4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Uraian Umum

Pada dasarnya dalam merencanakan bangunan, contohnya jembatan terdiri

dari perencanaan struktur atas (upper structure) dan perencanaan struktur bawah

(sub structure). Perencanaan struktur atas terdiri dari bagian-bagian jembatan yang

berada di atas permukaan tanah. Perencanaan struktur bawah adalah bangunan yang

terdapat di bawah permukaan tanah, yaitu abutment dan pondasi.

2.2 Bangunan Bawah Jembatan

Bangunan bawah jembatan berfungsi sebagai bangunan yang menerima

beban-beban dari struktur atas dan didistribusikan ke pondasi. Bangunan bawah

jembatan meliputi:

a. Abutment

Abutment atau kepala jembatan berada pada kedua ujung jembatan.

Abutment memiliki fungsi sebagai pendukung bagi bangunan atas, selain itu

abutment juga memiliki fungsi untuk menahan tanah. Dalam merencanakan

bentuk abutment dipengaruhi oleh keadaan di lapangan seperti daya dukung

tanah dasar dan penurunan (settlement) yang terjadi. Pada proses

perencanaan abutment, bahan yang digunakan yaitu batu atau beton

bertulang

b. Plat Injak

Plat injak merupakan bagian dari struktur bawah jembatan yang

memiliki fungsi untuk mendistribusikan beban-beban yang diperoleh dari

bagian atas jembatan secara menyeluruh ke tanah dan untuk melindungi

terjadinya defleksi pada permukaan jalan.

5

c. Pondasi

Pondasi merupakan struktur bawah jembatan yang terletak di dalam

tanah. Pondasi berfungsi sebagai penahan beban bangunan yang berada di

atasnya dan mendistribusikan ke tanah dasar, baik kea rah melintang

maupun memanjang. Dalam perencanaan suatu bangunan, perlu

diperhitungkan beberapa hal untuk memperoleh bangunan yang kuat, stabil

dan ekonomis. Beberapa hal yang perlu diperhitungkan sebagai berikut:

Sifat-sifat dan daya dukung tanah.

Jenis dan ukuran bangunan yang akan dibuat.

Kondisi lingkungan pada lokasi pelaksanaan.

Alat-alat yang tersedia.

Waktu pelaksanaan yang cukup.

2.3 Tanah sebagai Dasar Pondasi

Pada pekerjaan konstruksi, tanah memiliki peran yang sangat penting.

Hardiyatmo (1996) menjelaskan bahwa kondisi tanah di alam merupakan campuran

dari butiran mineral yang mengandung bahan organik, akan tetapi ada juga butiran

mineral yang tidak mengandung bahan organik. Tanah terbentuk dari batuan yang

mengalami pelapukan, seperti pelaukan fisik maupun kimia. Tanah memiliki

berbagai sifat teknis, kecuali sifat dari batuan induk yang berasal dari material asal,

selain pelapukan batuan yang menyebabkan terbentuknya tanah juga disebabkan

oleh unsur-unsur lainnya.

Komponen tanah terdiri dari tiga hal, yaitu udara, air dan bahan padat.

Komponen-komponen tersebut tidak seluruhnya dapat mempengaruhi sifat teknis

tanah, seperti halnya udara yang tidak dapat mempengaruhi sedangkan air sangat

berperan dalam mempengaruhi sifat teknis tanah. Ruang dalam tanah yang terletak

di antara butiran-butiran dapat terisi oleh air atau udara, baik sebagian atau

seluruhnya. Apabila rongga pada tanah terisi oleh air seluruhnya. Apabila rongga

pada tanah terisi air seluruhnya, maka tanah berada pada keadaan jenuh. Akan

tetapi, apabila rongga pada tanah terisi oleh udara dan air, maka tanah berada pada

keadaan jenuh sebagian (partially saturated). Selain pada keadaan jenuh dan jenuh

6

sebagian, tanah juga dapat mengalami keadaan kering dikarenakan tidak adanya

kandungan air atau kadar air pada tanah yang bernilai 0.

2.4 Kekuatan Tanah sebagai Dasar Pondasi

Frick (2001), menjelaskan bahwa tanah sebagai dasar pondasi memiliki

kekuatan yang dipengaruhi oleh kelompok dan struktur lapisan tanah yang

mengalami perubahan akibat air hujan dan cuaca. Perencanaan pondasi bergantung

pada struktur tanah, apabila struktur tanah semakin heterogen maka semakin sulit

dalam merencanakan pondasi.

Dalam melakukan penyelidikan kekuatan tanah dilakukan berdasarkan

beberapa hal, yaitu:

Ketebalan dan kedalaman lapisan bumi, seperti lapisan yang akan

digunakan sebagai tempat peletakkan pondasi.

Tegangan tanah (σ) yang diijinkan.

Kondisi hidrologis tanah.

Selain kekuatan dan kelemahan tanah, kekokohan lapisan tanah dapat

dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu:

a) Pemadatan dan penurunan tanah yang diakibatkan oleh getaran

kendaraan, alat berat dan lain halnya.

b) Penurunan tanah yang diakibatkan oleh perubahan hidrologis, seperti

kadar air tanah atau penurunan muka air tanah, serta erosi pada tepi

sungai dan lain halnya.

c) Pergeseran tanah atau longsor yang diakibatkan oleh tekanan berat,

terendamnya tanah akibat peristiwa banjir atau air pasang.

Beberapa hal di atas mengakibatkan penurunan tanah yang tidak dapat

dihindari, akan tetapi dengan merencanakan pondasi yang baik akan menghambat

atau memperkecil terjadinya penurunan tanah.

2.5 Penyelidikan Tanah

Gunawan, dkk (1983) menjelaskan bahwa penyeledikan tanah di lapangan

perlu dilakukan. Hal ini memiliki tujuan agar sebelum dilakukannya perencanaan

7

bangunan perlu diketahui keadaan dan jenis lapisan tanah sehingga tidak

menimbulkan penurunan (settlement) yang terlalu besar. Oleh karena itu, pondasi

harus dibuat hingga kedalaman lapisan tanah keras.

