BAB V PONDASI DANGKAL

Transkripsi

1 BAB V PONDASI DANGKAL

2 Pendahuluan Pondasi adalah sesuatu yang menyongkong suatu bangunan seperti kolom atau dinding yang membawa beban bangunan tersebut. Pondasi Dangkal pondasi yang diletakan tepat dibawah bagian yang terbawah dari bagian bangunan atas tanah yang didukungnya.

3 5.1. JENIS-JENIS PONDASI DANGKAL 1. Pondasi Telapak Pondasi Telapak adalah pondasi yang biasanya digunakan untuk menumpu kolom bangunan, tugu/menara, tangki air, pilar jembatan, cerobong asap, dan konstruksi bangunan sipil yang lain. Untuk memudahkan hitungan kontruksi pondasi telapak maka digunakan beberapa anggapan praktis bahwa: a. Plat pondasi adalah kaku sempurna yang tidak melengkung karena beban terpusat dan tetap lurus. b. Desakan tanah dibawah dasar pondasi berbanding langsung dengan penurunan pondasi. c. Secara teoritis timbul tegangan tarik,namun bisa diabaikan.

4 P = V / A P = desakan pada tanah (ton/) V = gaya tekan (ton) A = luas pondasi () Gambar 5.1 Desakan akibat V ( pondasi berbentuk bujur sangkar) Namun jika yang bekerja adalah gaya sentries (V) dan momen (M) maka dapat digunakan pondasi berbentuk persegi panjang dengan analisa hitungan sebagai berikut :

5 a. Karena V akan timbul, desakan terbagi rata. P1 = V / ( by. bx ) b. Karena pengaruh momen M, akan timbul momen perlawanan ( momen kopel) M oleh P P = (1/2) (1/2) bx. P2. by M = P (2) (⅓). bx = ¼.bx. P2. by. (⅔) bx = (1/6) bx. by. P2 dari M = M maka ; P2= Gambar 5.2 Desakan Akibat V dan M (+) adalah tanda gaya desak ke kanan (-) adalah tanda gaya desak ke kiri

6 c. Pengaruh kondisi V dan M p max = + p min = + atau, p ext = +

7 Pmin 0 adalah syarat agar pada dasar pondasihanya terjadi tegangan desak saja, karena tanah tidak dapat menahan tegangan tarik. Bila beban gaya V tidak sentries (eksentris), keadaan ini sama dengan V sentries dengan momen M= V. e, dengan e adalah eksentrisitas dari gaya vertical V. gambar 5.3 Ekivalen P dan M Dimana nilai e = adalah batas dimana pada dasar pondasi hanya terjadi tegangan desak saja.

8 Bila gaya V masih bekerja diantara (1/6). ke kanan dan (1/6). kekiri dari titik pusat pondasi, jadi garis kerja V masih didalam daerah 1/3 bagian tengah, maka dibawah dasar pondasi hanya timbul tegangan desak saja, sedang 1/3 daerah tengah itu disebut inti/teras (kern) Gambar 5.4 e = Jadi kesimpulannya ialah: V didalam inti hanya timbul tegangan desak. V diluar inti teoritis akan timbul tegangan tarik pada tanah. Bila garis kerja V diluar inti, maka analisa pondasi sebagai berikut : dari kesetimbangan statika.

9 ; Resultan desakan tanah pada pondasi. R = ½. x. Pmax. by dengan garis kerja berjarak 1/3x dari sisi kanan pondasi dari fy = 0 ; V = ½ x. P max.by ; Jadi P max = Gambar 5.5 e =

10 Contoh Soal 1: Untuk mencakupi kebutuhan air bersih pada suatu rumah tinggal, dibuat sebuah tangki air bersih ukuran 1 x 1 x 0,85 (850 liter) dengan tinggi + 3,00 m muka tanah. Daya dukung tanah yang diijinkan pada kedalaman 1,50 m adalah Pa = 1kg/. Rencanakan dimensi fondasi tangki air.

