Wellcome

Sugeng Rawuh

Senin, 26 Maret 2012

STRUKTUR PONDASI

STRUKTUR PONDASI

Umum
Pondasi merupakan elemen bangunan yang berfungsi memindahkan beban struktur ke dalam tanah, baik secara menyebar (pondasi telapak) maupun melalui beberapa titik dukung (pondasi tiang pancang). Struktur pondasi direncanakan sedemikian rupa agar dapat mendukung beban-beban struktur, baik berat sendiri maupun beban hidup disamping beban angin atau beban gempa. Pondasi tersebut harus dibuat cukup kuat sehingga penyaluran gaya-gaya dapat langsung tanpa menyebabkan rusaknya pondasi tersebut.

Karena kekuatan tanah lebih rendah dibandingkan dengan kekuatan bahan bangunan, maka tanah memerlukan luas permukaan yang lebih besar A, untuk memikul beban P yang sama.
A perlu =
dimana : 
σ          =          tekanan yang diijinkan
σt         =          tekanan tanah yang diijinkan

Beban pada tanah :                                                  Beban pada bahan bangunan :

P
                                                                    












σ




P





Kolom (tiang)


Gambar 1.  Pembebanan P pada tanah dan kolom
Elemen yang harus menyebarkan beban dari permukaan elemen yang lebih kecil ke permukaan yang lebih besar disebut pondasi (pondasi telapak).

P




σ





   

Tanah

Gambar 2. Pendistribusian beban dari kolom ke tanah

Apabila tanah di dekat permukaan terlalu lemah (–nya kecil), luas permukaan pondasinya A akan sangat besar, berat dan mahal. Sehingga dipilih jalan lain, yaitu dengan menanamkan tiang pancang sampai pada kedalaman yang lebih besar, sampai tanah tersebut mampu mendukung beban, atau dengan menggunakan pondasi dalam lainnya seperti sumuran.

Pondasi bertujuan untuk meratakan beban ke dalam suatu bidang yang cukup luas, sehingga tanah yang ada dapat mendukung beban diatasnya dengan aman, tanpa penurunan yang berlebihan.

Untuk menjamin keamanan pondasi tersebut, dan untuk dapat menentukan pemilihan jenis pondasi secara tepat, perlu dilakukan penyelidikan kekuatan tanah yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah.

Ada beberapa rumus untuk menghitung daya dukung tanah ultimate (σult) pada pondasi telapak, misalnya Terzaghi, Hansen, Skemton, Meyerhoff dan lain-lain. Dalam banyak hal penurunan pondasi perlu dibatasi sekecil mungkin.

Pembahasan struktur pondasi pada buku ini hanya dibatasi pada perencanaan pondasi telapak, sedangkan untuk pondasi dalam tidak dibahas di sini. Dianjurkan pembaca mempelajari literatur lain.

Tegangan yang Timbul
Agar tidak terjadi penurunan yang berlebihan, di dalam perencanaan pondasi harus diusahakan sedemikian rupa sehingga tegangan tanah yang timbul harus lebih kecil dari tegangan tanah yang diijinkan.

Apabila tegangan tanah yang timbul (σ) dianggap disebarkan secara linier, maka pondasi tersebut harus cukup kaku, yaitu bahwa deformasi ujung y harus sangat kecil. Apabila pondasi tersebut tidak cukup kaku dan y-nya sangat besar maka σ akan menjadi sangat besar dibawah beban aksial kolom N dan hampir nol pada ujung-ujungnya.


N                                                         N




































y                                                      y





σ          σ


  L                                                        L




      Pondasi kaku (σ linier)               Pondasi tidak kaku (σ variabel)
Gambar 3.  Penyebaran σ dibawah pondasi



Agar penyebaran σ bisa lebih seragam, maka perlu memberikan kekakuan yang cukup pada pondasi.

Dengan menganggap bahwa terdapat suatu distribusi linier, maka tegangan tanah yang timbul untuk pondasi telapak akan mengambil satu dari dua bentuk yang diperlihatkan dalam gambar 4.

