Fondasi dangkal-1

8/13/2019 Fondasi dangkal-1

1/50

1

FONDASI

Bangunan- Bangunan atas upper/super structure

- Bangunan bawah substructure

Bangunan bawah interface dari bangunan atas dantanah pendukung.

Fondasi: bangunan (bagian) bawah yang langsungberhubungan dengan tanah dan berfungsi meneruskan

beban ke tanah pendukung.

Tanah pendukung 2 hal penting :1.Kekuatan (kapasitas/daya dukung), qult, qa(qall)

Beban/tegangan yang terjadi kekuatan ijin2.Penurunan(settlement).

Penurunan yang terjadi penurunan yang diijinkan Fondasi:

a) Fondasi dangkalDB telapak/footing (individu,gabungan, menerus, mats)

b) Fondasi dalam :D>4-5B sumuran, fondasi tiangbor, fondasi tiang pancang

Jenis bangunan:- bangunan gedung bisa ada basement

- cerobong asap, menara radio/TV/listrik sering satukaki

- bangunan berhadapan dengan air: dermaga, jembatan,

rig (platform lepas pantai)

- struktur penahan dinding penahan tanah, pangkal

jembatan.


2/50

2

- fondasi mesin getaran

PERSYARATAN UMUM FONDASI:

1.Kedalaman harus cukup dalam- mencegah desakan tanah (ke segala arah)- di bawah level yang dipengaruhi musim/alam

2.Stabilitas sistem fondasi harus aman terhadap:- jungkir/rotasi/guling- sliding, dan- keruntuhan kapasitas dukung tanah

3.Deformasi/settlement& differential settl dalam batas-batas yang diijinkan.

4.Fondasi tahan/aman bahan aktif/ berbahayadalam tanah/air korosi/hancur ??

5.Fondasi ekonomis (struktur & pelaksanaan)

6.Jenis fondasi dan pelaksanaan memenuhipersyaratan lingkungan.

7.Sistem fondasi dapat mengakomodasi perubahan dilapangan dan selama pelaksanaan.

PERTIMBANGAN PENTING desain&pelaksanaan

1. Muka air tanah:

- kapasitas dukung

- dewatering/pengeringan

2. Fondasi baru dekat fondasi lama:


3/50

3

a. fondasi baru dasarnya lebih tinggi terhadap fondasi

lama jarak harus cukup fondasi baru tak

membebani fondasi lama (jarak z)b. fondasi baru lebih dalam:- longsor

-Dfatau qfondasi lama berkurang ultberkurang settlementatau runtuh diawali

retak pada bangunan lama.

galian dengan turap/perlindungan

c. bangunan besar baru dekat bangunan kecil (lama)

- tanah tergeser- bangunan lama naik/miring

3. Fondasi tanah yang terkena erosi (pilar/pangkal

jembatan):

- kedalaman di bawah pengaruh erosi/scouring

- jika fondasi dangkal meragukan fondasi tiang

4. Fondasi di pasir- kapasitas dukung tidak merata

- settlement

- kedalaman fondasi tidak boleh terlalu dangkal

erosi dan perpindahan butiran

- potensi liquefaksi (pasir halus seragam terendam air

kena beban gempa/kejut)

5. Fondasi di tanah ekspansif- perbaikan tanah (bahan tambah : kapur, semen,

bahan kimia)

- mengontrol arah pengembangan waffle slabs

- kontrol air/kebasahan tanah

- fondasi tiang dengan selimut tanpa lekatan


4/50

4

- pemberian beban tekanan pengembangan6. Fondasi pada lempung dan lanau

- Kondisi bervariasi:

olunak-sangat lunak (NC) sering bermasalahokaku/stiff (OC)

- Lempung lunak:

- kapasitas dukung rendah- penurunan besar

-Stiff Clays:

-

cracks- fissures7. Fondasi di atas timbunan

a. Timbunan direncanakan

- material baik

- cara penimbunan dipadatkan lapis demi lapis

dengan baik

- ukuran min. perbaikan

b. Timbunan tak direncanakan

- kepadatan tak merata

- material campuran (jelek)

- kapasitas dukung ??

- settlementdan differential settlement

miring/pecah-pecah

FAKTOR LINGKUNGAN :

Perancang fondasi bertanggung jawab hasildesign tidak merusak lingkungan

Hal-hal yang perlu diperhatikan:

}gunakan: residual strength


5/50

5

1.Pengeboran tidak polusi air tanah (tanahtimbunan !! )

2.Cara pelaksanaan/penggalian:- aliran air permukaan (run off)

- polusi airrun off

- debu, bising, bau, dll

3.Penyelidikan tanah memikirkan penyelamatan topsoil landscaping

4.Fondasi tiang pancang getaran dan kebisingan

5.Penebangan pohon-pohon perubahan kadar airtanah kembang susut

6.Efek pengeboran pada muka air tanah (terutama diatas lapisan rapat air)

7.Pengeboran dekat sungai/aliran air bisa merusakstruktur tanah

8.Galian dari sungai/laut jangan pencemaran(terutama air tanah)

9.Pengambilan bahan timbun dari bukit bahayalongsor

10.Bangunan di air (sungai/laut) jangan merusak

lingkungan (makhluk hidup, air tanah, intrusi airlaut, dll)


6/50

6

KAPASITAS DUKUNG TANAH UNTUK FONDASI

DANGKAL

Fondasi bagian terbawah dari bangunan. Fungsi : meneruskan/memindahkan beban bangunan ketanah pendukung. Tanah pendukung 2 hal penting :

3.Kekuatan (kapasitas/daya dukung), qult, qa(qall)

Beban/tegangan yang terjadi kekuatan ijin4.Penurunan(settlement).