11 Penyelesaian : 1. Dihitung beban tengki air Dinding tangki (4)(1,10)(0,1)(0,85)(2400) = 897,6 Plat lantai tangki (1,20)(1,20)(0,15)(2400) = 518,4 Balok plat (4)(1/2)(0,45)(0,15)(0,2)(2400) = 72 Berat air (1)(1)(0,85)(1000) = 850 Beban orang + penutup seng = 150 Kolom (0,3)(0,3)(4,5)(2400) = kg 2. Karena tampang yang menahan desakan angin relative kecil (1,00), maka tangki air yang agak rendah (+13,00), maka pengaruh angin diabaikan. Ditinjau dari gaya gempa dan praktis diperkirakan sebesar 10% berat konstruksi dan bekerja pada titik berat konstruksi. P gempa = ( 10%) (2488) = 248,8 kg M gempa =( 248,8) (5) = 1244 kg/m

12 3. Ditaksir tebal plat pondasi 30 cm. q plat = (0,3) (2400) = 720 kg/m2 = 0,072 kg/m2 q tanah (1,5 0,3) 0,17 = 0,204 kg/cm2 q total = 0,276 kg/ cm2 jadi P netto = 1-0,276 = 0, Luas plat pondasi yang diperlukan A = ( 3460 / 0,274 ) = 4779 cm2. Bila pondasi berbentuk bujur sangkar dengan sisi b, maka b = 69,13 cm. 5. Untuk menahan momen gempa, maka dimensi pondasi diperbesar, dan diadakan hitungan control terhadap kombinasi gaya sentries 1 momen gempa sebagai beban maksimum/beban sementara. Pada beban sementara, daya dukung tanah yang diijinkan dapat diperbesar 1,5 kali daya dukung tanah pada beban normal. Pa = 1,5p = 1,5 kg/cm2 Pn = 1,5 0,276 = 1,224 kg/cm2 Misal digunakan pondasi dengan b = 100 cm P = ± = 0,346 ± 0,746 P max = 0, ,746 = 1,092 1,224

13 P min = 0,346-0,746 < 0 Karena P min < 0, berarti garis kerja daya desak bekerja diluar teras (kern). M = V. e kg/cm = e e = 35,95 cm > (1/6). b dari rumus untuk menentukan jarak garis netral : x = 3(0,5. b-e) 3(50 35,59) = 42,15 P max = = 1,64 > 1,224 Misal trial dengan b = 110 cm ; P = ± = 0,286 0,560 P max = 0, ,560 = 0,846 < 1,224 P min = 0,286-0,560 < 0 ; Berarti gaya desak bekerja diluar teras M = V. e kg/cm = e e = 35,95 cm > (1/6). b

14 x = 3 (0,5b - e) = 3(55-35,95) = 57,15 cm P max = = 1,100 < 1,224 Jadi cukup aman digunakan plat pondasi telapak ukuran 1,10 x 1,10 m Catatan : Contoh hitungan diatas adalah contoh sederhana dengan anggapananggapan praktis, untuk gaya gempa dianggap 10% berat konstruksi. Sebenarnya untuk menghitung gaya gempa ada rumus yang lebih teliti pada buku Peraturan Muatan Indonesia 1970.

15 2.Telapak Kaki Gabungan Pondasi telapak/pondasi kaki tersendiri dengan bentuk mendukung kolom bangunan yang berdiri sendiri.tetapi bila jarak 2 kolom terlalu dekat, maka akan lebih praktis dan lebih baik untuk menggabung kedua pondasi kaki masing-masing kolom bangunan. Juga bila letak kolom bangunan dekat sampai batas tanah yang dimiliki, seperti pada bangunan rumah-toko ialah bangunan bertingkat yang lantai dasarnya untuk usaha toko, sedang lantai atas untuk tempat tinggal keluarga. Didaerah pertokoan atau pusat kota karena harga tanah yang mahal maka rumah dibangun bertingkat dan selebar mungkin sampai batas tanah seluruhnya, pada keadaan ini ruangan yang tersedia tidak cukup untuk membuat pondasi telapakyang sentries untuk mendukung masing-masing kolom bangunan, sehingga harus dibuat