N                                                         N




























  L                                                        L


σ          σ



Lebar pondasi   = B                                      Lebar pondasi  = B
Eksentrisitas  e  = 0                                      Eksentrisitas e < L/6
                                                         

            a.  Sentris                                                     b. Eksentris
Gambar .4.  Distribusi tegangan pondasi telapak

Dalam gambar 6.4a. tidak ada momen, dan tegangan adalah merata, maka besarnya tegangan yang timbul :

(1.)

Dengan bekerjanya suatu momen M seperti diperlihatkan pada gambar 6.4b. , maka besarnya tegangan tanah yang timbul akan diberikan oleh persamaan untuk beban normal ditambah momen lentur, sehingga :

(2)


dimana :
W        =          tahanan inersia =  I/Y
I           =          momen inersia dari luas dasar terhadap sumbu lentur
Y          =          jarak dari sumbu sampai ke tempat di mana tegangan akan dihitung

Untuk dasar pondasi berbentuk persegi, maka :
sehingga persamaan (6.2) menjadi :

(3)


(4)
Tegangan maksimum :                
Tegangan minimum                     

Hal ini berlaku asalkan disitu terdapat kontak positif diantara dasar dengan tanah disepanjang L dari pondasi. Terdapat kontak positif, bila σ2 dari pers. (6.4) mempunyai harga positif.
Bila tegangan yang timbul σ2 tepat sama dengan nol, maka :

(5)

Jadi supaya σ2 selalu positif, maka M/N atau eksentrisitas dari pembebanan harus terletak di dalam kern, atau bagian tengah yang lebarnya sepertiga dari lebar dasar.

Jenis dan cara pemilihan pondasi
Ditinjau dari segi perencanaan, pondasi telapak dapat diklasifikasikan menjadi :
a.  Pondasi telapak setempat bujur sangkar, persegi panjang atau menerus







 


Pondasi telapak dengan beban sentris berbentuk bujur sangkar atau persegi panjang adalah pondasi yang ekonomis, yaitu hanya menumpu satu beban kolom.





b  Pondasi telapak kombinasi berbentuk empat persegi panjang atau trapesium
  






















 


Bila pondasi telapak setempat tidak memungkinkan karena batas tanah dan keadaan tanah yang kurang baik, atau kepekaan bangunan atas, maka pondasi telapak kombinasi merupakan jalan keluarnya.

c.  Pondasi telapak dengan balok pengikat


 




Bila pondasi berbatasan dengan tanah milik orang lain, dengan pondasi telapak setempat akan terjadi eksentrisitas yang besar, maka perlu dipasang balok pengikat untuk menetralisir eksentrisitas tersebut, sehingga disebut pondasi telapak dengan balok pengikat.

d.  Pondasi pelat penuh

 




Bila keadaan tanah yang jelek, disamping beban struktur yang besar, dan jarak beban terpusat berdekatan satu sama lain, maka pondasi menerus adalah jalan pemecahannya. Dan bila luas pondasi menerus yang ada telah memakan 80% luas bangunan yang ada, maka pondasi menerus dapat berkembang menjadi pondasi pelat penuh.

Bila keadaan tanah terlalu jelek, semua tipe pondasi yang disebutkan diatas dapat dikombinasikan dengan kepala tiang (poer) yang didukung oleh pancang.
Perencanaan pondasi
Banyaknya penulangan yang harus dipasang dalam pondasi telapak tergantung  pada besarnya momen yang terjadi dan tebal pondasi yang ada. Tebal pondasi tergantung pada tegangan geser yang timbul, sedangkan besarnya momen yang terjadi tergantung pada tegangan tanah yang terjadi dan bentuk serta ukuran pondasi.

Urutan perencanaan pondasi dapat dibagi menjadi beberapa bagian :
  1. Hitung beban yang bekerja di atas pondasi
  2. Perkirakan keadaan tanah di bawahnya
  3. Tentukan muka air tanah tertinggi
  4. Tentukan minimum kedalaman pondasi
  5. Hitung daya dukung pondasi
  6. Tentukan ukuran pondasi
  7. Kontrol kemungkinan terjadi tegangan tanah yang melebihi tegangan yang diijinkan
  8. Cek penurunan total dan perbedaan penurunan yang mungkin terjadi
  9. Kontrol stabilitas terhadap gaya horisontal dan gaya angkat dan lain-lain.
  10. Rencanakan penulangan pondasi

Dari sepuluh bagian yang ada, yang akan dibahas disini hanya no: 1,6, dan 10 saja, dengan catatan yang lain diketahui.

