MGRAHAILMU
NE
r0NDr$ Teori dan Penyelesaian Soal
-_4
REKIYASI
rOND[$I Teori dan Penyelesaian Soa!
Dr. Bambang Surendro
GRAHA ILMU
7
1 ?ffi /s?\
REKAYASA FONDASI; Teorl dan Penyelesaian Hak Cipta O 2015 pada Penulis
soal, olehDr. Bambang surendro
f@lcnaHa u-vru
Ruko Jambusari 7A Yoryakarta 55283 Telp: O274-889398; Fax: O274-889057; E-mail: inf@grahailmu co'id Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam benluk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tatpa izin tertulis dari penerbit' ISBN: 978-602-262-467 -7
Cetakan Pertama, tahun 2015
Semua informasi tentang buku
L.
ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini
Btti
dibagi menjadi dua bagian yaitri fondasi dangkal dan fondasi dalam. Buku ini berisi bahasan tentang kedua macam fondasi tersebut.Untuk mempermudah para mahasiswa dan para praktisi dalam memahami teori, maka dalam buku ini juga disampaikan contoh-contoh penyelesaian persoalan fondasi, sehingga para pembaca akan lebih mudah dalam memahami persoalan fondasi.
ini ditulis dalam bentuk diktat sebagai bahan kuliah di Program Studi Teknik Sipil FT Universitas Tidar. Namun karena kebutuhan yang semakin meningkat, maka dicetak lebih banyak, dengan bentuk yang lebih baik, dengan harapan isi yang terdapat dalam buku ini akan lebih Pada awalnya buku
rnudah dipahami, sehingga hal-hal yang berkaitan persoalan fondasi dapat diselesaikan dengan mudah.
Bedasarkan permasalahan-permasalahan yang akan dihadapi dalam merencanakan/membangun baugunan sipil, maka buku ini mencakup materi yang berkaitan dengan fondasi seperli : macam-rracalr tanah untuk perletakan fondasi, lnacafir-macam fondasi, cara lnerencanakan fondasi dangkal, macamlnacam beban yang ditahan fondasi, cara merencanakan fondasi tak simetris, cara merencanakan fondasi kaki gabungan, eara merencanakan fondasi pelat/rakit, cara merencanakan dinding penahan tanah, cara lnerencanakan turap, cara merencanakan fondasi tiang pancang, dan cara merencanakan fondasi sumuran.
Dengan demikian tneskipun buku
ini ditulis untuk
membantu para Mahasiswa Teknik Sipil
z=
r Rekar-asa Fondast
dalam memahami persoalan fondasi, akan tetapi dapat juga dipakai sebagai penuntun dalam mengerjakan pekerjaan sehari-hari di lapangan pekerjaan yang berhubungan dengan masalah fondasi.
Akhirnya semoga buku ini dapat berrnanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Magelang, Desember 20 14 Penyusun
Bambang Surendro
KATA PENGANTAR
vii
DAFTAR ISI KONVERSI SATUAN DAFTAR NOTASI BAB
BAB
BAB
1
2
3
v
xi
xilt
PENDAHULUAN
1
1.1 1.2 1.3
Pengertian Fondasi Tanah untuk Perletakan Fondasi
I
Macam Fondasi
2
1
PERENCANAAN FONDASI DANGKAL
5
2.1 2.2 2.3 2.4
5
Daya Dukung Tanah Penurunan Fondasi (settlement)
Macam-macamKonstruksiFondasi Fondasi untuk Gedung Besar (Berlantai Banyak)
9
l0 t2
FONDASI LANGSUNG/FONDASI DANGKAL
15
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Pengertian Umum Tekanan yang Terjadi di bawah Fondasi Tinjauan Tehadap Muatan yang Bekerja
15
Langkah Perhitungan Fondasi Perencanaan Fondasi Bentuk Tak Simetris
34
Soal-soal
18 18
38
4l
,A
\ Rekayasa Fondasi