16 Pondasi kaki gabungan biasanya berbentuk : 1. Persegi Panjang Pondasi kaki gabungan dengan bentuk persegi panjang digunakan jika kolom bangunan dengan beban yang agak kecil ruangannya terbatas. Contoh Soal 2. Sebuah kolom dengan pondasi kaki gabungan, kolom sebalah kiri terbatas garis hak milik tanah. Diketahui : P1 = 45 ton, dimensi kolom 30 x 40 cm P2 = 60 ton, dimensi kolom 35 x 40 cm Jarak antara as kolom b = 5,50 m Daya dukung tanah diizinkan Pn = 0,8 kg/cm2 Tentukan luas pondasi kaki gabungan.

17 Penyelesaian : 1. Resultante R = = 105 ton 2. Ma = c = 3,143 m 3. Panjang pondasi L = 2( 0,2 + 3,14 ) = 6,686 m 4. Luas Pondasi A = ( 105 / 8 ) = 13,125 m2 5. Lebar Pondasi B = (13,125 / 6,686 ) = 1,963 m * jadi digunakan pondasi gabungan dengan ukuran 2m x 6,75m ( 2. 6,75 ) = 13,5 > 13,125 OK * kontrol dimensi pondasi : a < B atau 1,05 m < 2 m.. OK a < ½ b atau 1,05 m < 2,75 m. OK * jadi ukuran pondasi gabungan cukup baik.

18 Desakan di bawah pondasi P = = 7,78 < 8 t/m2 Untuk merencanakan tulangan plat pondasi konstruksi beton, maka perlu dihitung/digambar bidang momen dan bidang gaya lintang. Untuk analisa dipandang beban garis sebagai pengganti beban plat selebar 2m. q = (2)(7,78) = 15,56 t/m Dianggap beban kolom merata sepanjang 0,4 m P1 P2 = 45/0,4 = 112,5 t/m = 60/0,4 = 150 t/m

19 Jadi, momen dan gaya lintang yang terjadi : D1 = (-112,5 + 15,56) (0,4) = -38,78 t D3 = - (15,56) (0,85) = -13,23 t D2 = - (15,56) (1,25) + 60 = +40,55 t M1 = (1/2) (112,5-15,85) = 7,75 tm M3 = (1/2) (15,56) = 5,62 tm M2 = (1/2) (15,56) = (60) (0,2) = 0,16 tm

20 Momen maximum terjadi pada titik D=0 = x = 2,49 m M max = (45) (2,69) - ½ (15,56)^2 = 56,07 tm Gambar Bidang D dan M

21 Bentuk Trapesium Pondasi kaki gabungan dengan bentuk trapesium digunakan bila ruangan disebelah kolom dengan beban besar terbatas, sehingga bentuk persegi panjang tak dapat digunakan karena batas tanah, maka pondasi dibawah kolom tersebut diperlebar dan menjadi pondasi bentuk trapesium. P1 dan P2 adalah beban vertikal pada bangunan dan P1 <P2 dengan jarak b. a1 terbatas, dan a2 juga terbatas. Jadi panjang pondasi L = a1+a2 + b Gambar Pondasi trapesium

22 Soal 3. Diketahui P1 = 45 t, P2 = 60 t Jarak antara as kolom b = 5,50 m. Daya dukung tanah Pn = 0,8 kg/cm2 Tentukan luas pondasi kaki gabungan Hitungan : Resultante R = = 105 t Panjang pondasi L = 5,5 + 0,2 + 0,2 = 5,9 m Dari Mb = d = 45. (5,5) d = (1/105) (247,5) = 2,36 m Titik berat pondasi : x = 2,36 + 0,2 = 2,56 (1/3) L < x = 2,56 <(1/2)L Dari persamaan (3) : B1+ B2 = 2A/L = (2) (13,125) / (5,9) = 4,45M B2 = 4,45 - B1 Dari persamaan (4) : x = (1/3). L.

