pelat pondasi telapak baru ii
TRANSCRIPT
PP
STRUKTUR PONDASI
1. Pendahuluan
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, dimana :
A perlu =
dimana :
A perlu = Luas permukaan tanah yang diperlukan untuk memikul beban P.
P = Beban banguan
σ = tekanan yang diijinkan
σt = tekanan tanah yang diijinkan
Beban pada tanah : Beban pada bahan bangunan :
Gambar 6.1. Pembebanan P pada tanah dan kolom
1
Kolom (tiang)
σ
σ
P
Elemen yang harus menyebarkan beban dari permukaan elemen yang lebih kecil
ke permukaan yang lebih besar disebut pondasi (pondasi telapak).
Gambar 6.2. Pendistribusian beban dari kolom ke tanah
Apabila tanah di dekat permukaan terlalu lunak ( –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.
2
Tanah
Pondasi
Kolom
L L
N N
y y
σ σ
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.
2. Tegangan tanah 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.
Pondasi kaku (σ linier) Pondasi tidak kaku (σ variabel)
Gambar 6.3. Penyebaran σ dibawah pondasi
Agar penyebaran σ bisa lebih seragam, maka perlu memberikan kekakuan
yang cukup pada pondasi.
3
L L
N N
σ σ
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 6.4.
e = M/N
Lebar pondasi = B Lebar pondasi = BEksentrisitas e = 0 Eksentrisitas e < L/6
a. Sentris b. Eksentris
Gambar 6.4. Distribusi tegangan pondasi telapak
Dalam gambar 6.4a. tidak ada momen, dan tegangan adalah merata, maka
besarnya tegangan yang timbul :
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 :
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
4
(6.1.)
(6.2)
M
Untuk dasar pondasi berbentuk persegi, maka :
sehingga persamaan (6.2) menjadi :
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 :
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
3. Jenis dan cara pemilihan pondasi
Ditinjau dari segi perencanaan, pondasi telapak dapat diklasifikasikan menjadi
a. Pondasi telapak setempat berbentuk bujur sangkar atau persegi
panjang.
Pondasi telapak dengan beban sentris berbentuk bujur sangkar atau
persegi panjang adalah pondasi yang ekonomis, yaitu hanya menumpu
satu beban kolom
5
(6.3)
(6.4)
(6.5)
b. Pondasi telapak gabungan 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 gabungan 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 Menerus
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.
6
Pondasi Menerus
Pondasi Pelat penuh untuk seluruh bangunan
Bila keadaan tanah terlalu jelek, semua tipe pondasi yang disebutkan diatas
dapat dikombinasikan dengan kepala tiang (poer) yang didukung oleh pancang.
4. Prosedur perencanaan pondasi
Prosedur 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
7
Dari sepuluh bagian yang ada, yang akan dibahas disini hanya no: 1, 6, 7, dan
10 saja, dengan catatan yang lain diketahui. Berikut ini hal-hal penting yang
harus diperhatikan didalam merancang pondasi :
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.
Pada 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.
Pada 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.
5. Pola keruntuhan Pondasi telapak setempat
a. Keruntuhan geser
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.
8
b. Keruntuhan lentur
Keruntuhan ini terjadi sebelum terbentuknya retak miring. Umumnya
dijumpai pada a/d yang besar, dimana retak miring tidak terjadi sebelum
dicapainya kekuatan lentur.
Di dalam perencanaan suatu pondasi, keruntuhan geser hendaknya
dihindarkan sebelum struktur mencapai kekuatan lenturnya.
9
P
450
P
6. Kekuatan Geser
Kekuatan geser dari pelat pondasi telapak ditentukan oleh kondisi terberat dari
dua hal berikut :
1. Aksi satu arah
Gambar 6.6. Penampang kritis untuk geser dalam pondasi (Aksi Satu Arah)
10
d d
P
dd
d
σuσu
B
L
c1 + 2d ½ ( L – (c1 + 2d ))½ ( L – (c1 + 2d ))
c1
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 :
VU = 1/2 (L-(c1+2d) B . σu (6.8a)
(6.8.b)
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 :
Rumus (6.9) ini dapat dipakai untuk menentukan tebal pondasi telapak, dimana
tidak diperlukan tulangan geser yaitu :
Bila dipakai tulangan geser (VU > ΦVC), maka :
dimana :
AV = luas tegangan geser (mm2)
fy = tegangan leleh tulangan yang disyaratkan (MPa)
α = sudut antara tulangan miring dengan sumbu mendatar
11
(6.6)
(6.7)
(6.8)
(6.9)
(6.10)
(6.11)
(6.12)
2. Aksi Dua Arah
Gambar 6.7 Penampang kritis untuk geser dalam pondasi (Aksi Dua Arah)
Vu= (B L - (c1+d).(c2+d)) . σu
Pada peninjauan aksi dua arah, penampang kritis ditentukan pada jarak d/2 dari
muka kolom. Pondasi telapak harus direncanakan sebagai berikut :
12
d/2 d/2
d/2
d/2
c2 + dc1
c2
c1 + d
L
B
σuσu
d/2d/2
d
P
Jika pelat pondasi dirancang tanpa tulangan geser, Vu ≤ Vc
dimana :
βC = perbandingan antara sisi kolom terpanjang dan sisi kolom
terpendek (= c1/c2,untuk c1>c2).