Penurunan yang terjadipenurunan yang diijinkan

KAPASITAS DUKUNG ULTIMIT (fondasi dangkal)

Pola keruntuhan:

General shear failure:

failure surface/plane

a General shear failure

b Local shear failure

c Punching shear failure

Q

q = Q/A

q

S

c

b

a


7/50

7

Kondisi kesetimbangan plastis penuh di atas failureplane

Muka tanah di sekitar menggembung (naik) Keruntuhan (slip) terjadi di satu sisi fondasi miring

(tilting) Terjadi pada tanah yang kompresibilitas rendah (padat

atau kaku)

Kekuatan batas (qult) bisa diamati dengan baikLocal shear failure :

Terjadi desakan besar di bawah fondasi (lokal) failure surface tak sampai ke permukaan (muka tanah

hanya sedikit mengembang)

miring fondasi tak terjadi terjadi pada tanah yang kompresibilitas tinggisettlementrelatif besar

kekuatan batas sulit dipastikan dibatasi settlementPunching shear failure:

desakan di bawah fondasi


8/50

8

pergeseran arah vertikal di sepanjang tepi tak terjadi miring (tilting) muka tanah tak menggembung penurunan besar terjadi pada tanah yang kompresibilitas rendah denganfondasi agak dalam kekuatan batas tak bisa dipastikanPERSAMAAN KAPASITAS DUKUNG TANAH

1.Terzaghi (1943)

Pengembangan dari Prandtl & Reissner telapakmenerus

Prinsip kesetimbangan batas (gaya/tekanan) arahvertikal(untuk tinjauan bidang gambar = 1m

qult(2b).1 = -W+ 2Csin+ 2Pp2b.qult= - .b2tan+ 2bc tan + 2Pp

B = 2b

PpPp

j

B

W

qult

C = c x BJ

tekanan perlawanan pasif

q = .Df

B

Df

45o-/245o-/245o-/245o-/2IIII II

qult


9/50

9

Pp= 1/2 (b tan)2.K+ c(b tan)Kc+ q (b tan)Kq2b.qult= 2bc {tan(Kc+1)} + 2b.q (tan.Kq)

+ b2. {tan (K.tan - 1)}qult= c {tan(Kc+1)} + q(tan)Kq

+ 1/2.B. {tan (K.tan -1)}General shear failure

Fondasi menerus:

qult= c.Nc + q.Nq+ 0.5.B..NNc, Nq, N grafik dibawah dasar fond

Bujur sangkar:qult= 1,3c.Nc + q.Nq+ 0.4.B..N

Lingkaran:

qult= 1,3c.Nc + q.Nq+ 0,3.B..NLocal shear failure

qult= c.Nc + q.Nq + 0.5.B..N fondasi menerusbentuk lain cara sama

c= 2/3.c

tan= 2/3.tan = . Nc,Nq & NCATATAN :

a. Kondisi tersebut di atas tanah homogen

b. Nc,Nq,N, Nc,Nq,N= faktor-faktor kapasitas dukung

tanah yang tergantung pada(sudut gesek intern tanah)(Terzaghi grafik hubungandengan Nc,Nq,N, jugadengan Nc,Nq,N).


10/50

10

Faktor-Faktor Kapasitas Dukung Tanah (Terzaghi, 1943)

General shear Local shear

Nc Nq N

(..o) Nc Nq N

5.7 1.0 0.0 0 5.7 1.0 0.0

7.3 1.6 0.5 5 6.7 1.4 0.2

9.6 2.7 1.2 10 8.0 1.9 0.5

12.9 4.4 2.5 15 9.7 2.7 0.9

17.7 7.4 5.0 20 11.8 3.9 1.7

25.1 12.7 9.7 25 14.8 5.6 3.2

37.2 22.5 19.7 30 19.0 8.3 5.752.6 36.5 35.0 34 23.7 11.7 9.0

57.8 41.4 42.4 35 25.2 12.6 10.1

95.7 81.3 100.4 40 34.9 20.5 18.8


11/50

11

c. Kondisi khusus:

a) tanah pasir murni (non kohesif), c = 0qult= q.Nq+ 1/2B..Nb) lempung murni jenuh air, = 0 Nc= 5,7,Nq= 1,N=0

qult= c.Nc+ q atau qult= 5,7 c+ q

c) beban di muka tanah, Df= 0 q= 0

qult= c.Nc+ .B..N2. PERKEMBANGAN RUMUS KAPASITAS DUKUNG

Menggunakan rumus dasar dan kondisinya Prandtl &Reissner (dengan baji bersudut: 45o-/2)Nq= e

.tantan2(45o+/2) danNc= (Nq-1)cot Nilai Nyang berbeda-beda:

a) Meyerhof

N=(Nq-1)tan(1,4)b) Hansen

N=1,8(Nq-1)tanc) Caquot & Kerisel

N=2(Nq+1)tan Dengan persamaan di atas Nc, Nq, dan Nbisa dihitung

tabel/grafik

Faktor bentuk dekat dengan faktor bentuk dariTerzaghi.

CONTOH:

Sebuah fondasi telapak setempat direncanakan dengan

ukuran denah 2m x 2m dan kedalaman 1,5 m. Tanah


12/50

12

homogin dengan c= 10 kN/m2,= 30o, = 17 kN/m3kondisigeneral shear failure qult ?

Terzaghigeneral shear failure

dengan= 30o Nc= 37.2,Nq= 22,5,N= 19,7qult= 1,3cNc + qNq+ 0,4BNqult= 1,3x10x37.2+ (1,5x17)x22,5

+ 0,4x2x17x19,7

= 1325.27 kN/m2 ????

qa 100-150 kN/m2 !!!CEK : nilai dari : Meyerhof, Hansen, Caquot & Kerisel

Catatan:

Data tanah perlu dikoreksi sebelum digunakan untuk

menghitung qult.