23 2,56 = (1,97). + 4,45 = (2,56/1,97). (4,45 = 5,78 m = 5,78 4,45 = 1,33 m = 4,45 1,33 = 3,12 m Digunakan pondasi kaki gabungan bentuk trapesium dengan panjang L = 5,90 m ; lebar = 1,50 dan = 3,20 m Desakan yang terjadi dibawah plat pondsi P = = 7,57 < B Untuk menghitung tulangan plat beton bertulang, maka digambar bidang D dan bidang M. Dipandang sebagai beban garis. = (7,57). (1,5) = 11,35 t/m = (7,75). (3,2) = 24,22 t/m Dianggap beban kolom merata sepanjang 0,4 m Jadi momen dan gaya geser yang terjadi : = (1/2) (11, ,22) (0,4) (112,5) (0,4) = -40,27 t = (-1/2) ( 24, ,35 ) (150). (0,4) = +50,49 t D = 0 terjadi pada jarak x dari sisi kiri

24 45 = 11,35x + (1/2) (x) (12,87x/5,9) = 11,35x + 1,09 x = = x = (1/2,18) (-11, ,02) = 3,06 m = (-45) (0,2) + (11,35) (0,4) (0,2)+(1/2)(0,4)(0,87)(1/3). (0,4) = ,91 + 0,02 = 8,07 tm = (+60) (0,2) (23,35) (0,4) (0,2) (1/2) (3,06) (1/2) (3,06) + (1/2). (3,06) (6,67) (1/3) (3,06) = -128, , ,41 = -65,15 tm Dari hitungan gaya geser dan momen, dapat digambar diagram bidang geser dan diagram bidang momen.

25 Gambar Bidang D dan M

26 3. Strap Footing Bentuk pondasi strap footing terbentuk dari dua buah kolom bangunan dengan pondasi kaki tersendiri yang dihubungkan dengan balok penghubung (strap beam), sehingga kedua pondasi bekerja bersama-sama sebagai suatu pondasi gabungan, untuk itu balok penghubung harus cukup kuat untuk memikul momen yang terjadi. Strap footing biasa digunakan pada lapisan tanah yang relatif padat dengan daya dukung tanah yang relatif besar, sehingga luas pondasi yang diperlukan (R/P n ) agak kecil. Bila digunakan pondasi gabungan bentuk persegi panjang, lebar plat pondasi (B) menjadi sangat kecil, dan pada bentuk ini akan timbul bentuk momen yang besar, sehingga lebih ekonomis menggunakan bentuk pondasi bentuk Strap footing.

27 P 1 dan P 2 adalah beban pada kolom bangunan Luas pondasi : A 1 = B 1. B 1 A 2 = B 2. L Kedua kaki pondasi dihubungkan dengan balok yang kuat sehingga dapat membentuk suatu kesatuan konstruksi pondasi gabungan dengan garis kerja resultan (R) akan melalui titik pusat berat gabungan 2 kaki tersebut dengan demikian desakan yang terjadi di bawah kedua kaki pondasi akan terbagi rata. Gambar 5.17 Strap Footing

28 1.Resultan R = P 1 + P 2 Letak garis kerja R didapat dari ΣMP 1 = 0 R. c = P 2. b c = (1/R) (P 2. b) 2. Karena desakan pada kedua kaki sama, maka dari keseimbangan statis momen A. c = A 2. b A 2 = A.c/b Luas pondasi seluruhnya A = A 1 + A 2 3. Bila daya dukung tanah yang di ijinkan pn A = R/Pn Dengan cara trial, dan biasanya panjan kaki pondasi L ditentukan dulu, maka akan dapat dihitung B 1 dan B 2

29 Contoh 4. Diketahui Dari penyelidikan tanah diperoleh data-data a. Lapisan tanah teratas sedalam 2,5 m adalah tanah pasir lanau, warna coklat, lunak/lepas (loose)dengan nilai sondir rata-rata kurang dari 20 kg/cm b. Lapisan tanah pasir dengan kepadatan sedang (medium dense) dijumpai pada kedalaman sekitar -2,60 m c. Daya dukung tanah D = 1,00 m ; q = 0,80 kg/cm 2 D = 2,00 m ; q = 1,00 kg/cm 2 D = 3,00 m ; q = 3,30 kg/cm 2 Tentukan ukuran pondasi!