Beban yang harus diperhitungkan untuk merencanakan pondasi terdiri dari beban mati dan beban hidup di samping beban angin atau beban gempa.

Untuk perencanaan pondasi gedung bertingkat, besarnya beban hidup dapat direduksi sesuai dengan jumlah tingkat dan fungsi bangunan seperti yang diuraikan pada PPIUG (Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung) 1983.

Untuk perhitungan penulangan dengan metode kekuatan (strength method), maka beban yang ada harus dikalikan dengan faktor beban seperti pada bangunan atas.

Ukuran pondasi ditentukan oleh daya dukung tanah yang diijinkan. Untuk menghindari perbedaan penurunan yang terjadi, posisi pondasi ditentukan sedemikian rupa sehingga tegangan yang terjadi di bawah pondasi menjadi merata.

Untuk pondasi telapak setempat, eksentrisitas dapat mengurangi daya dukung tanah. Untuk itu dibuat posisi yang sedemikian rupa sehingga letak kolom terletak sejauh e = M/N di luar pusat pondasi.

Untuk pondasi telapak gabungan atau pondasi menerus, pondasi akan ekonomis apabila titik berat pondasi terletak pada resultan beban.

6.1.           Pondasi telapak setempat
a.                  Jenis Keruntuhan
Keruntuhan pondasi telapak dikaitkan dengan perbandingan dari bentang geser terhadap tinggi (a/d) yaitu Mu/Vud.
Mekanisme keruntuhan dapat disimpulkan sebagai berikut :
-              Keruntuhan gaya tekan (gambar 6.5a)
Umum terjadi pada pondasi dengan penampang tinggi dan bentang pendek (a/d kecil), retak-retak miring yang tertentu, tidak mengakibatkan keruntuhan, tetapi menerus ke dalam daerah tekan sampai akhirnya daerah tekan runtuh
-              Keruntuhan geser (gambar 6.5b)
Jenis ini dijumpai dalam a/d sedang. Pelat runtuh dengan terbentuknya retak miring pada keempat sisi dari beban terpusat. Hasil percobaan menunjukkan bahwa penampang kritis berada pada jarak d/2 dari keliling kolom.
-        Keruntuhan lentur sebelum terbentuknya retak miring. Umumnya dijumpai pada a/d yang besar, dimana retak miring tidak terjadi sebelum dicapainya kekuatan lentur.

N                                                         N





























d/2               d/2






a. keruntuhan gaya tekan                 b. Keruntuhan geser
Gambar 5.  mekanisme keruntuhan

Di dalam perencanaan suatu pondasi, keruntuhan geser hendaknya dihindarkan sebelum struktur mencapai kekuatan lenturnya.

b.                 Kekuatan Geser

d
Kekuatan geser dari pelat pondasi telapak ditentukan oleh kondisi terberat dari dua hal berikut :

  d
1. Aksi satu arah






























b
















 

b      bb

b


B





Penampang kritis


d





L

Gambar 6.  Penampang kritis untuk geser dalam pondasi (Aksi Satu Arah)

Pada peninjauan aksi satu arah berlaku seperti hitungan geser pada balok, dengan penampang kritis terletak pada jarak d dari muka kolom. Dalam hal ini pelat atau telapak pondasi harus direncanakan sebagai berikut :

(6)
(7)
(8)

dimana :
Φ         =          faktor reduksi kekuatan
Vn        =          kekuatan geser nominal (Newton)
VC        =          kekuatan geser nominal yang disumbangkan beton (Newton)
VS        =           kekuatan geser nominal yang disumbangkan tulangan geser
(Newton)
VU        =          gaya geser berfaktor pada penampang kritis, yaitu pada jarak d dari
sisi luar kolom (Newton)