Pengaruh Air Tanah (kekuatan ???)

Air tanah mengurangi kapasitas dukung tanahtergantung posisi muka air tanah.a)0 D1Df

q =D1.+D2. = sat - w

qult= cNc + qNq+ 0,5B 'N

b) D1Df, 0 dBq =Df.qult= cNc+ qNq+ 0,5B xNx = 1/B{.d+ (B-d)}

sat Dfm.t

D1m.a.t

D2

2 m

1,5 m

sat

Df

m.t

m.a.t

B d


13/50

13

c)dB, muka air tanah tak berpengaruh padakapasitas dukung tanah.

SAFETY FACTOR (FAKTOR KEAMANAN) Biasanya SF = 3 tak berlebihan- tanah tak homogen dan tak isotropis

- banyak ketidakpastian pengambilan parameter tanah

(dan c)

Tiga definisi kapasitas dukung ijin fondasi dangkal:1.gross allowable bearing capacity

2. net allowable bearing capacity

3.gross allowable bearing capacitydengan faktor

keamanan dikaitkan dengan keruntuhan geser.

a)gross allowable bearing capacity

qall= qult/SF

qall= beban yang diijinkan pada fondasi denganharapan tak akan terjadi kegagalan bearing

capacity.

- beban: mati dan hidup di atas muka tanah

W(D+L)

- berat sendiri fondasi (WF)

- berat tanah di atas fondasi (WS)

(W(D+L)+ WF+ WS)/AqallA = luas dasar fondasi

atau: A(W(D+L)+ WF+ WS)/qallb)net allowable bearing capacity beban tambahan

yang diijinkan (per satuan luas) selain berat sendiri


14/50

14

tanah (tegangan yang telah ada) pada level dasar

fondasi.

qult(net)= cNc+ q(Nq-1)+ 1/2.B. N strip footing)qult(net)= qult - q

qall(net)= qult(net) /SF

Dalam praktek qall(net) digunakan terhadap bebanbangunan atas saja

berat fondasi + tanah di atasnyadianggap = berattanah saja (q)

q = .Df(WS+WF)/AW(D+L)/Aqall(net)AW(D+L)/qall(net)

c)gross allowable bearing capacitydengan faktor

keamanan pada kuat geser tanah(&c)cd= c/SFtand= tan/SF d dihitungdengan d Nc,Nq,danN(dari grafik/tabel)qall= cdNc+ qNq+ 1/2.B. NSFuntuk penyelesaian ini = 2-3 kira-kira hasil

sama dengan cara a) dan b) dengan SF = 3-4

Catatan:

o Kapasitas dukung (dengan rumus-rumus di atas)harus dicek terhadap settlementyang diijinkan.

o Rumus kapasitas dukung batas tersebut di atassettlement:

o 5 - 25 % B untuk pasir (B= lebar fondasi)o 3 - 15 % B untuk lempung

o Untuk fondasi yang sangat lebar settlementbisa


15/50

15

sangat besar.

o Nc, Nq(Meyerhof, dll) relatif tak jauh berbeda,N bervariasi.

BENTUK UMUM PERSAMAAN KAPASITAS DUKUNGTANAH

qult=(cs.cd.ci)cNc+(qs.qd.qi) qNq+(s.d.i)1/2.B. N

cs.qs.s= shape factors(faktor bentuk)cd.qd.d = depth factor(faktor kedalaman)ci.qi.i = inclination factor (faktor kemiringan beban)

Shape factor de Beer (1970)Depth & inclination factors Hansen & Meyerhof

dasar experimental results

Faktor bentuk telapak segi empat

cs= 1 + (B/L)(Nq/Nc) qs= 1 + (B/L)tan s= 1 - 0,4(B/L)Faktor bentuk telapak bujur sangkar dan lingkaran

cs= 1 +Nq/Nc qs= 1 + tan s= 0,6Faktor kedalaman untukDf/B 1 qd= 1 + 2 tan(1-sin)2(Df/B) cd= qd-(1 - qd)/(Nq.tan) d= 1Faktor kedalaman untuk = 0


16/50

16

cd= 1 + 0,4(Df/B)Faktor kedalaman untukDf/B > 1

qd= 1 + 2 tan (1-sin)2atan(Df/B) cd= qd-(1 - qd)/(Nq.tan) d= 1

Faktor kedalaman untuk = 0 cd= 1 + 0,4 atan(Df/B)Faktor kemiringan beban

ci= (1 - /90o)2 qi= (1 - /90o)2 i= (1 - /)2


17/50

17

KAPASITAS ULTIMIT BEBAN EKSTENTRIS

a) Meyerhofs theory

b) Theory of Prakash & Saran

a) Meyerhofs theory konsep lebar efektif.

Ditinjau gaya ultimit Qu bekerja eksentrisitas ex

(terhadap sumbu Y) dan ey(terhadap sumbu X)

Qudianggap sentristerhadap luasan

efektif (Qudi pusat

suatu luasan).