30 Hitungan 1. Dengan tujuan memanfaatkan daya dukung tanah yang besar pada kedalaman -3,00 m (p = 3,3 kg/cm 2 ), tetapi agar penggalian tanah tidak banyak dan pelaksanaan pekerjaan mudah/praktis, maka digunakan bentuk pondasi strap footing dengan perbaikan tanah berupa sumuran (pier) dari pasangan batu kali. 2. Bila berat volume tanah diketahui = 1,75 qn = 33 - (3) (1,75) = 27,75 t/m 2 3. Untuk pondasi P1 = 45 t A1 = = 1,62 Digunakan 1,4 x 1,2 =1,68 m 2 > 1,62 OK 4. Untuk pondasi P2 = 60 t A2 = = 2,16 Digunakan 1,5 x 1,5 = 2,25 m 2 > 2,16 OK

31 5. Sumuran (pier) dari -1,50 m sampai -3,00 m di bawah muka air tanah. 6. Untuk menghitung dan penulangan balok strap pondasi beton bertulang, maka digambar bidang,momen dan gaya lintang, Bila beban kolom diratakan : P 1 = 45 / 0,4 = 112,5 t/m P 2 = 60 / 0,4 = 150 t/m Sedang desakan pada tanah : = 26,71 Untuk menggambar bidang M dan D ditinjau jalur bebas pada pondasi P1 = (1.4) (26.71) = 37,39 t/m P2 = (1.5) (26.71) = 40,06 t/m

32 Untuk gaya lintang D1 = -(112,5-37,39) (0,4) D2 = (37,39) (1,2) D3 = + ( ) (0,4) D4 = + 60 (40,06) (1,5) = -30,01 t = - 0,13 t = + 43,97 t = -0,10 t Untuk momen M1 = (1/2) (112,5-37,39) (0,4) = 6,009 tm M2 = (45) (1,2 0,2) (37,39) (1,2) (0,6) = 18,079 tm M4 = (1/2) (150 40,06)(0,4)= 9,595 tm M3 = (60) (1,5 0,2) (40,06) (1,5) (0,75) = 32,932 tm Gambar Bidang D dan M

33 4. Pondasi Mat (Mat Foundation) Pondasi mat termasuk jenis pondasi dangkal,berwujud slab beton yang besar dan luas yang berfungsi meneruskan beban melalui sekumpulan kolom atau dinding ke lapisan tanah dibawahnya. Pondasi mat dapat digunakan bilamana tanah dasar mempunyai daya dukung rendah dan atau harus mendukung beban kolom yang besar. Terdapat 5 type pondasi mat, yaitu: type plat dasar dengan ketebalan seragam type plat dasar pebalan dibawah pondasi kolom type plat dengan balok (type plat waffle) balok dirancang arah memanjang dan melintang dan lokasi kolom pada perpotongan balok tersebut type plat dengan penebalan pada tumpu kolom (type plat pedestal) type plat dengan dinding basement sebagai bagian dari pondasi mat Bangunan yang sering menggunakan pondasi mat, antara lain : bangunan untuk menopang tangki-tangki minyak bangunan untuk menopang beberapa bagian alat industri bangunan silo bangunan menara bangunan PLTN bangunan tinggi dengan lapisan pendukung yang tidak terlalu dalam

34 Penurunan Pondasi Mat Dilihat dari perilaku struktur pondasi Pada lokasi dengan daya dukung tanah rendah dapat menggunakan pondai mat. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan pada permasalahan penurunan pondasi mat adalah : Tegangan kontak antara struktur bangunan dan tanah Semakin kecil tegangan kontak, semakin kecil penurunan yang terjadi. Pengaturan volume tanah yang dipindahkan. Secara teoritis, jika berat tanah yang digali sama dengan berat struktur bangunan dan pondasi (upper structure and substructure), maka tidak akan terjadi penurunan bangunan. Dalam hal ini seolah-olah bangunan mengapung diatas massa tanah. Adanya bridging effect (efek pembentangan) Hal ini berhubungan dengan : o Kekakuan pondasi mat o Kekakuan struktur atas yang terkontribusi pada pondasi mat.