran pondasi
kemudian chek lagi terhadap nilai,
X = 1/3L (2.B1+B2)/(B1+B2)
Kriteria batasan :
ß Jika B1 terlalu kecil (apaligi jika B1 <lebar kolom) maka pondasi tidak dapat
digunakan.
ß Jika x £ 1/3 L pondasi tidak dapat dipergunakan karena bentuknya bukan
trapesium lagi. Sehingga coba bentuk T atau strap footing.
Cara pengecekan terhadap beban sementara,
ß Cari titik pusat dasar luasan pondasi trapesium dan tentukan Iy.
ß Cari My = Q1.e1 + Q2.e2 + M1 + M2
ß Beban yang bekerja dianalisis terhadap titik O.
ß Chek terhadap tegangan ekstrim di X=X dan X=L-X.
Q1 Q2
R
a1 a2
r1 r2
L
B2
r
B1
X
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 34
Iy = 1/3.B1.L3+1/12(B2-B1)L3-A.x2
skanan = R/A + My.x/Iy + q
skiri = R/A - My.(L-x)/Iy + q
Cara mencari titik berat dan Ix
y = (Luas1 x y1) + (Luas2 x y2) / (Luas1 + Luas2)
Ix = Ix1 + Ix2 + [ Luas1 x ( y-y1)2 ] + [ Luas2 x ( y-y2)2 ]
x
y
y2
y1
1
2
y
L
B2B1
X
e1 e2
Q1 Q2
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 35
3. PONDASI GABUNGAN BENTUK T
Q2 > Q1
R bekerja berimpit dengan pusat luasan
pondasi.
Cara sama dengan trapesium,
3 variabel yang belum diketahui yakni
B1, B2 dan L2
r2 = Q1.r/R
x = r2 + a2
L = a1 + r + a2
Chek x £ L/3
A = R / (qall-qtanah-qpondasi)
A = B1.L + (B2-B1)L2 ….(1)
Ax = B1.L.½.L + 2 [(B2-B1)L2.½.L2]
…(2)
Persamaan (1) dan (2) akan
menghasilkan nilai B1 dan B2.
Chek dengan pembebanan
sementara seperti halnya
terapesium dengan
Iy = B1.L3/3+(B2-B1).L3/3 - Ax2
Q1 Q2
R
r2
L1
B2B1
X
L2
y
x
a1
r
a2
L
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 36
4. STRAP FOOTINGS
Footing yang terikat oleh balok yang
cukup kaku. Namun luas dasar strip
beam tidak diperhitungkan sebagai luas
pondasi (A) karena beam dianggap
menggantung.
Prinsip Desain,
Membuat denah pondasi dengan pusat luasan gabungan 2 kaki berimpit dengan
resultante beban.
A1 = B12
A2 = B2 x L
R = Q1 + Q2
s = R/A + q
A = R/(qall-q)
r1 = Q2.r/R
A.r1 = A2.s
A2 = A.r1/S ---- B2 = A2/L
A1 = A-A2 ---- B1 = ÖA1
\ Pondasi mememiliki bentuk yang relatif baik jika nilai B1, B2 dan L mendekati.
Q1 Q2
R
r1
B1
B2B1
r
O1 O2O
L
S
DESAIN DAN ANALISIS PONDASI DANGKAL 37
PONDASI TELAPAK DENGAN BEBAN TARIK
Ada dua pendapat untuk penyelesaian footing
bujursangkar dengan beban tarik,
1. Mengandalkan W (berat sendiri + tanah
diatas pondasi) dengan pendekatan nilai d
untuk tanah granuler 20°-30° dan untuk
tanah lempung jenuh diambil 0°.
2. Mengandalkan W dan lekatan /
gesekan.
Untuk tanah lempung,
Lekatan = 4.B.Df.Cu
Sedangkan untuk tanah granular,
Gesekan = 4B.(½.Df2.g.Ku.tan f)
Ku = antara K0 s/d 1.0
Tanah OC, K0 > 1.0 maka Ku = 1.0
Tanah biasa pakai K0
Q
Dfd
BQ
Df
B
W
Q
Df
B
W g.Df.Kug.Df.Ku

Hasrang Juhas GPS

Jumat, 06 Januari 2012

Sabtu, 24 Desember 2011

Tips dan Langkah-langkah membuat Blog

Braja M.Das Rekayasa Pondasi (edisi 6)

Jumat, 23 Desember 2011

Tentang Civil Engineering