Dimensi luasan efektif= L x B

L = L-2ey

B = B-2ex

Kapasitas dukung dicari dengan lebar B:qult=(cs.cd)cNc+(qs.qd) qNq+ (s.d)1/2.B. N

(dengan : ci,qi&i = 1)faktor bentuk gunakan B dan L

Qu= qult(B xL) atauQa= qultx (B xL) /SF

Qu

Tampang

Denah

B

Y

ey

ex

X

Qu

B

L

B-2ex

L-2ey


18/50

18

FONDASI DI ATAS TANAH BERLAPIS

a) Tanah tak padat di atas tanah yang lebih padat:

tanah kurang padat tebal kapasitas dukunglapisan tersebut

tanah kurang padat tipis pengaruh lapisanyang lebih padat

b) Tanah lebih padat di atas tanah kurang padat:

tanah lebih padat tebal kapasitas dukung tanahyang lebih padat cek settlementlapisan kurang

padat

tanah padat tipis :bahaya patah pons

gunakan kapasitas dukung lapisan kurangpadat banyak teori

UJI BEBAN DI LAPANGAN (PLATE LOAD TEST)

Standard test : ASTM D-1194BS 1377 (1990)

Prinsip :- plate baja 152 - 762 mm, atau bujur sangkar

305 mm x 305 mm

- lebar galian 4 x Bplate- plat dibebani bertahap setiap tahap ditunggu

penurunan berhenti beban dinaikkan (tahap

selanjutnya)

- hasil hubungan tegangan dan penurunan

Kapasitas dukung :a) lempung : qult(f)=qult(p)

b) pasir : qult(f)=qult(p)xBf/Bp

Untuk tegangan tertentu settlement (s)a) lempung : s(f)= s(p). B(f)/B(p)

b) pasir :s(f)= s(p){2B(f)/(B(f)+B(p))}2


19/50

19

ANALISIS FONDASI DANGKAL (sederhana)

Jenis beban:- beban terbagi rata q kN/m2

- Gaya vertikal sentris

eksentris- Gaya horisontal- Momen- Kombinasi

Anggapan dasar :- plat fondasi dianggap kaku sempurna (tidak

melengkung, bisa miring)

- besarnya tekanan pada setiap titik berbanding langsungdengan penurunan cara elastis

- tanah tidak dapat menahan tarik

- tanda: desak (+); tarik (-)

1. Beban merata, q

- jika berat fondasi diabaikan:

reaksi tanah merata, = q

- jika luas fondasi = A

Resultante: Q = A.q tengah-tengah sentris

Reaksi: = Q/A=A.q/A= q- untuk suatu telapak fondasi & tanah di atasnya q1

dan q2

Q

q


20/50

20

= q1+ q22. Beban gaya vertikal sentris

- jika berat sendiri fondasi diabaikan

- luas dasar fondasi,A=B.L(m2)

- fondasi kaku dan Qsentris turun

merata tekanan merata

Fv = 0Q= .A = Q/A(kN/m2,t/m2,kg/cm2)

- jika berat fondasi dan tanah di atasnya

diperhitungkan:

=Q/A +q1+q2

Contoh:

Analisis 1:

Q

B

L

Q

q1

q2

q1tanah terbagi rataq2telapak/fondasi

Q= 300 kN sentris

1,20 m tanah, = 17 kN/m30,60 m beton, = 22 kN/m3

2,00

2,50


21/50

21

- Beban dianggap gaya-gaya sentris

Q1= 300 kN

Q2(tanah) = 2 x 2,5 x 1,20 x 17 = 102 kN

Q3(beton) = 2 x 2,5 x 0,60 x 22 = 66 kN

Qtotal = 300 + 102 + 66 = 468 kN

= Qtotal/A= 468/(2 x 2,50) = 93,6 kN/m2Analisis 2:

- Beban: Qsentris = 300 kN

q1(tanah) = 1,20 x 17 = 20,4 kN

q2(beton) = 0,60 x 22 = 13,2 kN= Q/A+q1+q2= [300/(2x2,50)] + 20,4 + 13,2 = 93,6 kN/m23. Analisa beban momen

Perjanjian:

- Pusat dasar fondasi O

- Momen berputar terhadap titik O

- Arah pandangan dari depan (bawah) dan kanan

- lebar fondasi searah x B

- lebar fondasi searah y L

- momen searah jarum jam tanda (+), berlawanan arahjarum jam (-)

- momen berputar mengelilingi sumbu-y My

- momen berputar mengelilingi sumbu-x Mx

Gambar di bawah M My(+) beban luar

- bagian kanan turun dan bagian kiri naik (berputar)

kanan desak dan kiri tarik linier


22/50

22

- Reaksi elemen struktur momen kopelMRMR = R.l

R = 1/2 x .Bx xL= 1/4.BL l = 2 x 2/3 x .B= 2/3.B

MR = .B.L..2/3.B= 1/6.B2L Mbeban = Mreaksi= +My/(1/6.B2L) = + 6My/(B2L)

Catatan:max(desak) di kepala momenmin(tarik) di ekor momenKombinasi beban vertikal sentris dan momenMy

penjumlahan :

max = Q/A+ 6My/(B2L)min

= Q/A 6My/(B2L)

X+

Y+

X+

B

L

- RR

l

+

X+

QMy

Q/A

- 6My/B2L +


23/50

23

Untuk tanah, min0 (desak) karena tanah tak bisamendukung tarik.

- dengan sb-x positif di kanan O reaksi di setiap titik

dengan jarakxdari O :

x = Q/A+My.x/Iyx = Q/(B.L)+My.x/(1/12.B3L)- tegangan maksimum padax=B/2

max = Q/(B.L)+My/(1/6.B2L) qall- tegangan minimum padax= -B/2

min = Q/(B.L)-My/(1/6.B2L) 0Kombinasi q, Q(sentris),Mx

(+),My(+)tegangan di titik

(x,y) :

x,y) = Q/A+My.x/Iy +Mx.y/Ix+ qx,y) = Q/(B.L)+My.x/(1/12.B3L) +Mx.y/(1/12.L3B) + q- tegangan maksimum padax=B/2,y=L/2

max

= Q/(B.L)+My/(1/6.B2L)+M

x/(1/6.L2B)+ q

qall

- tegangan minimum padax= -B/2,y= -L/2

min = Q/(B.L)-My/(1/6.B2L)-Mx/(1/6.L2B)+ q 0 Beban Qeksentris


24/50

24

dianalisis sebagai Qsentris + momen (M)Qdengan ex Qsentris +My My= Q.ex

Q Q Q= + 1 2 2211

.. eQeQMy =

H yg lewat O hanya berpengaruh terhadap

penggeseran (tak mempengaruhi )

X+

Qsentris

My

X+

ex

Q

e2

e1Q1Q2

QMy

H

h

Q

H

M = H . h

Q


25/50

25

Analisis dengan cara lain (untuk beban gaya vertikal& momen)

Qeksentiris eM

Qx

y, ( )=

Tekanan pada tanah dasar :

extx xQ

B L

M

B L

Q

B L

Q e

B L

Q

B L

e

B= = = . . . .

.

. .. .(

.

)1

6

1

6

1

6

2 2

Rumus Berlaku min0Jika min= 0

).6

1(.

0B

e

LB

Q x=

Bex .61

=

LB

Q

.

.2max=

Jika ex> B/6 terjadi tarik

QB/6

Q sentris

M

e1 Q

tarik

eQ

bagian tarik takdapat diperhitungkan


26/50

26

Fv = 0 & M = 0Q = R & berimpita1= B/2 - ex

Daerah yg. bekerja = a2a2= 3.a1

LeB

LaQR x )

2

(3

2

1..

2

1max2max ===

)2

(3

.2max

xeB

L

Q

=

Kondisi Umumq

L

e

B

e

LB

Q yx += ).6.6

1(

.

min)(max/

syarat berlaku : min 0 jika min < 0 dianalisiskhusus

Fv = 0 cara coba-cobaatau cara Mayerhof (luasan

efektif)

Q

Ra1

a2

max

tarik


27/50

27

Catatan :

Daerah yang dibatasi ex B/6 & ey L/6 (di bagiantengah) inti/core/teras

Jika resultante Q jatuh didalam teras seluruh dasarfondasi tegangan desak

B/6

L/6


28/50

28

PERANCANGAN FONDASI DANGKAL

Beban sesuai peraturan yang berlaku (gedung,jembatan jalan raya, jembatan jalan rel, dsb)

1.Beban mati (Dead load = D) berat sendiri bangunan(kolom, dinding, atap, lantai, fondasi + tanah di

atasnya)

2.Beban hidup (Live load = L) bisa berubah/pindah3.Beban angin (W)4.Beban gempa (E)5.Beban khusus (S)pengaruh suhu, gaya rem/sen-

trifugal, dll

I. Kombinasi beban untuk penentuan ukuran (luas) denah

fondasi

A = D + L beban permanen/tetap

B1= D + L + W

B2= D + L + E

C1 = A + SC2 = B + S

II. Untuk perancangan beton bertulang SK SNI 1991

beban terfaktor

} Beban sementara

} Beban khusus


29/50

29

PERANCANGAN UKURAN DENAH FONDASI

Beban: - tetap/permanen- sementara

1. Kondisi beban tetap kapasitas dukung tanah

SF 3qa= qult/32. Kondisi beban sementara kapasitas dukung tanah SF2

qa(sementara) = qult /2

qa(sementara) = 1.5 x qa(beban tetap)

Perancangan luasan denah1. Denah dan ukuran didasarkan beban tetap/

permanendengan ketentuan:

a) resultante beban jatuh di pusat luasan dasar fondasi

(sentris)

b) luas dasarfondasi dihitung sesuai qa2. Dikontrol terhadap beban-beban sementara 1,5

qa

3. Jika no. 2 tidak memenuhi dimensi diperbesartetapi tetap sentris terhadap beban permanen

Catatan :

Sentris : - ukuran ekonomis/hemat- settlement merata

Sentris resultante beban:gaya, momen, beban terbagi rata (q)


30/50

30

Contoh:

Sebuah kolom didukung telapak

setempat, dengan penampang seperti

tergambar.

Beban yang diperhitungkan :

Kombinasi

beban

Q (kN) My

(kNm)

Permanen 1000 160

Sementara-1 1000 550

Sementara-2 1500 280

Data lain: tanah= 18 kN/m3,beton= 22 kN/m3, qa= 150kN/m

2

.Rencanakan denah/ukuran fondasi

Penyelesaian:

a) Ukuran denah selaludirencanakan terhadap beban

permanen sentris

Beban-beban:

Q = 1000 kN

M = 160 kNme = M/Q = 160/1000 = 0,16 m

q = 0,8x18+0,6x22= 27,6 kN/m2 sentris

qa= 150 kN/m2

Tegangan yang terjadi di dasar fondasi qaDengan e = 0,16 m pusat luasan dibuat 0,16 m di

kanan as kolom.

= Q/A + q 150 1000/A + 27,6A 1000/(150-27,6) = 8,17 m2bujur sangkar B = L = A B = 2,86 mDigunakan 2,90 m x 2,90 m

Q

0.80My

0.60

1.451.45

1.45

O


31/50

31

b) Kontrol terhadap beban sementara-1

Q = 1000 kN e = -0,16 m terhadap O

M = + 550 kNm

q = 27,6 kN/m2 dianggap gaya sentris

Q1= 2,9 x 2,9 x 27,6 = 232,116 kN

Q = Q1+ Q = 1232,116 kNM = 1000(-0,16) + 550 + (232,116 x 0) = 390 kNmBeban : Q = 1232,116 kN sentrisM = + 390 kNm

dianalisis : Q = 1232,116 kN dengan eksentrisitas :e = 390/1232,116 = 0,317 m di kanan O

e 0max={1232,116/(2,9x2,9)}[1+(6x0,317/2,9)]=242,59 kN/m2max> 1,5 qa(=225 kN/m2)

dimensi perlu diperbesar

Misal : arah sumbu-Y tetap L = 2,90 m

arah sumbu -X B = 3,10 m

A = 8,99 m2Q1berubah

Q = 1000 kNM= +390 kNmq = 27,6 kN/m2

Dikontrol terhadap beban

sementara


32/50

32

max = 1000/(8,99) + 390/(1/6 x 2,9 x 3,12) + 27,6

= 222,80 kN/m2 0OK

c) Kontrol beban sementara-2

Q = 1500 kNdengan e = -0,16 m

M = + 280 kNm

q = 27,6 kN/m2

M = 1500(-0,16) + 280 = 40 kNmTanpa fondasi dan tanah

e1= 40/1500 = 0,0267 mmax =[(1500/8,99) {1+(6x0,0267/3,1)}] + 27,6= 203,07 kN/m2< 225 kN/m2 OKmin =[(1500/8,99) {1-(6x0,0267/3,1)}] + 27,6= 185,83 kN/m2> 0 OK

Jadi fondasi ukuran 2,90 m x 3,10 m dapat digunakan

dengan posisi kolom eksentris 0,16 m di kiri pusat luasan

dasar fondasi O.


33/50

33

FONDASI GABUNGAN (COMBINED FOOTING)

2 kolom atau lebih menjadi 1 fondasi

Penggunaan:

1. Jarak antar kolom dekat dengan fondasi sendiri-

sendiri overlapping

2. Ruangan terbatas tidak bisa kaki sendiri digabung

dengan yang lain

Penyelesaian:

menggabung membuat fondasi yang sentris terhadap

beban permanen

Bentuk-Bentuk:

a) segi empat siku-siku

b) trapesium

c) bentuk T

d) strap footing

e) mat/raft footing

Prinsip Perancangan :a) Denah sentris terhadap beban permanen

b) Dikontrol terhadap beban sementara dengan 1,5 qa


34/50

34

I. Telapak gabungan empat persegi panjang

Penggunaan: 2 kolom dengan beban kecil terbatas, beban

besar bebas.

Q2> Q

1(Q

1, Q

2 beban

permanen)

R = resultante dicaribesar & letak

R di tengah-tengah denahL/2 ke kiri, L/2 ke

kanan dan di tengah-

tengah lebar (B)

Cara:

R= Q1+ Q2 letak R statis momen ke

Q1 R.r1= Q2.r + Q1.0

r1= Q2.r/R

Biasanya a1ditetapkan/diketahuiL/2= r1+ a1 L= 2(r1+ a1)

R sentris luas fondasi: AA = R/{qa- (qfond+tanah)}

Lebar fondasi B= A/LCatatan:

a (a1atau a2) B dan r/2jika beban permanen ada My1dan My2 digunakanuntuk mencari letak R:

- R = Q1+ Q2

- letak R R.r1= Q2.r + Q1.0 + (My1) + (My2)

r1= (Q2.r+My1+ My2)/R tanda momen disesuaikan

Selanjutnya dikontrol terhadap beban sementara. Jika

Q1 R

r2r1

L/2 L/2

r a2a1

Q2

O

*O

L

B


35/50

35

> 1,5 qa dimensi ditambah ke arah B(arah L tetapagar kondisi sentris beban permanenterjaga)

Contoh:

2 buah kolom, jarak 5,0 m, ukuran kolom 40 cm x 40 cmdengan fondasi sebelah kiri terbatas pada tepi luar kolom

kiri (fondasi kolom kanan lahannya bebas). Tebal plat

fondasi = 1,00 m (tanah di atasnya diabaikan). qa tanah

(permanen) = 150 kN/m2, beton = 23 kN/m3.Beban Q1 (kN) Q2

(kN)

My1(kNm)

My2(kNm)

Permanen 700 1000 0 0

Sementara-1 1000 1100 0 0Sementara-2 1000 1000 -200 -150

Penyelesaian:

a) Denah fondasi sentris terhadap beban permanen

R = Q1+ Q2= 1700 kN

q = 1 x 23 + tanah diatas fondasi = 23 kN/m2

Letak R terhadap Q1

r1= (Q2.r+My1+My2)/1700=(1000x5+0+0) / 1700

r1= 2,941 mR di tengah-tengah denah a1+ r1 = L/2

L/2 = 0,2 + 2,941 = 3,141 m

L = 6,282 m

Luas fondasi yang diperlukan

Q1 R

r = 5,0 m

r1

a1 = 0,20

Q2


36/50

36

A = R/(qa-q) = 1700/(150-23) = 13,386m2

B = A/L = 2,131 m

Digunakan ukuran denah fondasi

L = 6,30 m

B = 2,20 m

A = 13,86m2

Letak pusat luasan O (baru):

- dari pusat kolom kiri r1 = 6,3/2 - 0,2 = 2,95 m

- dari pusat kolom kanan r2 = 5 - 2,95 = 2,05 m

b) Kontrol terhadap beban sementara-1

q = 23 kN/m2

Q1= 1000 kNQ2= 1100 kN

Letak R terhadap Q1 2100 x ri= 1100x5+My1+My2

ri= 2,62 m

R di kiri O dengan e = 2,62 - 2,95 = - 0,33 m |e| < L/6min> 0 (kanan)max di kirimax =(2100/13,86){1+(6x0,33/6,3)} + 23

= 222,13 kN/m2 < 1,5 qa(=225 kN/m2) aman

c) Kontrol terhadap beban sementara-2

q = 23 kN/m2

R = (Q1+Q2) = 2000 kN

Letak R terhadap Q1

ri= (5x1000 - 200 - 150)/200

ri= 2,325 mR di kiri O dengan e = 2,325 - 2,95 = - 0,625 m |e| < L/6maxdi kirimax =(2000/13,86){1+(6x0,625/6,3)} + q

= 253,19kN/m2 > 225 kN/m2

} R = 2100 kN


37/50

37

Luas dasar fondasi perlu ditambah ke arah Bagar

kondisi sentris (mendekati sentris terpelihara)

Misal: B = 2,50 m

A = 6,30 x 2,50 = 15,75 m2max =(2000/15,75){1+(6x0,625/6,3)} + 23= 225,57kN/m2 225 kN/m2

cukup aman

Jadi fondasi yang digunakan:

L = 6,30 m

B = 2,50 m


38/50

38

Fondasi Gabungan Bentuk Trapesium

Penggunaan: daerah terbatas pada kolom dengan beban

besar (kolom dg. beban kecil bisa bebas/terbatas)

Luas trapesiumA = 1/2 L (B1+B2)

Pusat luasan terhadap sisi B2x L

B B

B B=

++

1

3

2 1 2

1 2 atau thd sisi B1:

x LB B

B B

= +

+

1

3

21 2

1 2 Q2> Q1dengan sebelah kanan

terbatas (biasanya tepi kolom)

Kapasitas dukung tanah qa Dengan beban sentris luas fondasi

( )A

R

q q f sa

= +

................................... (1) Panjang fondasi ditetapkan:

L = r + a1+ a2................................... (2)

Letak R terhadap Q2 r2=Q r

R

1.

....... (3)

Dituntut R melalui r2+ a2= x ............................................ (4)

A= L(B1+B2) B2= (2A/L) - B1..... (5) Letak O:21

212

3

1

BB

BBLx

+

+=

x

Q1 R

r2r1

r a2a1

Q2

O

*O

L

B1 B2


39/50

39

3 2 2

2

2

2

1 1

1 1

1x

L

BA

L B

BA

L B

BA

LA

L

=+

+ =

+

B xL

AL

AL1

3 2 2=

BA

L

x

L12 3

1=

................................ (6)

Kriteria/batasana. Jika x 1/3 L tak dapat digunakanb. Jika B1terlalu kecil (< lebar kolom) tak dapat

digunakanc. Jika a/b terjadi bentuk lain: T atau strap footing

Fondasi dikontrol terhadap beban sementara dengan =1,5 qa

Cara:

1. Dicari pusat berat luasan trapesium (O)

2. Dibuat salib sumbu di titik O

3. Beban-beban yang bekerja dianalisis terhadap O

4. Tegangan ekstrim

ka = (R/A) + (My.x /Iy)+ q x (+),M(+/-)ki = (R/A) - (My.(L-x )/Iy)+ q5. Penentuan Iy

x

*

Y+

O X+

O

L

B1 B2-B1

L


40/50

40

Empat persegi panjang

I terhadap : Io= 1/12 .B L3I tepi kanan : I = 1/3 .B L3

Segi tiga :

I terhadap : Io= 1/36 .B L3I tepi kanan : I = 1/12 .B L3

Secara umum:

I terhadap sembarang garis

I = Io+ A.x2atau

Io= I - A.x2

Iotrapesium:

1/12 .B1L3+(B1L)x1

2+ 1/36 (B2-B1)L3+ (B2-B1)L.x2

2

x1= jarak pusat luasan segi empat ke pusat

trapesium

x2= jarak pusat luasan segi tiga ke pusat

trapesium

atauIo-trap= Itepi kanan- Atrap.x

2

=

1

3 B1L3+

1

12 (B2-B1)L3- A.x

2


41/50

41

Fondasi Gabungan Bentuk T :

Dibuat garis kerja R berimpitdengan pusat luasan fondasi

Cara sama dengan trapesium3 variabelB1,B2, dan l2

coba-coba ditetapkan 2

variabel 1 dicari

hasil bisa berbeda dipilih

yang baik

Strap Footing

Penggunaan: fondasi gabungan bentuk lain tak baik(biasanya beban relatif kecil dibandingkan qa luas

kecil)

Penyelesaian: seolah-olah kolom dengan fondasi sendiridigabung dengan balok penghubung (strap beam)

yang kaku fondasi bisa dianggap satu kesatuan.

Pemakaian:- satu sisi terbatas

- kedua sisi terbatas

Catatan:Luas dasar strap beam tak

diperhitungkan pada luas

fondasi, A

Prinsip hitungan

strap beam

strap beam

x

Q1 R

r2

Q2

O

*O

L

B1 B2

l1 l2


42/50

42

- membuat denah fondasi dengan pusat luasan gabungan

(2 kaki) berimpit dengan resultante beban (sentris).

fondasi luas total = AA1= B1

2

A2= B2L

Pusat luasan O, R di O sentris merataR = Q1 + Q2

= RA + q A = ( )R

q qa

Letak R dari Q1r1 = Q2.r/R

Pusat luasan gabungan (A1+A2) dari O1juga = r1A.r1 = A2.s s = jarak O1- O2

B1,B2, dan L coba-coba (berbeda)misal: L ditetapkan, O2 bisa dicari, s bisa dicari

A2 =

A r

s

. 1

B2 =

A

L

2

A1= A - A2 B1=

A1

Catatan: Bentuk yang baik mendekati bujur sangkarjika tak baik bisa diulang

Q2Q1r

R

OO1 O2r

B1

B1

s

O

L

B2


43/50

43

Contoh :

Dua kolom, jarak antar pusatnya = 6,0 m. Kolom kiri 40 cm

x 40 cm, kolom kanan 60 cm x 60 cm, fondasi kiri terbatas

pada tepi luar kolom kiri.

Tebal plat fondasi 0,80m (tanah diatasnya diabaikan) beton= 23 kN/m3, qult= 450 kN/m

2.