Bila tidak diperlukan tulangan geser, maka harus dipenuhi :

(9)

Rumus (6.9) ini dapat dipakai untuk menentukan tebal pondasi telapak, dimana tidak diperlukan tulangan geser yaitu :

(10)

Bila dipakai tulangan geser (VU > ΦVC), maka :

(11)


(12)

dimana :
AV        =          luas tegangan geser (mm2)
fy         =          tegangan leleh tulangan yang disyaratkan (MPa)
α          =          sudut antara tulangan miring dengan sumbu mendatar

d/2
2.  Aksi Dua Arah

























 



b      bb

b


B





Penampang kritis


d





L

Gambar 6.7  Penampang kritis untuk geser dalam pondasi (Aksi Dua Arah)



(13)

(14)
Pada peninjauan aksi dua arah, penampang kritis ditentukan pada jarak d/2 dari muka kolom. Pondasi telapak harus direncanakan sebagai berikut :
dimana :
βC           =          perbandingan antara sisi kolom terpanjang dan sisi kolom
terpendek
bO        =          keliling dari penampang yang terdapat tegangan geser.
                        (penampang boleh dianggap terletak pada jarak d/2 terhadap sisi kolom)
d          =          tinggi efektif dari pelat pondasi telapak

Dalam segala hal kekuatan geser VC pada persamaan (6.13) dibatasi sebagai berikut :

(15)



(16)
(17)
(18)

(19)

(20)
Bila dipakai tulangan geser, maka :

c.                  Kekuatan Lentur
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penampang kritis untuk momen terjadi pada sisi kolom atau dinding beton bertulang.

l = (L – b)/2
 























 




B





Penampang kritis


d





L

Gambar 8. penampang kritis untuk hitungan momen

Momen berfaktor untuk menghitung tulangan lentur dapat dihitung dengan :

(21)

dimana :
σnet      =          tekanan tanah akibat beban berfaktor.

d.                 Contoh aplikasi
Periksalah kemampuan pondasi telapak bujur sangkar pada gambar 6.9., menurut metode kekuatan dari PBI 89. Beton untuk kolom dan pondasi mempunyai mutu f’c = 20 MPa, dan tulangan fy = 275 MPa. Tegangan tanah yang diijinkan adalah 2,5 kg/cm2.  Beban aksial kolom adalah 136 ton akibat beban mati dan 62 ton akibat beban hidup (tanah urug diabaikan).

3000




















600












15D22




15D22


3000






600




15D22


3000

Gambar 9  Pondasi bujur sangkar

Penyelesaian :
1.  Hitung tegangan tanah yang terjadi :

Beban kolom             =  136 + 62                =    198,00 ton
Beban pondasi          =   3 x 3 x 0,6 x 2,4    =      12,96 ton    +
                                                Berat total      =     210,96 ton

Tegangan total =      =  23,44 ton/m2
                                                =  2,344  kg/cm2   <     2,5  kg/cm2   Ok  !   

2. Htung kekuatan geser
Dua penampang kritis yang mungkin harus diperiksa
Dengan tebal pondasi h = 600 mm, penutup beton = 50 mm dan tulangan utama  D 22 maka di dapat  : d =  600 – 60 = 540 mm = 0,54 m












 

  660  540       1200





3000






a.  Permukaan beban untuk aksi geser       b.  Permukaan beban untuk aksi geser
     satu arah.                                                           dua arah

Gambar 10. Penampang kritis dari permukaan beban

Untuk aksi geser satu arah
Dengan permukaan yang dibebani seperti pada gambar 6.10a. maka gaya geser berfaktor :
VU        =   σnet x luas efektif
            =   29,155 x (0,66 x 3,0)
            =   57,726 ton = 577,26 kN
Bila tidak digunakan tulangan geser menurut persamaan (6.9) :
              =  1207 kN
Φ VC      =  0,6 x 1207 =  724,2 kN  >  VU (= 577,726 kN)      Ok!