2.5.1 Uji Sondir (Cone Penetratipn Test)

Penyelidikan tanah salah satunya yaitu dengan melakukan uji sondir yang

bertujuan untuk mendapatkan parameter-parameter perlawanan penetrasi lapisan

taanh di lapangan menggunakan peralatan sondir. Parameter-parameter tersebut

yaitu perlawanan konus (qc), perlawanan geser (fs), angka banding geser (Rf) dan

geseran total tanah (Tf) yang digunakan sebagai pemahaman teoritis terhadap

lapisan tanah yang merupakan bagian dari suatu desain pondasi.

Alat sondir yang umum digunakan dan telah diterima secara luas tercantum

dalam ASTM D 3441-75T yaitu sondir yang mempunyai luas proyeksi ujung konus

sebesar 10 cm2 dan luas selimutnya sebesar 150 cm2, penetrasi yang dilakukan

dengan manual atau hidrolik dengan kecepatan tidak lebih dari 2 cm/detik. Alat

sondir terdiri dari konus atau bikonus yang dihubungkan dengan batang dalam

penyanggah (casting). Kemudian alat sondir ini ditekan kedalam tanah dengan

bantuan mesin sondir hidrolik yang digerakkan secara manual.

Terdapat dua tipe ujung konus pada sondir mekanis yang digunakan dalam

melakukan pengambilan data, yaitu:

1. Konus biasa, yaitu tipe konus pada sondir mekanis yang diukur adalah

perlawanan ujung konus. Tipe ini umumnya digunakan pada jenis

tanah berbutir kasar dan memiliki besar perlawanan lekatnya kecil.

2. Bikonus, yaitu tipe ujung konus pada sondir mekanis yang diukur

adalah perlawanan ujung konus. Tipe ini umumnya digunakan pada

jenis tanah berbutir halus dan memiliki hambatan lekatnya yang biasa.

Kegunaan uji sondir dalam penyelidikan tanah menurut Sihotang (2009)

sebagai berikut:

Untuk mengetahui jenis dan karakteristik tanah.

Untuk memperoleh data-data mengenai pengeboran tanah.

Untuk menentukan daya dukung dari pondasi.

8

Untuk mengetahui kedalaman dari suatu lapisan tanah keras serta daya

dukung tanah maupun daya lekat pada tiap-tiap kedalaman.

Untuk mengetahui jenis tanah secara berskala.

Sebagai evaluasi atau tinjauan kembali mengenai karakteristik teknis

pada tanah.

Pada pengujian sondir yang dilakukan untuk memperoleh data tanah,

memiliki 2 tujuan umum, yaitu:

1. Tujuan praktis yaitu untuk mengetahui kekuatan dan kedalaman dari

lapisan-lapisan tanah.

2. Tujuan teoritis yaitu untuk mengetahui penetrasi konus dan jumlah

dari hambatan lekat tanah.

2.5.2 Uji SPT (Standard Penetration Test)

Penyelidikan tanah dengan menggunakan metode SPT (Standard

Penetration Test) merupakan metode yang dilakukan dengan menancapkan ujung

batang pemancangan ke dalam tanah dengan memberikan tekanan berupa pukulan

palu dan mengukur kedalaman penetrasi per jumlah pukulan. Uji SPT (Standard

Penetration Test) terdiri astas dua langkah pengujian yaitu uji pemukulan tabung

belah dinding tebal ke dalam tanah yang disertai dengan pengukuran kedalaman

penetrasi per jumlah pukulan untuk memasukkan tabung belah dengan kedalaman

300 mm secara vertikal. Dalam sistem beban jatuh, palu yang digunakan memiliki

berat sebesar 63,5 kg yang dijatuhkan secara berkala dengan tinggi jatuh palu yaitu

0,76 m.

Berdasarkan SNI 4153-2008, tahapan dalam pelaksanaan pengujian dibagi

menjadi tiga tahapan. Pada tahapan pertama dicatat sebagai dudukan, sedangkan

pada tahapan kedua dan ketiga yaitu dengan memasukkan jumlah pukulan,

kemudian ditotal untuk mendapatkan nilai pukulan sebanyak N atau perlawanan

SPT yang ditetapkan pada setiap pukulan /0,3 m.

Lembaran drilling log merupakan hasil dari pekerjaan bor dan SPT yang

berisis data-data sebagai berikut:

9

a. Penjelasan mengenai tanah seperti jenis dan warna tanah, serta tingkat

elastisitas dan ketebalan dari tiap lapisan tanah.

b. Pengambilan sampel contoh tanah asli atau Undisturbed Sample

(UDS).

c. Hasil uji SPT.

d. Letak muka air tanah.

e. Tanggal pekerjaan dimulai dan berakhir.

Jumlah pukulan sebanyak N bertujuan untuk mendapatkan petunjuk

mengenai kerapatan relatif di lapangan, umumnya untuk jenis tanah berpasir atau

kerikil dan hambatan dari jenis tanah terhadap penetrasi. Pengujian ini umumnya

dilakukan pada tanah keras.

Hubungan nilai N dengan kerapatan relatif (Dr) yang diusulkan oleh

Terzaghi dan Peck (1948), untuk tanah pasir disajikan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Hubungan N dengan kerapatan relative (Dr) tanah pasir (Terzaghi dan

Pack, 1998)

Nilai N Kerapatan relatif (Dr)

< 4 Sangat tidak padat

4 – 10 Tidak padat

10 – 30 Kepadatan sedang

30 – 50 Padat

> 50 Sangat padat Sumber: Christady, H. 2014. Hal: 49

Tujuan penyelidikan tanah dengan pengujian SPT (Standard Penetration

Test) menurut Sihotang (2009) yaitu:

Untuk mengetahui kepadatan relatif dari lapisan tanah berdasarkan

pengambilan sampel tanah menggunakan tabung sehingga dapat

diketahui ketebalan dan jenis tanah dari setiap lapisan kedalaman

tanah.

Untuk mendapatkan data yang bermutu pada perlawanan penetrasi

tanah serta menentukan kepadatan dari tanah yang tidak memiliki

keterikatan yang umumnya sulit diperoleh sampel tanahnya.

10

2.5.3 Uji Laboratorium

Uji laboratorium memiliki fungsi untuk memeperoleh sifat-sifat tanah dari

setiap lapisan tanah yang dilakukan pengujian bor. Sampel tanah diperoleh dari

setiap lapisan tanah yang kemudian dilakukan uji triaksial untuk memperoleh nilai

dari sudut geser dalam (ϕ), berat volume tanah (γ) serta kohesi tanah (C).

Pengujian laboratorium untuk perhitungan daya dukung tanah ujung

dilakukan berdasarkan empat metode, yaitu metode Terzaghi, Meyerhof, metode

Tomlinson dan metode Lamda. Metode Terzaghi, Meyerhof dan Tomlinson

digunakan untuk menghitung daya dukung pondasi berdasarkan data laboratorium.

Sedangkan metode Lamda digunakan untuk menghitung daya dukung selimut

pondasi.

2.6 Aksi Lingkungan

a. Beban Angin

Tekanan angin yang digunakan ditetapkan berdasarkan angin rencana

dengan kecepatan dasar (VB) sebesar 90 hingga 126 km/jam. Beban angin harus

diasumsikan tersebar secara merata pada permukaan yang terkena angin. Luas area

yang dihitung merupakan luas are dari semua bagian yaitu berupa sistem lantai dan

railing yang diambil tegak lurus terhadap arah angin. Besarnya nilai tekanan angin

rencana dengan satuan Mpa dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut.

PD = 𝑷𝑩 (𝑽𝑫𝒁

𝑽𝑹)

𝟐

(ton)…………………………………………………………..(2.1)

Sumber: SNI 1725: 2016 Hal: 56

Keterangan:

VDZ = kecepatan angin rencana pada elevasi rencana, Z (km/jam)

VB = kecepatan angin rencana, dengan kecepatan 90 – 126 km/jam pada elevasi

1000 mm

PB = nilai tekanan angin dasar yang disajikan pada Tabel 2.2

11

Tabel 2.2 Tekanan Angin Dasar Komponen Bangunan Atas Angin Tekan

(MPa)

Angin Hisap

(MPa)

Rangka, Kolom, Pelengkung 0,0024 0,0024

Balok 0,0024 N/A

Permukaan Dasar 0,0019 N/A

Sumber: SNI 1725: 2016 Hal: 56

Gaya total beban angin tidak boleh menggunakan nilai kurang dari 4,4

kN/mm pada bidang tekan dan 2,2 kN/mm pada bidang hisap struktur rangka dan

pelengkung. Selain itu, gaya total beban angin juga tidak boleh menggunakan nilai

kurnag dari 4,4 kN/mm pada balok atau gelagar.

b. Pengaruh Gempa

Pada perencanaan jembatan sangat penting untuk untuk meminimalisir

keruntuhan yang dapat terjadi tetapi dapat mengalami kerusakan dan gangguan

akibat terjadinya gempa. Beban gempa diperoleh dengan menggunakan

perhitungan pada persamaan berikut.

EQ = 𝑪𝒔𝒎

𝑹𝒅 × 𝑾𝒕………………………………………………………………...(2.2)

Sumber: SNI 1725: 2016 Hal: 58

Keterangan:

EQ = gaya gempa yang bekerja secara horizontal statis (kN)

Csm = koefisien respon gempa elastis

Rd = faktor modifikasi respon

Wt = berat keseluruhan pada struktur, yaitu berupa beban mati dan beban hidup

yang sesuai (kN)

Koefisien respon elastis (Csm) didapat berdasarkan peta percepatan batuan

dasar dan spectra percepatan yang sesuai dengan daerah gempa dan periode ulang

gempa rencana. Berdasarkan peta gempa, maka koefisien percepatan dikalikan

dengan nilai dari faktor amplifikasi yang sesuai pada kondisi tanah hingga

mencapai kedalaman tanah sedalam 30 m pada bagian bawah struktur jembatan.

Adapun koefisien respon gempa elastis yaitu sebagai berikut:

12

a. Untuk periode yang lebih kecil dari T0, koefisien respon gempa elastis

(Csm) diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut.

Csm = (SDS – As)𝑻

𝑻𝟎+ As………………………………………….(2.3)

b. Untuk periode yang lebih besar dari dan/atau sama dengan T0 dan

lebih kecil dari dan/atau sama dengan Ts, respon spektra percepatan,

Csm sama dengan SDS.

c. Untuk periode lebih besar dari Ts, koefisien respon gempa elastis Csm

diperoleh berdasarkan persamaan berikut.

Csm = 𝑺𝑫𝟏

𝑻………………………………………………………..(2.4)

Nilai faktor modifikasi respon untuk bangunan bawah dikategorikan

berdasarkan kepentingan bangunannya yang dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Faktor Modifikasi Respon untuk Bangunan Bawah

Bangunan Bawah Kategori Kepentingan

Sangat Penting Penting Lainnya

Pilar tipe dinding 1,5 1,5 2,0

Tiang/kolom beton bertulang

Tiang vertikal

Tiang miring

1,5

1,5

2,0

1,5

3,0

2,0

Kolom tunggal 1,5 2,0 3,0

Tiang baja dan komposit Tiang vertikal

Tiang miring

1,5 1,5

3,5 2,0

5,0 3,0

Kolom majemuk 1,5 3,5 5,0

Sumber: SNI 2833: 2013

Sedangkan nilai faktor modifikasi respon untuk hubungan antar elemen

struktur yang didasarkan pada semua kategori kepentingan dapat dilihat pada Tabel

2.4.

Tabel 2.4 Faktor Modifikasi Respon untuk Hubungan antar Elemen Struktur Hubungan Elemen Struktur Semua Kategori Kepentingan

Bangunan atas dengan kepala jembatan 0,8

Sambungan muai (dilatasi) pada bangunan atas 0,8

Kolom, pilar, atau tiang dengan bangunan atas 1,0

Kolom atau pilar dengan pondasi 1,0

Sumber: SNI 2833: 2013

13

2.7 Abutment Jembatan

Abutment atau kepala jembatan merupakan struktur bawah jembatan yang

berada pada ujung-ujung jembatan. Abutment memiliki fungsi untuk memikul

seluruh beban-beban yang bekerja pada ujung luar batang, pinggir dan gaya-gaya

lainnya, serta meneruskan ke bagian pondasi. Apabila syarat keamanan dari daya

dukung tanah yang terletak pada bagian bawah abutment tidak terpenuhi maka daya

dukungnya harus ditambah, yaitu dengan melakukan perencanaan pondasi dalam,

contohnya pondasi caisson atau pondasi sumuran.

Struktur dari abutment secara umum terdapat tiga bentuk yang disajikan

pada Gambar 2.1. Sedangkan untuk tinggi abutment sebaiknya disesuaikan seperti

pada Tabel 2.5.

Gambar 2.1 Bentuk Umum dari Abutment Sumber: Sosrodarsono, dkk. 2000. Hal: 303

Tabel 2.5 Tinggi Abutment untuk Berbagai Bentuk

Macam

Kepala

Abutment

Tinggi pemakaian (m)

0 5 10 15 20 25

Tipe

dengan

penopang

8 meter

Bentuk T

terbalik 12 meter

Tipe semi

gravitasi 7 meter

Tipe

gravitasi 5 meter

Sumber: Sosrodarsono, dkk. 2000. Hal: 303

14

Pengertian abutment menurut Child (1993), abutment dapat diartikan

sebagai dinding penahan tanah yang memiliki fungsi untuk mendistribusikan gaya-

gaya vertikal dan horizontal dari struktur atas ke pondasi dengan tujuan tambahan,

yaitu untuk melakukan perubahan tumpuan dari oprit ke bagian struktur atas

jembatan. Apabila abutment dalam perencanaannya dibuat semakin tinggi, maka

berat tanah timbunan dan tekanan tanah aktif akan semakin tinggi pula, hal inilah

yang sering kali dilakukan pembuatan bermacam-macam bentuk untuk mengurangi

pengaruh-pengaruh yang terjadi. Untuk perencanaan abutment yang aman faktor

keamaan dapat diperbesar yaitu dengan melakukan pengurugan tanah setinggi

elevasi peletakkannya. Penambahan faktor keamanan juga memberikan akses yang

baik pada konstruksi plat jembatan.

2.7.1 Kriteria dalam Perencanaan Abutment

Pada perencanaan abutment, hal pertama yang harus dilakukan adalah

menentukan dimensi abutment. Penentuan dimensi abutment yang didasarkan pada

Perencanaan Jembatan oleh Direktorat Jembatan dan Direktorat Jenderal Bina

Marga, maka dimensi abutment yang dapat digunakan yaitu seperti pada Gambar

2.2 di bawah ini.

Gambar 2.2 Perencanaan Dimensi pada Abutment

Sumber: Direktorat Jembatan dan Direktorat Jenderal Bina Marga. Hal: 122

15

Pada perencanaan abutment jembatan, perlu dilakukan perhitungan gaya-

gaya dan beban yang bekerja pada abutment tersebut. Pada Gambar 2.3 merupakan

penjelasan mengenai perletakkan gaya-gaya yang bekerja pada abutment.

Gambar 2.3 Gaya yang Bekerja pada Abutment

Sumber: Supriadi, B., & Muntohar, A. S., 2007

Keterangan:

Pa1, Pa2, Pa3 = gaya tekan aktif tanah pada bagian belakang abutment

Pp1, Pp2 = gaya tekan pasif tanah pada bagian depan abutment

G = berat sendiri abutment

G1 = gaya gempa akibat struktur atas

Hg = gaya gesek akibat tumpuan bergerak

Hrm = gaya akibat rem

Rvd = gaya tekan akibat beban dari atas

Gaya horizontal tanah

Beban Tekanan Tanah

Untuk menghitung koefisien tanah nominal perlu mengetahui

sifat-sifat tanah. Dari hasil pengukuran dan oengujian tanah

didapat sifat-sifat tanah yaitu kepadatan, kadar kelembaban,

16

kohesi sudut geser dalam, dan lain-lainnya. Dalam kondisi

normal, tekanan tanah belakang dan depan abutment dapat

dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

1) Tekanan Tanah Aktif

Beban bekerja pada ketinggian 2/3 H

Ka = [𝒕𝒂𝒏 (𝟒𝟓 −𝝋

𝟐)]

𝟐

atau Ka = 𝒕𝒈𝟐 × (𝟒𝟓° −𝝋

𝟐)…(2.5)

Pa1 = Ka x q x h1 x L………………………………….(2.6)

Pa2 = 0,5 x x H2 x Ka x L…………………………..(2.7)

Keterangan:

Ka = koefisien dari tekanan tanah aktif

φ = nilai sudut geser dalam

Pa = tekanan tanah aktif (ton)

γ = berat jenis tanah urug (ton/m3)

L = panjang melintang pada abutment (m)

H = tinggi pada abutment (m)

Sumber: Christady H. 2014. Hal: 451

2) Tekanan Tanah Pasif

Beban bekerja pada ketinggian 2/3 H

Kp = [𝒕𝒂𝒏 (𝟒𝟓 −𝝋

𝟐)]

𝟐

atau Kp = 𝒕𝒈𝟐 × (𝟒𝟓° −𝝋

𝟐)…(2.8)

Pp = 0,5 x x H2 x Kp x L…………………………….(2.9)

Keterangan:

Kp = koefisien dari tekanan tanah pasif

Pp = tekanan tanah pasif (ton)

Sumber: Christady H. 2014. Hal: 456

3) Tekanan Tanah Akibat Beban Lalu Lintas

Beban bekerja pada ketinggian 2/3 H

Pq = Q x Ka x H x L…………………………………(2.10)

Keterangan:

17

Pq = tekanan tanah akibat beban lalu lintas (ton/m)

Q = beban lalu lintas (ton/m)

Sumber: Christady H. 2014.

2.7.2 Stabilitas Abutment

Dalam mengontrol kestabilan Abutment dari segi guling, geser,

eksentrisitas, serta tegangan dengan mempertimbangkan dua kondisi, yaitu kondisi

normal dan pada kondisi gempa seperti persamaan dibawah ini:

1. Syarat Aman terhadap Geser

Pengecekan keamanan abutment terhadap geser dapat diketahui

dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan berikut:

SF = 𝚺𝐕 . 𝐭𝐚𝐧

𝟐

𝟖𝛗˚+𝐜.𝐁

𝚺𝐇 ≥ FK………………………………………..(2.11)

Keterangan:

FK = Faktor Keamanan

FK ≥ 1,5 (kondisi normal)

FK ≥ 1,2 (kondisi gempa)

2. Syarat Aman terhadap Guling

Pengecekan keamanan abutment terhadap guling dapat diketahui

dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan berikut:

SF = 𝚺𝐌𝐱

𝚺𝐌𝐲 ≥ FK…………………………………………………(2.12)

Keterangan:

FK = Faktor Keamanan

FK ≥ 1,5 (kondisi normal)

FK ≥ 1,2 (kondisi gempa)

3. Syarat Aman terhadap Eksentrisitas

Gaya-gaya resultan yang bekerja pada konstruksi harus diusahakan

berada pada daerah inti, yaitu dari bagian tengah dan dasar dinding

18

dengan jarak kiri dan kanan sebesar 1/6 lebar dasar. Cek keamanan

terhadap eksentrisitas dapat menggunakan rumus:

e = 𝐁

𝟐−

𝚺𝐌𝐱−𝚺𝐌𝐲

𝚺𝐕 <

𝐁

𝟔…………………………………………….(2.13)

4. Kontrol terhadap Tegangan

Pengecekan keamaan abutment terhadap tegangan dapat diketahui

dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan berikut:

σ = 𝚺𝐕

𝐁.𝐋− (𝟏 ±

𝟔𝐞

𝐁) ≤ Qijin……………………………………...(2.14)

Jika σmaks = Qall (OK)

Jika σmin ≤ Qall (OK)

Dalam melakukan perhitungan, apabila nilai e > B/6 maka nilai qmin akan

bertanda negatif sehingga lebar dasar dari dinding penahan perlu diperbesar.

Perencanaan abutment harus dilakukan dengan baik dan teliti agar beban yang

bekerja pada abutment tidak menyebabkan terjadinya tekanan yang besar ke tanah

di bawahnya. Hal ini dikarenakan, tekanan yang besar dapat menyebabkan

terjadinya penurunan yang besar pula bahkan dapat menyebabkan terjadinya

keruntuhan pada abutment.

Pada Gambar 2.4 merupakan penjelasan mengenai perletakkan gaya-gaya

luar yang bekerja pada abutment.

19

Gambar 2.4 Gaya Luar yang Bekerja pada Abutment

Sumber: Sosrodarsono, dkk. 2000. Hal: 308

Keterangan:

R1 = beban hidup akibat bangunan atas (t/m)

Rd = beban mati akibat bangunan atas (t/m)

Hs = gaya mendatar akibat gesekan dari penahanan gerak (t/m)

q = beban pembebanan, yaitu 1 t/m2

Pa = gaya tekanan tanah (t/m)

Ws = berat tanah (t/m)

F = gaya angkat (t/m)

q1, q2 = reaksi tanah (t/m2)

2.7.3 Penulangan Abutment

Perhitungan mengenai batas-batas penulangan abutment dapat dilakukan

dengan berdasarkan rumus yang sama seperti rumus pada perhitungan penulangan

pada struktur, yaitu:

ρb = (𝟎,𝟖𝟓 𝒙 𝜷𝟏 𝒙 𝒇′𝒄

𝒇𝒚) 𝒙 (

𝟔𝟎𝟎

𝟔𝟎𝟎+𝒇𝒚)……………………………………….. (2.15)

ρmax = 0.75 x ρbln………………………………………………………..(2.16)

20

ρmin = 𝟏,𝟒

𝒇𝒚 ………………………………………………………………..(2.17)

m = 𝒇𝒚

𝟎,𝟖𝟓 𝒙 𝒇′𝒄…………………………………………………………..(2.18)

Mn = 𝑴𝒖

∅………………………………………………………………..(2.19)

Rn = 𝑴𝒏

𝒃 . 𝒅𝟐……………………………………………………………...(2.20)

ρperlu = 𝟏

𝒎{1-√𝟏 − (

𝟐.𝒎.𝑹𝒏

𝒇𝒚)}……………………………………………... (2.21)

Luas tulangan: As = ρmin x b x d…………………………………………….(2.22)

Tulangan bagi: As bagi = 20% x Aspokok……………………………………(2.23)

Kontrol Tulangan Geser

Vc = (𝟏

𝟔√𝐟′𝐜) 𝐱 𝐛 𝐱 𝐝…………………………………………............(2.24)

Φ x Vc < Vu < 3 x ϕ x Vc………………………………......................(2.25)

Vs perlu = 𝐕𝐮−𝚽.𝐕𝐜

𝚽……………………………………………………...(2.26)

Av = 2 .¼ .π . d2………………………………………........................(2.27)

S = 𝐀𝐯 .𝐟𝐲 . 𝐝

𝐕𝐬………………………………………………………….(2.28)

Jarak Sengkang Maksimum Tulangan Geser

Smax = 𝐝

𝟐………………………………………………………...(2.29)

Vs ada = 𝐀𝐯 . 𝐟𝐲 . 𝐝

𝐒…………………………………………………(2.30)

Syarat: Vs ada > Vs perlu → aman

Sumber: Santoso. 2009. Hal: 16 – 17

2.8 Pondasi pada Jembatan

Pondasi merupakan suatu komponen utama pada konstruksi yang berada

pada bagian paling bawah dari suatu struktur atua bangunan (sub structure) yang

bertujuan untuk menyalurkan beban dari bagian atas struktur atau bangunan (sub

structure) ke lapisan tanah yang berada di bawahnya tanpa menyebabkan

keruntuhan geser tanah dan penurunan (settlement) tanah atau pondasi yang

21

berlebihan. Pondasi pada jembatan merupakan bagian dari struktur bawah jembatan

yang memiliki fungsi untuk memikul beban-beban yang bekerja pada pilar atau

abutment dan gaya-gaya lainnya kemudian melimpahkan ke lapisan tanah

pendukung.

Beberapa fungsi dari pondasi pada konstruksi bangunan yaitu:

Sebagai kaki pada bangunan atau alas bangunan.

Sebagai penahan struktur bagian atas bangunan dan mendistribusikan

beban-beban dari atas ke dasar tanah yang cukup kuat.

Sebagai penahan agar kondisi suatu bangunan stabil.

Secara umum, macam-macam pondasi dibagi menjadi dua yaitu pondasi

dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal merupakan pondasi yang digunakan

untuk perencanaan bangunan yang berada di atasnya tidak terlalu besar. Pondasi

dalam merupakan jenis pondasi yang digunakan untuk perencanaan bangunan

dengan kondisi tanah lembek, selain itu dapat juga untuk bangunan bertingkat dan

memiliki bentang cukup besar yaitu dengan jarak antar kolom adalah 6 meter.

Beberapa syarat utama perencanaan pondasi yaitu:

Pondasi harus cukup kokoh untuk menahan beban geser yang diakibatkan

beban vertikal ke bawah.

Dapat mengikuti pergerakan tanah yang tidak stabil.

Memiliki ketahanan terhadap pengaruh dari perubahan cuaca.

Memiliki ketahanan terhadap pengaruh dari bahan kimia.

Oleh karena itu, pondasi harus kokoh, aman dan stabil. Hal ini bertujuan

agar penurunan pada pondasi tidak terjadi serta pondasi tidak mengalami patah.

Apabila pondasi mengalami penuruna dan patahan, maka akan sulit untuk

memperbaikinya.

Beberapa hal yang akan terjadi apabila pondasi mengalami penurunan dan

patahan adalah sebagai berikut.

Kerusakan seperti retak pada dinding-dinding pondasi.

Lantai dan plat mengalami keretakan dan bergelombang.

Terjadinya penurunan pada struktur atas jembatan.

22

Terdapat tiga macam kriteria yang harus dilakukan dalam merencanakan

pondasi, yaitu:

Perencanaan pondasi harus tepat agar pondasi tidak mengalami longsor

yang disebabkan oleh pengaruh luar.

Pondasi harus direncanakan dengan baik agar aman sehingga terhindar

dari longsoran akibat daya dukung.

Pondasi harus aman dari penurunan yang terjadi secara berlebihan.

2.9 Pondasi Sumuran

Pondasi sumuran seperti yang disajikan pada Gambar 2.5 adalah peralihan

antara pondasi dangkal dan pondasi tiang. Umumnya, pondasi sumuran terbuat dari

beton bertulang atau pracetak. Pada kondisi tanah yang kurang baik dan lapisan

tanah kerasnya yang berada pada kedalaman lebih dari 5 m, maka pondasi sumuran

sangatlah tepat untuk digunakan.

Gambar 2.5 Pondasi Sumuran

Sumber: Fathin. 2017. Hal: 5

Pondasi sumuran berbentuk lingkaran yang menerus ke bawah, hal ini

dikarenakan dalam pengerjaannya membuat lubang-lubang seperti sumur. Lubang

ini kemudian digali hingga mencapai tanah keras dan dicor menggunakan beton dan

batu belah sebagai pengisinya. Pada kondisi tanah lempung pondasi sumuran sangat

23

cocok untuk mencegah ketidakstabilan pondasi. Adapun kelebihan dari pondasi

sumuran sebagai berikut:

Memiliki daya dukung lebih besar.

Dimensinya bisa dibuat bervariasi.

Tidak menimbulkan suara berisik.

Tidak menyebabkan getaran keras.

Diameter tiang memungkinkan dibuat besar, bila perlu ujung bawah

tiang dapat dibuat lebih besar guna mempertinggi kapasitas

dukungnya.

Tidak ada risiko kenaikan muka tanah.

Bentuk pondasi sumuran seperti yang terjadi pada Gambar 2.6 dapat

bermacam-macam sesuai dengan beban yang akan bekerja dan kuat daya dukung

tanah dasar pondasi. Pondasi sumuran umumnya memiliki bagian-bagian yang

sama. Berikut tampak pondasi sumuran pada umumnya:

Lingkaran tunggal

Segi empat

Lingkaran/hexagonal/octagonal ganda

Sumuran ganda

Bentuk D ganda

Gambar 2.6 Tampak Pondasi Sumuran

Sumber: Adrianus. 2014. Hal: 21

24

2.9.1 Daya Dukung Kelompok Tiang Pondasi Sumuran

Dalam menghitung daya dukung pondasi terdapat beberapa hal yang harus

diketahui, yaitu data tanah, momen yang bekerja dan beban yang diterima. Dalam

merencanakan pondasi sumuran, perhitungan mengenai daya dukung tiang pondasi

sumuran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Qu = Qp + Qs – Wp……………………………………………………...(2.32)

Keterangan:

Qu = daya dukung ultimit tiang

Qp = daya dukung pada ujung tiang (ton)

Qs = daya dukung selimut yaitu 0 (ton)

Wp = berat tiang

Qp = qp x Ap → qp = qca x k……………………………………………...(2.33)

Keterangan:

Qp = daya dukung pada ujung tiang (ton)

Ap = luas penampang ujung tiang (cm2)

qp = tahanan pada ujung tiang (kg/cm2)

qca = tahanan pada konus pada ujung tiang (kg/cm2)

kc = faktor ujung konus

Qs = ∑fs x As……………………………………………………………...(2.34)

Keterangan:

fs = tahanan gesek pada selimut tiang (kg/m2)

As = luas penampang tiang (m)

2.9.2 Daya Dukung Izin untuk Kelompok Tiang Pondasi Sumuran

Dalam perencanaan pondasi sumuran umumnya menggunakan tiang

berkelompok. Penggunaan tiang berkelompok bertujuan agar dapat menahan

beban-beban yang bekerja secara bersama. Berikut rumus daya dukung izin

kelompok tiang pada pondasi sumuran.