Pembebanan Q1 Q2 My1 My2

Tetap/permanen 700 1100 0 0

Sementara 1000 1200 -150 -100

Rancang denah (ukuran ) fondasi

Penyelesaian :

a) Beban tetap/permanen

R = 700 + 1100 = 1800 kN

letak R terhadap Q2:

m333,21800

6.7002 ==r

qa= q

ult/3 = 450/3 = 150 kN/m2

q = 0.8 x 23 = 18.4 kN/m2

Luas fondasi : ( )A=

=

1800

150 18 41368

,, m2

Dicoba L = 2.50 m s = 6 + 0.2 2.50/2 = 4.95

Q1 Q26 0R

O OOr2

B2

B

s

O

L

B1


44/50

44

Statis momen terhadap O2:

A.r2= A1.s 13,68 x 2,333 = A1x 4,95

A1= 6,45 m2 luas fondasi kiri

B1= 6,45/2,5 = 2,58 m

Luas fondasi kanan : A2= A - A1= 7,23 m2

bentuk bujur sangkar, B2= 7.23 = 2,69 m

Digunakan:

o fondasi kiri = 2,60 m x 2,50 mo fondasi kanan = 2,70 m x 2,70 m

A1= 6,50 m2

A2= 7,29 m

2

b) Kontrol terhadap beban sementara

= + +R

A

M x

Iq

y

y

A = luas total = A1+ A2

I = gabungan dari A1dan A2 terhadap O baru

O baru dicari dari A1 dan A2yang digunakan

qa= qult/2 = 225 kN/m2

}A = 13,79 m2


45/50

45

Mat Footing (Raft Footing)

3 kolom (dinding) atau lebih yang tidak satu

deret 1 fondasi plat yang lebar (sering-sering

seluruh kolom + dinding dari satu gedung 1 plat

fondasi).

Penggunaan:- tanah mempunyai qarelatif rendah

- jika dengan fondasi sendiri-sendiri luas

fondasi total > 1/2 luas bangunan

Jenis-jenis:- plat datar rata atas dan bawah- plat dengan pertebalan di bawah kolom

- beams dan slab balok-balok dua arah saling

berpotongan dan kolom-kolom ditempatkan pada

pertemuan balok-balok tersebut

- plat dengan dinding-dinding basement (dinding

basement sebagai pengaku)

Mat footing bisa dengan fondasi tiang Prinsip-prinsip analisis :

- diusahakan resultante beban permanen

sentrisJika sentris = Q/A qaJika tak sentris dicari min> 0 dan maxqa

- dikontrol terhadap beban-beban sementaramax1,5 qa; min> 0- tegangan di sembarang titik di dasar fondasi

= + + + QA

M x

I

M y

Iq

y

y

x

x

. .


46/50

46

Contoh:Mat footing mendukung 9 kolom tergambar

semua kolom: 50 cm x 50 cm

beban-beban:Q1= Q3= 400 kN

Q4= Q5= Q6= 600 kN

Q2= Q9= 450 kN

Q7= Q8= 500 kN

tebal plat 1,50 m, c= 23kN/m3

Tentukan tegangan di sudut-sudutnya

Penyelesaian :

Pusat luasan O di tengah-tengah, B = 10,50 mL = 15,50 m A = 10,50 x 15,50 = 162, 75 m2

Koordinat: A(-5,25;7,75), B(5,25;7,75), C( -5,25;-7,75),D(5,25; -7,75)

R = 2(400) + 3(600) + 2(450) + 2(500) = 4500 kNMy= -5(400 + 600 + 500) + 0 + 5(400 + 600 + 450)

= -250 kNm

Mx= -7,5(500+500+450) + 0 + 7,5(400+450+400)= -1500 kNm

Iy= 112 (15,5)(10,5)3= 1495,27 m4Ix= 112 (10,5)(15,5)3= 3258,39 m4Tegangan yang terjadi

321

Y

X654

9

5,0

BA

DC

5,0

87

7,50

7,50


47/50

47

( ) ( )A= + + =

4500

162 75

250 5 25

149527

1500 7 75

3258 3934 5 59 46

,

,

,

,

,, , kN / m2

( ) ( )

B = + =4500

162 75

250 5 25

1495 27

1500 7 75

3258 3934 5 57 70

,

,

,

,

,, , kN / m

2

( ) ( )C= + + + =

4500

162 75

250 5 25

1495 27

1500 7 75

3258 3934 5 66 60

,

,

,

,

,, , kN / m2

( ) ( )

D = + + =4500

162 75

250 5 25

1495 27

1500 7 75

3258 3934 5 64 84

,

,

,

,

,, , kN / m2

= + + + Q

A

M x

I

M y

I

qy

y

x

x

. .

Catatan:

q = 1,5(23) = 34,5 kN/m2


48/50

48

ANALISIS PENULANGAN TELAPAK SETEMPAT1. Dicari tegangan netto pada tanah dasar (qnet)

Untuk beban sentris qnet= qa q (fondasi & tanah)

2. Luas dasar fondasi, A = (D+L)/qnet panjang dan lebar

fondasi ditetapkan3. Beban terfaktor

U = 1.4 D + 1.7 L

4. Tegangan terfaktor dari tanah :

qs = U/A

Catatan : Selimut beton minimum = 50 mm

Tegangan geser :

- Gaya geser lintang (satuarah) :

Vu = qs.A = qs.B.x

< .Vc

- Gaya geser dua arah

(pons) :

Vu = qs.(B.L a22

)< .Vc

Momen : penulangan tunggal

45o

B

d

d/2

a2

a2L

x

a1

qs

d


49/50

49

1. Tulangan utama arah memanjang

2

2

2

1

=

aLBq

M

s

u

2. Tulangan bagi arah pendek

2

2

2

1

=

aB

LqM

s

u

Pemasangan tulangan :

- Tulangan utama arah memajang merata

B

d

L

a1 x a1

qs

d


50/50

- Tulangan bagi arah pendekobagian tengah selebar B 2/(c +1) dg c = L/BoBagian sisa disebar rata tetapi perlu dicek

terhadap tulangan minimum

Fondasi dangkal-1

Documents

Transcript of Fondasi dangkal-1