Untuk aksi geser dua arah
Geser berfaktor menurut gambar 6.10b. adalah :
VU        =   σnet x luas efektif
            =   29,155 x [(3x3)-(1,14 x 1,14)]
            =   224,5 ton = 2245 kN
Bila tidak digunakan tulangan geser, kekuatan geser VC untuk βC = 1 ditentukan menurut persamaan (6.15) :
              =  3671 kN
Φ VC      =  0,6 x 3671 =  2202 kN  <  VU (= 2245 kN)    
Φ VC mendekati VU , maka dianggap memenuhi syarat.

3.  Kekuatan momen lentur
Penampang kritis  dan permukaan yang dibebani ditunjukkan pada gambar 6.10a.
Momen lentur berfaktor :
Untuk pondasi telapak, berlaku tulangan minimum (ρmin = 0,002), sehingga :
As perlu = ρ.B.d = 0,0034 x 3000 x 540 = 5508 mm2
As min perlu = ρmin.B.d = 0,002 x 3000 x 540 = 3240 mm2
As ada = 15 x ¼ π 222 = 5702 mm2

Jadi penggunaan tulangan 15D22 memenuhi persyaratan dari 5508 mm2

CONTOH PONDASI

Data Perencanaan































Gambar 1. Perencanaan Pondasi



Dari perhitungan SAP 2000 pada Frame diperoleh :
-     Pu      = 63040,34 kg
-     Mu    = 1144,88 kgm
Dimensi Pondasi :

192
stanah  =

A       = =
          = 3,00 m2
B        = L =   =
                             = 1,73  m ~ 1,75 m

Direncanakan  pondasi telapak dengan  kedalaman 2,0  m ukuran 1,75 m × 1,75 m
-                                    = 25 Mpa
-          fy                              = 400 Mpa
-    σtanah                       = 2,1 kg/cm2 = 21000 kg/m2
-     g tanah                      = 1,7 t/m= 1700 kg/m
-     γ beton                      = 2,4 t/m3

d           = h – p – ½ Ætul.utama
             = 300 – 50 – 8
             = 242 mm


Perencanaan Kapasitas Dukung Pondasi
Perhitungan kapasitas dukung pondasi

Ø      Pembebanan pondasi
      Berat telapak pondasi    = 1,75 × 1,75 × 0,30 × 2400                =   2205       kg
      Berat kolom ponda        = 0,4 × 0,4 × 1,5 × 2400                     =    576        kg   
      Berat tanah                    = (1,752 x 1,7)- (0,402 x1,7) x  1700    =  8388,3    kg
      Pu                                                                                              =   63040,3  kg
                                                                                              ∑P    =   74209,6  kg
   

e    =                                                                                 
      = 0,015 kg < 1/6. B = 0,46
s yang terjadi     =
                    =
                    = 18757,75 kg/m2

                    = σ­ tanah yang terjadi  s ijin tanah…...............Ok!



Perhitungan Tulangan Lentur

Mu     = ½ . s . t2  = ½ × (18757,75) × (0,68)2
          = 4336,8  kgm = 4,3368 × 10Nmm
Mn     = =5,4 × 10 7 Nmm
m       = = 18,82                         

rb      =           
          =
          =  0,027
r max   = 0,75 . rb
          = 0,75 × 0,027
          = 0,02
r min   = = 0,0035
Rn      = = 0,53
r        =
          =
r        = 0,0013
r < r max
r < r min  dipakai tulangan tunggal
Digunakan r min  = 0,0035
As perlu          = r min  . b . d
                       = 0,0035 × 1750 × 242
                       = 1482,25  mm
Digunakan tul D 16          = ¼ . p . d2
                                       = ¼ × 3,14 × (16)2
                                       = 200,96 mm2
Jumlah tulangan (n)          = = 7,38  ≈ 8 buah
Jarak tulangan                  = = 125 mm

dipakai tulangan  D 16 - 125 mm
As yang timbul                 = 8 × 200,96 = 1607,68 > As………..ok!

Maka, digunakan tulangan D 16 - 125 mm


Untuk soft file nya silakan download di link berikut.
 http://www.ziddu.com/download/18979349/PONDASI.docx.html

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar