Bab Xi Pondasi

PERANCANGAN STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG TAHAN GEMPA

2013

BAB XI

PONDASI

11.1 Ketentuan

Struktur bangunan gedung sepenuhnya terletak diatas tanah pendukung melalui

sistem pondasi. Dengan demikian sistem pondasi merupakan bagian yang sangat penting dari

bangunan gedung secara keseluruhan. Bila kita memilah, secara garis besar bangunan gedung

terdiri dari dua bagian pokok yaitu struktur atas (Upperstructure/Superstructure) dan struktur

bawah (Substructure). Struktur atas adalah bagian bangunan yang secara langsung menahan

beban, baik beban gravitasi maupun beban angin/gempa. Selanjutnya beban – beban tersebut

akan disalurkan ke pondasi oleh kolom – kolom, selanjutnya oleh pondasi beban disalurkan

kedalam tanah tanah pendukung.

Apabila diperhatikan maka hierarki angka keamanan yang terbesar justru harus

terletak pada tujuan akhir penyaluran beban yaitu tanah pendukung. Angka keamanan antara

2 – 3 sering dipakai pada daya dukung tanah (Bowles, 1988). Angka keamanan yang

dimaksud adalah rasio antara kuata batas/ maksimum tegangan bahan/tanah terhadap

tegnagan yang diijinkan akibat beban. Angka keamanan yang tinggi pada tanah dipakai

dengan alasan – alasan (Bowles, 1988) :

1. Sulitnya sistem kontrol kondisi/ kekuatan tanah setelah bangunan selesai

2. Adanya ketidaktahuan secara 100% terhadap tanah – tanah dibawahnya.

3. Ketidaksempurnaan dalam menentukan properties tanah.

4. Begitu kompleksnya lapisan tanah (lapisan, properti, kondisi, jenis dll)

5. Ketidakakuratnya model matematik interaksi anatara tanah dan pondasi.

6. Banyaknya ketidakpastianyang mungkin terjadi.

7. Tanah sebagai pendukung akhir beban harus tidak boleh gagal dalam menahan semua

beban.

KELOMPOK 4 X - 1


2013

Setelah tanah, maka hirarki kerusakan dibawahnya adalah pondasi. Dengan demikian

pondasi harus mempunyai angka keamanan yang cukup agar dapat meneruskan beban

dengan baik. Angka keamanan pondasi harus lebih besar dari kolom ataupun struktur atas,

walaupun lebih kecil dari tanah. Sudah menjadi kebiasaan didalam desain, bahwa

penghematan/penekanan biaya yang berlbih pada pondasi umumnya tidak dianjurkan.

Dengan kata lain biaya untuk pondasi tidak perlu dihemat dan bahkan cenderung lebih

diamankan demi keamanan.

Jenis Pondasi

Pondasi umumnya diklasifikasikan menurut jenis dimana beban harus didukung oleh

tanah :

1. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)

Adalah sistem pondasi sedemikian sehingga beban masih dapat ditahan oleh lapisan atas

suatu tanah sehingga kedalamnnya tidak lebih lebar pondasi atau D/B ≤ 1. umunya

pondasi dangkal dipakai pada bangunan–bangunan bertingkat yang tidak terlalu tinggi.

2. Pondasi Dalam (Deep Foundation)

Adalah pondasi yang mana beban sudah tidak lagi mampu didukung oleh lapisan atas

suatu tanah. Hal ini dapat disebabkan oleh kondisi tanah/daya dukung tanah yang tidak

baik ataupun beban kolom yang demikian besar. Pondasi dalam jauh lebih mahal

daripada pondasi dangkal yang ditinjau dari segi material, waktupembuatan dan juga

teknologi/sistem/alat – alat yang dipakai.

11.2 Desain Pondasi

Beban struktur yang besar serta letak tanah keras yang dalam membuat perencana

memilih pondasi dalam, yaitu berupa pondasi tiang pancang. Berdasarkan hasil penyelidikan

KELOMPOK 4 X - 2


2013

tanah, dimana tim penyelidikan tanah merekomendasikan bahwa letak pondasi tiang adalah

pada elevasi -12 m.

Kolom

± 0,00

-3,50

N rata-rata = 54 Batu pasir sedang

-6,00

N rata-rata = 19 Pasir halus

-7,30


-9,00


KELOMPOK 4 X - 3


2013

-10,00


-11,00

Gambar 14.1 Kondisi tanah setempat

Hasil Penyelidikan Tanah

Setelah dilakukan penyelidikan tanah, didapat hasil sebagai berikut :

KELOMPOK 4 X - 4


2013

KELOMPOK 4 X - 5


2013

Gambar 14.2 Hasil Penyelidikan Tanah

Sumber : Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas

Gajah Mada, Yogyakarta, 2006, Proyek Pembangunan Bank BPD Yogyakarta. Dikutip dari

Tugas Akhir, Angga Pradita, ST, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil Dan

Perencanaan, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta, 2009.

KELOMPOK 4 X - 6


2013

11.2.1 Kriteria Tiang

Untuk menghitung kriteria jenis tiang, digunakan persamaan berikut ini. Untuk k = 1

(jepit-sendi).

Dengan :

Ep = modulus elastis tiang ( ton/ m2)

Ip = momen inersia tiang (m4)

Ks = modulus subgrade tanah dalam arah horisontal ( ton/ m2)

B = diameter tiang atau sisi tiang (m)

E = 21000000 ton/m2

B = 1 m

I = = = 0,049 m4

Nilai Ks dapat diambil dari persamaan berikut ini :

Ks =

Dengan :

ηh = Konstanta modulus subgrade tanah atau constant of horizontal (didapatkan

dari gambar 14.2)

ηh = 50 ton/ft3 = 0,01524 ton/m3 (didapatkan dari gambar 14.2)

x = Kedalaman tiang yang ditinjau ( m)

x = 10,15 m

KELOMPOK 4 X - 7


2013

Ks = = = 0,1547

Faktor kekakuan R untuk menentukan perilaku tiang sebagai berikut:

R = =23,160 m

2R = 2. 23,160 = 46,320 m

11.2.2 Analisis Distribusi Beban ke Tiap Tiang Bor (Bored Pile)

Data Tiang Bor

Berdasarkan informasi dari perusahaan penyedia pondasi tiang bor, terdapat diameter

tiang 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm & 80 cm (walaupun pada beberapa perusahaan ada yang

mempunyai diameter > 100 cm).

Maka digunakan diameter 80 cm = 800 mm

Mutu beton, f’c = 25 MPa = 255 kg/cm2

fy = 350 MPa = 3570 kg/cm2

Digunakan kelompok tiang dengan jumlah tiang = 4

L tiang = 11 m

KELOMPOK 4 X - 8

3200

3200

800 1600 800


2013

Gambar 14.3 Tampak Atas Pondasi

Beban yang diterima tiap tiang (Pi) pada kelompok tiang bor dapat ditentukan dengan

rumus berikut ini.

Digunakan Pile Cap/Poer dengan tebal = 80 cm

Gambar 14.4 Tampak Atas Pondasi

Dengan:

Beban – beban di atas kelompok tiang adalah sebagai berikut:

Hasil Analisis Struktur,

- Beban aksial kolom (P) = 3654,34 kN = 365,434 ton

- Berat poer(Wpc) = 3,2 .3,2 .0,8 . 2,4 =19,6608 ton

- Berat tiang (Wtiang) = 4. 11. (0,25 . 3,14. 0,8. 0,8. 2,4) = 53,05ton

- Beban total (Pt) = 365,343 + 19,6608 + 53,05

= 438,1478 ton

P = A.L.BJ

= . 11.2,4

= 13,27 ton

KELOMPOK 4 X - 9

800 1600 800

3200


2013

Jumlah tiang, n = 4

Mx = p. ni. yi = 13,27 . . = 21,22tm

Dengan yi = xi = tebal pile cap = 0,8 m

My = p. ni. xi = 13,27 . . = 21,22tm

∑x2 = { (0,8)2. 2}.2 = 2,56 m2

∑y2 = { (0,8)2. 2}.2 = 2,56 m2

∑x2, ∑y2 = Jumlah kuadrat jarak tiang ke pusat berat kelompok tiang

KELOMPOK 4 X - 10


2013

11.2.3 Analisis Kekuatan Tiang Bor

<σijin

A = = = 0,5024 m2

= = 244,4274 ton/m2 =24,44274 kg/cm2

44,1117 kg/cm2< Aman

11.2.4 Kapasitas Dukung Tiang Tunggal

1. Kapasitas Dukung Ujung Tiang (Qp)

Kapasitas dukung ujung tiang (Qp) untuk tanah pasir ditentukan dengan formula N-SPT

sesuai dengan langkah-langkah sebagai berikut. (Sosrodarsono, Mekanika Tanah dan

Teknik Pondasi)

Qp = qd . A

Dengan :

KELOMPOK 4 X - 11


2013

Gambar 14.5 Faktor Kapasitas dukung ujung Nc dan Nq

(Sumber : Braja M. Das, 1990)

Qd = 360 (Jenis tanah pasir dengan N = 42)

Qp = Qd. Ap = 360 . 0.5024 = 180,864 ton

2. Kapasitas Dukung Selimut Tiang (Qs)

Perhitungan kapasitas selimut tiang dapat dihitung persamaan berikutini :

Qs = U. Li*fi

Dengan :

U = = 3,14 . 1= 2,512 m

KELOMPOK 4 X - 12


2013

Tabel 11.1 Gaya geser pada keliling Permukaan Tiang

KedalamanKetebalan

Lapisan (m) Tanah Harga Rata-rata, N fi ( t/m3) = N/2Li.fi ( t/m)

1,0 - 3,5m 2,5 Pasir 29 14,5 36,253.5 – 6 m 2,5 Pasir 54 27 67,56 – 7.30 m 1,3 Pasir 19 9,5 12,35

7,3 – 9,00 m 1,7 Pasir 32 16 27,29,00 – 10,00 m 1 Pasir 18 9 910,00 – 11,00

m 1 Pasir 42 21 21rerata 32,33333333 Σ Lifi 173,3

Qs = U. Li. fi

= 2,512 . 173,3

= 435,33 ton

3. Kapasitas Dukung Ultimit Tiang (Qult)

Qu = Qp + Qs

= 180,864 + 435,33

= 616,19 ton

4. Kapasitas Dukung Ijin Tiang (Qall)

= = 308,096 ton

5. Menurut Teori Meyerhoff (1956)

Untuk menghitung kapasitas dukung ujung (Qp) tiang menurut teori Meyerhoff

digunakan persamaan :

= 40.42. + 0,2.32,33.

KELOMPOK 4 X - 13


2013

= 863,525 ton

Dimana :

Qult = daya dukung ultimit pondasi tiang pancang (ton)

Nb = nilai N-SPT pada elevasi dasar tiang

Ap = luas penampang dasar tiang (m2)

As = luas selimut tiang (m2)

N = nilai N-SPT rata-rata sepanjang tiang

Q ijin = ton

11.2.5 Kapasitas Dukung Kelompok Tiang

Penentuan jumlah tiang awal dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut :

Besarnya beban total 1 kolom yang harus ditahan :

Beban total (Pt) = 438,1478 ton

Maka jumlah tiang (n) yang baru = tiang OKE.

Menurut Feld, pada pondasi tiang bor jenis tahanan ujung nilai efisiensi (Eg) dapat

dianggap sebesar 1,0.Kapasitas dukung kelompok tiang sebagai berikut.

Berdasarkan rumus (Sosrodarsono, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi)

Qpg = Eg. n .Rijin

= 1. 4 .308,09

= 1232,38 ton > Pt = 438,1478 ton (Aman)

Berdasarkan teori Meyerhoff (1956)

Qpg = Eg. n . Qa

= 1 . 4 .431,76

KELOMPOK 4 X - 14


2013

= 1727,05 ton > Pt = 438,1478 ton (Aman)

11.2.6 Desain Pile Cap / Poer

Dimensi kolom /pier head0,8 x 0,8 m. Tebal pile cap (t) =75mm dengan diameter

tulangan D25. Tebal selimut beton di bawah (clear cover) = 75 mm, sehingga tebal efektif

pile cap (d’) = 800 – 75 – (25/2) = 712,5 mm. Mutu Beton f’c = 25MPa dan fy = 350 MPa.

Gambar 14.6 Potongan Pondasi Tiang

Beban yang harus didukung oleh tiang (Pu) : 493,497ton

1. Cek Geser Satu Arah

Bidang geser satu arah terletak pada jarak d’ dari muka kolom. Kuat geser beton (Vc)

ditentukan berdasarkan persamaan sebagai berikut :

Gambar 14.7 Bidang Geser Satu Arah

KELOMPOK 4 X - 15

1


2013

Vc= N = 1992,736 kN

ϕ Vc= 0,6 . 19992,736= 1195,64 kN

Vu dihitung berdasar kan tiang yang berada di luar kolom bidang satu arah.

qu =

=

= 59,903 kN

Vu =

Vu =

= 74,279 kN

ϕ Vc= 1195 kN> Vu= 74,279 kN

Maka tebal pile cap aman terhadap geser satu arah.

2. Cek Geser Dua Arah

Perimeter kritis (bo) terletak pada jarak ½ d’ dari kolom

bo = 4 (D + d) + 2 (D + d)

= 4 (0,8+0,7125) + 4 (0,8+0,7125) = 6,05 m

KELOMPOK 4 X - 16


2013

Gambar 14.8 Bidang Geser Dua Arah

Kuat geser Beton (Vc) diambil yang paling kecil dari 3 persamaan sebagai berikut :

=

= 7535,0360 kN (menentukan)

Sehingga dipakai

= 7535,036 kN

Vu dihitung berdasarkan tiang yang berada di luar bidang kritis dua arah

Vu=

=

= 610,474 kN

ϕ Vc = 4521,0216 >Vu= 610,474 kN

Maka tebal poer aman terhadap geser dua arah.

KELOMPOK 4 X - 17


2013

3. Desain Lentur Pile Cap / Poer

Momen Ultimate (Mu) ditentukan berdasarkan pada sisi bagian kritis momen geser satu

arah.

Vu = 74,2787 kN

Jarak Lengan momen = = 1,6 m

Mu = Vu . Lengan momen = 74,2787. 1,6 = 118,847 kNm

Mn = = 148,559 kNm

Karena ρ < ρ min maka ρ pakai = ρ min = 0,0035

Luas Tulangan Perlu, As = ρ . b .d

= 0,0035 . 1000 . 712,5 = 2493,75 mm2

Dipakai tulangan D25, Ad = ¼ . π . D2 = ¼ . π . 252 = 490,635 mm2

Jarak tulangan, (s) = mm

Maka dipakai tulangan D25 – 180.

As ada = mm2

As ada > As = 2493,75 mm2 Oke !

KELOMPOK 4 X - 18


2013

Tulangan Susut

Dipakai tulangan D16, Ad = ¼ . π . D2 = ¼ . π . 162 = 200,96 mm2

fy = 400 MPa

Berdasarkan SNI 1991, pasal 3.16.12.(2) :

Tabel 14.2 Syarat Asst dalam SNI 1991

Mutu Baja (fy) Asst

BJTD - 30 0,0020.b.ht

BJTD - 40 0,0018.b.ht

BJTD - 40 0,0018.b.ht

Tetapi dalam segala hal tidak boleh kurang dari 0,0014.b.ht.

As st = 0,0018 . b . h pile cap

= 0,0018 . 1000 . 0,8 . 1000

= 1440 mm2

Jarak tulangan, (s) = mm

Maka dipakai tulangan D16 – 135

As ada = mm2 > As st = 1440 mm2

Oke !!

KELOMPOK 4 X - 19


2013

Gambar 14.9 Tulangan Pile Cap

11.2.7 Penurunan Pondasi Tiang

1. Penurunan tiang Tunggal

Penurunan tiang tunggal pada tanah pasir dihitung berdasarkan metode semi empiris

maupun empiris. Dalam perhitungan ini hanya digunakan metode empiris :

Metode Empiris

Berdasarkan metode empiris maka penurunan tiang tunggal adalah sebagai berikut :

= 0,0083 m

Dengan :

Q = Rijin

L = Panjang tiang

Ap = Luas tiang Ep = Modulus elastis tiang

KELOMPOK 4 X - 20

700

900

D25-170

D16-135

D25-170

D16-135


2013

2. Penurunan Kelompok Tiang

Penurunan pada kelompok Tiang dapat ditentukan dengan persamaan 3.43 sebagai

berikut

m

Dengan :

Bg = Lebar pile cap

D = Diameter tiang

11.2.8 Pembesian Tiang Bor

1. Tulangan Pokok

Perhitungan pembesian tiang bor menggunakan hitungan desain tulangan dengan analisis

tiang sebagai kolom bulat.

Dalam SNI 03-2847-2002 pasal 17.8.2.(1) dijelaskan bahwa untuk tiang beton yang

dicor ditempat, maka rasio tulangan ρ terhadap luas bruto tidak boleh kurang dari 0,005

(0,5 %).

Diambil ρ = 0,52% dengan diameter 800 mm

Dari desain

D = 800

Dc = 650

d = 526

f’c = 275

fy = 400

2. Tulangan Spiral

ASCE7 – 05 pasal 14.2.3.2.3 menjelaskan, untuk SDC D, E dan F, jika diameter tiang >

500 mm, maka spiral minimum diameter 13 mm, dan spiral maksimum sepanjang 3D

dari pile cap :

Kondisi 1

KELOMPOK 4 X - 21


2013

Vu = 610474,3746 N

Vu/ φ =

Vc = 649781,4623 N

Digunakan 4D16

¼ x xd2= ¼ x x162 = 200,96 mm2

Av = 4x 200,96 = 803,84 mm2

S =

Kondisi 2

ρs = 0,00825

Digunakan 4D16

¼ x xd2= ¼ x x162 = 200,96 mm2

Av = 4x 200,96 = 803,84 mm2

S =

Kondisi 3

ρs = 0,0159

Digunakan 4D16

¼ x xd2= ¼ x x162 = 200,96 mm2

Av = 4x 200,96 = 803,84 mm2

S =

Digunakan D16 – 135

KELOMPOK 4 X - 22


2013

KELOMPOK 4 X - 23

Bab Xi Pondasi

Documents

Transcript of Bab Xi Pondasi