viii
BAB 4
FONDASI DENGAN KAKI GABUNGAN 4.1 Ditinjau Fondasi Kaki Gabungan Bentuk 4.2 Ditinjau Fondasi Kaki Gabungan Bentuk 4.3 Ditinjau Fondasi Kaki Gabungan Bentuk 4.4 Ditinjau Fondasi Kaki Gabungan Bentuk
4.5 BAB
5
BAB 6
51
T
59
Strap Footing
62 66
Soal-soal
69
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
PengertianFondasiPelat/Rakit
69
Ketentuan Penggunaan Fondasi Rakit Talrapan Pelaksanaan Pembuatan Fondasi Rakit (Ra/f Foundation)
10
Perencanaan Fondasi Pelat/Rakit
72
Soal-soal
15
DINDING PENAHAN TANAH (Retaining llall) 6.1 Tekanan Tanah Dalam Keadaan Dtam (Earth Pressure 6.2 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif
7l
77 Rest)
78 80
Perencanaan Dinding Penahan Tanah
88
Contoh Soal
98
Soal-soal
106
TURAP
109
.1 Pengertian TuraP 1.2 Perhitungan Panjang TuraP 7.3 Perhitungan Tebal TuraP 7:4 Perhitungan Tebal PaPan TuraP 1.5 Perhitungan Balok Angker 1.6 Perhitungan Dimensi Batang Angker 7.'7 Contoh Soal Soal-soal 7 .8
109
FONDASI TIANG PANCANG (Pile Cap Foundation)
121
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9
t2l
7
BAB 8
47
Segi Empat Trapesium
FONDASI PELAT/RAKIT (Mat/Ralf F o undation)
6.3 6.4 6.5 BAB 7
45
Pendahuluan Penerusan GayalBeban Oleh Tiang Macam-macam Fondasi Tiang Pancang
110
lil t12 113
113
1t4 119
122
124
Penyimpanan Tiang
138
Pemancangan Tiang
139
Arah Pemancangan Gaya Pada Tiang
146
146
PerhitunganPemancangan
t49
KalenderingPemancangan
150
Doftar
Lsi
B.i0
Daya Dukung Tiang Berdasar Data Kalendering
8.11 Perhitungan Perencanaan Tiang Pancang 8.12 Fondasi Tiang Pancang untuk Dermaga 8.
t3
8.14 BAB
9
l5l 155
t59
Contoh Soal
160
Soal-soal
165
FONDASI SUMURAN (wellfoundation)
167
9.1 9.2 9.3 9.4 9,5 9.6 9.1
167
Pengertian Fondasi Sumuran Persyaratan Pondasi Sumuran Alasan Menggunakan Pondasi Sumuran Cara Pembuatan Fondasi Sumuran Dasar Perhitungan Daya Dukung Fondasi Sumuran
168 168
t69 110
Contoh Soal
r73
Soal-soal
176 179
DAFTAS PUSTAKA -oo0oo-
Satuan merupakan ukuran yang mendefinisikan suatu besaran, sedang konversi berarli perubahan. Dengan demikian konversi satuan dapat diartikan sebagai perubahan dari suatu sistem satuan ke sistern satuan yang lain. Konversi satuan tidak pernah merubah nilai dari suatu besaran. Satuan yang umum seperti kg, m, liter, pasti hampir semua orang sudah tahu. Akan tetapi untuk satuan-satuan yang khusus seperti satuan berat dan yang namanya Newton, satuan massa adayang namanya pound, satuan volume ada yang namanya gallon, satuan panjang ada yang namanya inchi, d11, banyak orang yang belum mengetahui. Berikut ini diberikan konversi satuan untuk berbagai besaran:
Konversi Satuan Massa
gram 1 pound 1 lb I kip I slug
0,001 kg
1
0,45359237 kg 0,03108 slug 10001b.
I imperial ton : I ton I kwintal I grain
14,59 kg
2000
lb:907,2k9
1000 kg 100 kg
64,79891mg
Konversi Satuan Gaya/Berat 1
N (newton)
I Dyne I dyne
: I kg m/s2: 100.000
dyne
lO-s N
2.248*10-6lb. (pound)
Rekavasa Fondasi
xii
l kg
=
llb
9,81 N(dipermukaanbumi) 16 oz.
(ounce):4.448N
Konversi Satuan Panjang
(kaki) 1 mil : I inchi 1 yard I mikro 1 angstrom : 1 furlong 1 tahun cahaya :
1
'
ft.
12 inci = 0,3048 m (meter) 1760 yards = 5280
kaki:
l,609km
2,540 cm 3
ft (kaki)
10-6
m m
10-ro
220 yard: 660 kaki 9.460.730.472.580,8 kilometer
Konversi Satuan Luas 1
acre
1
Hektar
l acre
(ha)
-:
43.559,66 kaki2 10,000 m2
43.56}kaki2:0,4047 hektar -oo0oo-
\
A
luas fondasi
As
luas selimut fondasi sumuran
a a
jarak antara kolorn dengan tepi fondasi jarak antara fondasi lama dan fondasi baru
B
lebar fondasi
B b
berat hammer lebar kolom
c
konstanta
D
diameter fondasi
d
tebal fondasi
d
kedalaman air
Df
kedalaman fondasi
E
tenaga pukulan oleh hammer
Eu
Eo
tekanan tanah aktif tekanan tanah diam
Ep
tekanan tanah pasif
e
exentrisitas
e
koefisien retitusi effisiensi koefisien gesek
ef
f G o b
berat bangunan percepatan grafitasi
H H
tinggi dinding gaya horisontal
l
.._
.t
Rekayasa Fondasi
xlv
nn-
tinggi jatuh hammer kedalaman fondasi/tinggi bangunan
I-
momen inersia momen inersia terhadaP sumbu x momen inersia terhadaP sumbu Y
I^ Iy
Kt\
keliling fondasi
Ku
koefisien tanah aktif koefisien tanah diam koefisien tanah Pasif
rata-rata Rebound untuk 10 pukulan terakhir (cm)
Iq lln L L M M*
panjang fondasi panjang londasi tiang momen momen mengitari sumbu x momen mengitari sumbu Y
My
kemiringan tiang muatan normal koefisien restitusi
m
N N Nc, Nq,
faktor daya dukung tanah
NY n o P P P Pu
angka keamanan
: titik berat fondasi : muatan terpusat : berat tiang pancang = daya dukung tiang = daya dukung ultimate tiang
Pult
tegangan ultimate
o
daya dukung fondasi sumuran daya dukung tanah total pada fondasi sumuran daya dukung tanah terhadap fondasi daya dukung selimut fondasi
Qatt
Qo
Q. q
R R Ri
r
ri S
T
: : : : : :
muatan merata resultante muatan kapasitas daya dukung. reaksi pada titik i
jarak anlarakolom jarak antararesultante muatan dengan kolom i penetrasi tiang pancang pada saat penumbukan terakhir gaya tangensial
Daftar Notasi
V W W Wp Wp o o, p B
: : :
gaya vertikal
berat pemukul tahanan momen
berat hammer berat
pile
sudut kemiringan dinding penahan tanah bagian belkang
: :
koefisien pada persamaanTerzaghi koefisien pada persamaan Terzaghi sudut kemiringan gaya aktif pada teori Rankine berat volume tanah
0 o o 6urt 6 n
: :
sudut gesek dalam tanah tegangan tarik bajalkayu
daya dukung tanah
: :
ijin
daya dukung ultimate sudut kemiringan permukaan tanah
efisiensi alat pancang
-oo0oo-
1.1
PENGERTIAN FONDASI
Dalam ilmu teknik sipil, keamanan sebuah bangunan sangat ditentukan oleh kekuatan strukturnya, baik struktur atas (upper structure) dan struktur bawah(base structure). Yang dimaksud dengan struktur bawah adalah bagian bangunan yang berada di bawah permukaan tanah. Bangunan struktur bawah ini konstruksi perletakannya disebut dengan fondasi. Banyak jenis pondasi yang dapat digunakan, akan tetapi dalam penentuan jenis fondasi yang akan digunakan tergantung dari kebutuhan, yaitu berdasarkan besar beban yang akan diterima dan jenis lapisan tanah yang digunakan sebagai tempat perletakan pondasi. Konstruksi fondasi berfungsi untuk meneruskan beban struktur atas dan juga berat fondasi sendiri ke lapisan tanah yang ada di bawahnya tanpa diikuti dengan keruntuhan karena tanah bergeser dan penurunan tanah /penurunan bangunan yang berlebihan, atau istilah lainnya adalah bahwa fondasi merupakan bagian bangunan yang menghubungkan bangunan dengan tanah. Beban dari bangunan (beban mati dan beban berguna) akan diterima oleh fondasi kemudian disebarkan ke dalam tanah, sehingga batas ambang daya dukung tanah tidak terlampaui.
I,2 TANAH UNTUK PERLETAKAAN
FONDASI
Jenis tanah untuk perletakan fondasi secara visual hampir tidak ada bedanya, akan tetapi ternyata bahwa tanah mempunyai jenis yang bermacam-macam seperti :
1. 2. 3. 4.
Tanah lempung (clay), Tanah lumpur (sill), Tanah pasir (sanfl, Tanah berkerikil (grave[).
Rekayaso Fondasi
Apabila di disuatu daerah dijumpai lapisan tanah padat, maka lapisan seperti ini sangat baik sebagai dasar fondasi, akan tetapi tidak jarang dijumpai suatu lapisan tanah yang sangat jelek yaitu lapisan tanah yang tidak homogin, sangat lunak, dan bersifat sangat "compressible",pada tanah yang demikian tidak baik untuk dipakai sebagai dasar Fondasi karena selain daya dukungnya rendah juga penurunan yang akan terjadi cukup besar.