25

Qpg = Eg x n x Qall…………………………………………......................(2.35)

Keterangan:

Qpg = Daya dukung yang diizinkan untuk kelompok tiang (kg)

Qall = Daya dukung izin vertikal untuk tiang tunggal (kg)

Eg = Efisiensi kelompok tiang

n = Jumlah tiang

2.9.3 Efisiensi Kelompok Tiang

Pada sub bab 2.9.1 mengenai daya dukung kelompok tiang yang dibutuhkan

masih belum sempurna dikarenakan daya dukung kelompok tidak sama dengan

daya dukung pada satu tiang dikalikan dengan jumlah tiang. Hal tersebut dikatakan

tidak sama karena intervensi (tumpang tindih) garis-garis tegangan dari tiang-tiang

yang letaknya saling berdekatan (group action). Oleh karena itu, terdapat angka

efisiensi yang menyatakan mengenai pengurangan dari daya dukung kelompok

tiang yang terjadi akibat group action.

Berdasarkan Converse – Labarre dari Uniform Building Code AASHTO

diperoleh efisiensi kelompok tiang dengan persamaan sebagai berikut:

Eg = 1 - ϴ(𝒏−𝟏)𝒎+(𝒎−𝟏)𝒏

𝟗𝟎 𝒎𝒏………………………………………......................(2.36)

Daya dukung vertikal kelompok = Eg x Jumlah pile x daya dukung ijin tiang

Keterangan:

Eg = Efisiensi kelompok tiang

ϴ = Arc tg (D/s) (derajat)

D = Ukuran penampang tiang

s = Jarak antara tiang (as ke as)

m = Jumlah tiang dalam 1 kolom

n = Jumlah tiang dalam 1 baris

Syarat: daya dukung kelompok tiang harus memiliki nilai yang lebih besar

daripada gaya aksial yang terjadi

Sumber: Pamungkas, dkk., Hal: 55

26

2.9.4 Penurunan Kelompok Tiang

Penurunan tiang yang terjadi pada kelompok tiang adalah jumlah dari

penurunan elastis atau penurunan yang terjadi dalam waktu dekat (immediate

settlement), Si dan penurunan yang terjadi dalam jangka waktu yang lama (long

term consolidation settlement), Sc.

S = Si + Sc………………………………………………………………(2.37)

Keterangan:

S = penurunan total (m)

Si = immediate settlement (m)

Sc = consolidation settlement (m)

Sumber: Pamungkas, dkk., Hal: 79

1. Penurunan Segera (Immediate Settlement)

Penurunan segera merupakan penurunan yang diakibatkan adanya

penyimpangan massa tanah yang tertekan dan terjadi pada saat volume konstan.

Perhitungan mengenai penurunan segera dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan dari Janbu, Bjerrum dan Kjaernsli (1959) sebagai berikut:

𝑺𝒊 = 𝝁𝟏𝝁𝟎 𝒒𝑩

𝑬……………………………………………………………….(2.38)

Keterangan:

Si = penurunan segera (immediate settlement) (m)

B = lebar kelompok tiang (m)

q = tekanan yang terjadi (Pu/A)

E = modulus elastisitas tanah (kN/m2)

1 = Faktor koreksi untuk lapisan tanah dengan tebal terbatas H

o = Faktor koreksi untuk kedalaman pondasi

2. Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement)

Pengertian penurunan konsolidasi menurut Leonard (1962), penurunan

konsolidasi yaitu penurunan yang dapat terjadi pada jenis tanah berbutir halus yang

berada di bawah muka air tanah. Penurunan ini terjadi dalam jangka waktu lama

27

tergantung keadaan dari lapisan tanahnya. Perhitungan mengeani penurunan

konsolidasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Sc = 𝐇

𝟏+𝐞 . 𝐂𝐜 𝐥𝐨𝐠

𝐏𝟎+𝚫𝐩

𝐏𝟎………………………………………….....................(2.39)

Keterangan:

Sc = penurunan konsolidasi (consolidation settlement) (m)

H = ketebalan lapisan tanah (m)

Cc = indeks pemampatan

e = angka pori tanah

Po = tegangan efektif sebelum beban bekerja (kN/m2)

∆p = tambahan tegangan yang disebabkan oleh beban pondasi (kN/m2)

2.9.5 Penulangan Pondasi Sumuran

Untuk menghitung tulangan pondasi dapat dilakukan dengan langkah-

langkah sebagai berikut:

1. Menentukan Momen Nominal (Mn)

𝑴𝒏 = 𝑴𝒖

𝝋………………………………………………......................(2.40)

Keterangan:

Mn = Momen nominal yang bekerja

Mu = Momen maksimum yang bekerja pada tiang

= Faktor reduksi kekuatan tekan menggunakan tulangan spiral, yaitu

bernilai 0,7

2. Menghitung min, b, dan max

ρmin = 𝟏,𝟒

𝒇𝒚……………………………………………………………..(2.41)

ρb = (𝟎,𝟖𝟓 × 𝜷 ×𝒇′𝒄

𝒇𝒚) × (

𝟔𝟎𝟎

𝟔𝟎𝟎+𝒇𝒚)…………………………………….(2.42)

ρmax= 0,75 x ρb……………………………………………………..(2.43)

Keterangan:

ρmin = rasio tulangan minimum

ρb = rasio tulangan seimbang (balance)

28

ρmax = rasio tulangan maksimum

Apabila nilai f’c 30 MPa maka nilai β yaitu 0,85

Apabila nilai f’c 30 MPa maka nilai β yaitu 0,85 - 0,05 (𝒇′𝒄−𝟑𝟎

𝟕)

3. Menghitung Rasio Tulangan yang Diperlukan (ρ)

Ρperlu = 𝟏

𝒎{𝟏 − √(

𝟏−𝟐.𝒎.𝑹𝒏

𝒇𝒚)}…………………………………............(2.44)

m = 𝒇𝒚

𝟎,𝟖𝟓 𝒙 𝒇′𝒄……………………………………………………….(2.45)

Rn = 𝑴𝒏

𝒃 . 𝒅𝟐……………………………………………......................(2.46)

Keterangan:

ρ = Rasio tulangan yang diperlukan

4. Menghitung Luas Tulangan

As = ρ x b x d…………………………………………………………(2.47)

As tulangan = ¼ π (diameter tulangan)……………….....................(2.48)

Keterangan:

As = Luas tulangan

b = Diameter pondasi

d = Lebar efektif pondasi (b x selimut pondasi x (1/2 ∅))

As tulangan = Luas tulangan

5. Menghitung Jumlah Tulangan

𝒏 = 𝑨𝒔

𝑨𝒔 𝒕𝒖𝒍𝒂𝒏𝒈𝒂𝒏……………………………………………………………………………..(2.49)

6. Menghitung Tulangan Geser

Vc = (1+𝑽𝒖

𝟏𝟒𝒙𝑨𝒈 ) x (

√𝒇′𝒄

𝟔) x bw x d……………………………………...(2.50)

Vu < ø x Vc…………………………………………………………...(2.51)

Vu < 0,7 x Vc…………………………………………………............(2.52)

29

Keterengan:

Vc = Tegangan izin geser beton

Ag = Luas penampang pondasi tiang

f’c = Mutu beton yang digunakan

bw = Diameter pondasi

d = Lebar efektif pondasi

Vu = Gaya geser yang bekerja

2.10 Perencanaan Pile Cap

Pile cap adalah suatu cara yang dilakukan untuk mengikat tiang-tiang dan

menyalurkan beban-beban yang berada di antara kolom dan tiang. Pada dasarnya

pile cap terbuat dari beton bertulang yang memiliki fungsi agar kolom terletak tepat

di tengah titik pondasi sehingga dapat menahan gaya geser dari beban-beban yang

bekerja.

2.10.1 Dimensi Pile Cap

Jarak tiang sangat mempengaruhi untuk perencanaan ukuran pile cap.

Umumnya, jarak yang diambil pada kelompok tiang adalah 2,5D – 3D, di mana D

ialah dimensi tiang. Pada Gambar 2.7 dijelaskan mengenai perhitungan jarak tiang

pada kelompok.

Gambar 2.7 Jarak tiang pada Kelompok Tiang

Sumber: SNI 03-2847-2002

30

2.10.2 Tinjauan terhadap Geser

2.10.2.1 Kontrol terhadap Geser yang Bekerja Satu Arah

Kekuatan yang disalurkan beton adalah jika hanya geser dan lentur yang

bekerja.

Vc = 𝟏

𝟔× √𝒇′𝒄 × 𝒃𝒘 × 𝒅……………………………………………...(2.53)

Gaya geser nominal penampang dengan jarak sebesar d dari muka

kolom harus direncanakan bernilai lebih kecil atau sama dengan nilai dari kekuatan

geser beton sehingga Vn ≤ Vc.

𝑽𝒖

ф ≤

𝟏

𝟔√𝒇′𝒄 x bw x d……………………………………………………….(2.54)

Keterangan:

Vu = Gaya geser sejarak d dari muka kolom

Vc = Geser beton

bw = Lebar pondasi (m)

d = h – d’ (h adalah tinggi pelat dan d’ adalah selimut beton)

ф = 0,6 (reduksi kekuatan untuk geser)

2.10.2.2 Kontrol terhadap Geser yang Bekerja Dua Arah

Vc = (1 + 𝟐

𝜷𝟎) 𝟐 . √𝒇′𝒄 x bo x d…………………………………………..(2.55)

Keterangan:

bo = keliling daerah kritis, bo = 2 (h + d) + 2 (b + d)

b = panjang penampang kolom

h = lebar penampang kolom

d = tinggi efektif pile cap

Vc = gaya geser dua arah pile cap

f’c = mutu beton

Gaya geser nominal penampang:

𝑽𝒖

ф= 𝑽𝒏 ≤ 𝑽𝒄 + 𝑽𝒔 ≤ 𝟒 × √𝒇′𝒄 x bw x d……………………………….(2.56)

31

Keterangan:

Vs = Kuat tulangan geser

Vu = 𝑃𝑢

𝐴(ho2 – bo2)

Pu = Beban berfaktor pada kolom

A = Luas pondasi (B x L)

2.10.3 Penulangan Pile Cap

1. Lebar (b) dan Tinggi Efektif (d) Perencanaan Balok Persegi

Kperlu = 𝑴𝒖

𝒃 .𝒅𝟐……………………………………………………(2.57)

Keterangan:

Mu = Momen yang terjadi pada balok

b = Lebar balok (m)

h = Tinggi balok (m)

d = Tinggi efektif (m) = h – 60 mm

2. Menghitung min, b, dan max

ρmin = 𝟏,𝟒

𝒇𝒚……………………………………………………..(2.58)

ρb = (𝟎,𝟖𝟓 × 𝜷 ×𝒇′𝒄

𝒇𝒚) × (

𝟔𝟎𝟎

𝟔𝟎𝟎+𝒇𝒚)…………………………….(2.59)

ρmax = 0,75 x ρb……………………………………………..(2.60)

Keterangan:

ρmin = rasio tulangan minimum

ρb = rasio tulangan seimbang (balance)

ρmax = rasio tulangan maksimum

Apabila nilai f’c 30 MPa maka nilai β yaitu 0,85

Apabila nilai f’c 30 MPa maka nilai β yaitu 0,85 - 0,05 (𝒇′𝒄−𝟑𝟎

𝟕)

3. Menghitung Rasio Tulangan yang Diperlukan (ρ)

Ρperlu =𝟏

𝒎{𝟏 − √(

𝟏−𝟐.𝒎.𝑹𝒏

𝒇𝒚)}…………………………................(2.61)

32

m = 𝒇𝒚

𝟎,𝟖𝟓 𝒙 𝒇′𝒄…………………………………………………(2.62)

Rn = 𝑴𝒏

𝒃 . 𝒅𝟐…………………………………………….............(2.63)

Keterangan:

ρ = Rasio tulangan yang diperlukan

4. Menghitung Luas Tulangan

As = ρ x b x d…………………………………………………...(2.64)

As tulangan = ¼ π (diameter tulangan)………………............(2.65)

Keterangan:

d = h – selimut beton – øsengkang – ½ øtulangan