bO = keliling dari penampang yang terdapat tegangan geser.
(penampang boleh dianggap terletak pada jarak d/2 terhadap sisi
kolom) = 2 (c1+c2 +2 d).
d = tinggi efektif dari pelat pondasi telapak
Dalam segala hal kekuatan geser VC pada persamaan (6.13) dibatasi sebagai
berikut :
Bila dipakai tulangan geser, maka :
7. Kekuatan Lentur
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penampang kritis untuk momen terjadi pada
sisi kolom atau dinding beton bertulang.
13
(6.13)(6.13a)
(6.14)
(6.15)
(6.16)
(6.17)
(6.18)
(6.19)
(6.20)
Gambar 6.8. penampang kritis untuk hitungan momen
Momen berfaktor untuk menghitung tulangan lentur dapat dihitung dengan :
14
(6.21)
σu σu
d
P
l = ½ (L – c1) l = ½ (L – c1)
Bc1
L
l = ½ (L – c1)l = ½ (L – c1) c1
- -
Mu = ½ . σu . B . l2
300
3000
60
300
15D22
15D22
15D22
dimana :
σu = tekanan tanah akibat beban berfaktor.
8. Contoh aplikasi
Periksalah kemampuan pondasi telapak bujur sangkar dengan lebar = 300 cm
seperti pada gambar 6.9., menurut SNI 03-2847-2002. 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) dimensi
kolom 60x60 cm.
Gambar 6.9 Pondasi bujur sangkar
Penyelesaian :
1. Hitung tegangan tanah yang terjadi :
Beban kolom = 136 + 62 = 198,00 ton
15
15D22
60
3000
660 540 1200
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. Hitung 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
a. Permukaan beban untuk aksi geser b. Permukaan beban untuk aksi geser satu arah dan untuk lentur. dua arah
Gambar 6.10. Penampang kritis dari permukaan beban
Kekuatan geser aksi satu arah
Dengan permukaan yang dibebani seperti pada gambar 6.10a. maka gaya geser
berfaktor :
VU = σu x luas efektif
= 29,155 x (0,66 x 3,0)
= 57,726 ton = 577,26 kN
16
1140
3000
Permukaan beban untuk momen
beban untuk geser satu arah
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!
Kekuatan geser aksi dua arah
Geser berfaktor menurut gambar 6.10b. adalah :
VU = σu 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. Hitung Kekuatan lentur
Penampang kritis dan permukaan yang dibebani ditunjukkan pada gambar
6.10a. bagian kanan.
Momen lentur berfaktor :
17
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
Soal Latihan.
Pondasi telapak seperti tergambar, memikul Gaya aksial P akibat beban mati =
50 ton dan P akibat beban hidup = 20 ton. Momen M akibat beban mati = 5 tm
dan M akibat beban hidup = 2 tm. Tegangan ijin tanah = 3 kg/cm2. Kedalaman
tanah urug 1,5 m. Berat jenis tanah urug = 1,7 t/m3. Ukuran penampang kolom =
50 cm x 50 cm. fc’ = 20 MPa, fy = 320 MPa. Tersedia tulangan diameter 12,
16,19,22
18
L
B
L
Diminta :
a. Tentukan L apabila diketahui Lebar pondasi B = 200 cm.
b. Tentukan L apabila diketahui B = L. (bujur sangkar)
c. Amankah bila pondasi tersebut tidak dipasang tulangan geser.
d. Hitung dan gambar tulangan lentur untuk soal a dan b.
P
Urugan tanah
Muka Lantai + 0.00
- 1.50
- 2.00
19
50
M