Bila ditemui tanah yang jelek (tanah yang daya dukungnya rendah), kernudian ditempat ini akan didirikan suatu bangunan, maka harus dilakukan perbaikan tanah terlebih dahulu. Kadang-kadang juga ditemui lapisan tanah timbunan sampah yang masih mengalami proses pelapukan, sehingga lapisan seperti ini masih mengalami penurunan yang cukup besar, timbunan puing-puing bangunan meskipun padat, karena puing-puing bangunan campurannya tidak homogin, maka apabila bangunan diletakkan di atas lapisan tersebut, pasti akan mengalami penurunan yang cukup besar, sehingga membahayakan bangunan.
Berdasarkan berbagai kondisi lapisan tanah yang telah disampaikan di atas, maka apabila perencana akan melakukan survey lapangan, maka perlu memperhatikan secara cermat kondisi lapisan tanah di lapangan, karena banyak kondisi tanah yang akan dijumpai di lapangan antara lain, tanah bekas sawah, tanah rawa, tanah timbunan bahan hasil letusan gunung berapi, dan lain-lain. Tanah kapur asli baik untuk dasar fondasi, akan tetapi pada tanah kapur yang telah mengalami pelapukan (berwarna hitam) tidak baik untuk dasar fondasi. Perlu diperhatikan bahwa pada tanah kapur sering terdapat rongga-rongga, sehingga berbahaya apabila di atasnya didirikan suatu bangunan.
Jika ditemui lapisan tanah cadas, maka baik untuk dasar pondasi karena lapisan tranah cadas kepadatannya cukup besar dan homogin. Daya dukung tanah cadas kurang lebih sebesar 4 kglcm2. Apabila ditemui tanah lempung, maka perlu diteliti permukaannya, karena pennukaan tanah lempung sangat dipengaruhi oleh kembang susut, sehingga kalau di atas lapisan tanah seperti ini akan dibangun fondasi, maka harus memperhatikan mengenai retakan-retakan yang ada pada permukaan tanah lempung, jangan sampai fondasi yang dibuat ikut pecah karena terjadi retakan karena kembang susut tanah.
L.3
MACAM FONDASI
Secara garis besar macam fondasi ada dua macam yaitu fondasi dangkal dan fondasi dalam. Pcnentuan
macam fondasi dapat dilakukan berdasarkan keadaan perbandingan antara kedalaman fondasi (D) dan lebar fondasi (B), sebagai beriknt :
1. 2.
Dipilih fondasi dangkal jika D/B < 1 Dipilih fondasi dalam jika DIB > 4-5
Pada prinsipnya hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan fondasi adalah sebagai berikut
1. 2.
:
Dibuat fondasi dangkal jika lapisan tanah yang baik, berada cukup dangkal, tidak melebihi 2 meter. Dibuat fondasi dalam jika lapisan tanah yang baik berada cukup dalam.
Pendahuluan
Secara umum yang terrnasukjenis fondasi dangkal dan fondasi dalarn adalah sebagai berikut
l.
Termasuk jenis fondasi dangkal (shaHow footing) adalah:
a. b. c. 2.
:
Fondasi telapak (squarefooting), Fondasi menerus (continuous footing), Fondasi lingkaran (circlefooting).
Termasuk jenis fondasi dalam (deepfooting) adalah
a. b. c.
:
Fondasi sumuran (bored pile). Dalam pembuatan fondasi sumuran dibedakan menjadi dua macam yaitu yang menggunakan casing dan yang tanpa menggunakan casing. Fondasi tiang pancang, Fondasi caisson (merupakan fondasi dalam yang mempunyai ukuran besar dan berbentuk blok beton beron gga yang di dalamnya dapat diisi dengan pasir, pasir berbatu dan lain-lain).
Fondasi dangkal pada umumnya digunakan pada kondisi lapisan tanah keras terletak dekat dengan permukaan tanah (dangkal), sedangkan fondasi dalam digunakan pada kondisi lapisan tanah keras terletak
jauh dari permukaan tanah (dalam). Selain permasalahan fondasi di atas, yang masih ada kaitan dengan konstruksi fondasi adalah konstruksi dinding penahan tanah, dan turap.
-oo0oo-
2.I
DAYA DUKUNG TANAH
Tanah menahan fondasi, berarti tanah memikul beban fondasi yang berarti bahwa tanah harus mempunyai kemampuan memikul beban (daya dukung). Untuk menentukan besarnya kemampuan tanah dalam memikul beban (daya dukung tanah), dapat didekati dengan menggunakan persamaan-persamaan yang telah disampaikan oleh peneliti-peneliti terdahulu, antara lain
1.
:
Menurut Terzaghi (1943)
Untuk fondasi menerus (continous footing)
:
(2.r)
ourt:0. c .Nc + Dr.Yr .Nq + p.B.yz.Ny Untuk fondasi bujur sangkar (square footing) = d . c . Nc + Dr.yr . Nq + p.B.yr.Ny
ourt
Untuk fondasi lingkaran (circle footing)
:
ourt
dengan
:
:
0 . c . Nc + Dr.Yr . Nq + p.D.yr.Ny
:
Di : B yr : \z :
kohesi kedalaman fondasi Lebar fondasi berat volume tanah di samping fondasi berat volume tanah di bawah fondasi
Nc, Nq, Ny
:
(2.2)
factor daya dukung tanah
2.3)
Rekavasa Fondasi 6
Selanjutnya lihat Gambar 2'1.
BY2 Gambar 2.L Tampang melintangfondasi dalam galian
Nilai a untu kfondasi menerus: I : Nilai o untuk fondasi dan fondasi bujur sangkar dan lingkaran dan 1,3 Nilai B untuk fondasi menerus : 0,5, untuk fondasi bujur sangkar:0.4. Nilai B untuk fondasi bujur sangkar: 0,4, sedang untuk fondasi lingkaran Nc,Nq, Ny: factor daYa dukung tanah
:
0,3.
dengan menggunakan untuk mencari besarnya nilai faktor daya dukung Nc.Nq, Ny dapat didekati dengan dengan grafik Terzaghi. Grafik tersebut merupakan hubungan antara faktor daya dukung (Nc, Nq, Ny) sudut gesek dalam (engle of internal friction:$),llhat Gambar 2.2.
$ o I a t a
50 tlo r VJrEdil.idlt
zo
n{rE
r0 5.
Gambar 2.2 Hubungqn antaro
V*ruof ll, Q
dan I'16,|'lq, Ny
faktor daya dukungN6 Dalam Bowles (19g6), Terzaghijuga memberikan untuk mencari besarnya nilai Nq, sebagai berikut :
N--
a
2
2Cos2(45'+$12)
2.4
Perencanaon Fondasi Dangkal
a:
e-(0.75n+Si
Nc:
(Nq
-
21.tanQ
2.5
l).Cot $
2.6
NY:tr+[++-,.l ' 2 [Cos',9
2.7
.)
Besarnya nilai N6, Nq, Ny dan
K*
dapat ditentukan dengan menggunakan Tabel 2.1
.
Tabel 2.l,Koefisien daya dukung tanah N6,Nq, Ny menurut Terzaghi
0c)
N,
N"
0
0,00
5
0.50
Nc
Ko,
1,00
5,70
10,80
1,60
7,30
t2,20
10
t,20
2,10
9,60
14,70
15
?so
4,40
12,90
18,60
20
5,00
1,40
t7,70
2s,00
25
9,'70
12,10
25,10
3
30
t9.70
))
50
11 )O
s2,00
34
36,00
36,50
52,60
5,00
35
42.40
41,40
57,80
82,00
40
100,40
81 ,30
95,10
141,00
45
297,50
173,30
t72,30
298,00
48
780,10
287,90
258,30
50
11.53,20
415,10
341,50
Nilai Ny dan $ sebesar 34odan
48o adalah
800,00
nllai Terzaghi yang asli dan dipergunakan untuk menghitung
Kor'
2.
Mayerhof (1951, 1963)
Menurut Mayerhof, untuk menentukan besarnya nilai tegangan ultimit (o,,1,) dibedakan untuk fondasi menerima beban tegak verlical dan fondasi meneritna beban miring.
Untuk fondasi menerima beban tegak vertical daya dukung ultimit persamaan sebagai berikut
(o,,11)
dapat dicari dengan
:
ourt:c.Nc. Sc.d6 + q.No. Sq.dq+ 0,5.yz.B.Ny. Sl.dy
Untuk fondasi menerima beban miring daya dukung ultimit sebagai berikut
2.8 (o,,1,) dapat
dicari dengan persarraan
:
o,h:c.N6.
Ss.
i6 + q.No.
So.
iq+ 0,5.Yz.B.Ny. Sy.iy
2.9
a
Rekayasa Fondasi
dengan No
:
:
s('
tunl)
Nc: (Nq Ny: (No -
.tan'(45'
+Q
12)
2.10
+ l).tan (1,40)
2.11
l).Cot
2.r2
9:Dr.yl
2-13
Besarnya nilai Ny, No, dan N6 dapat ditentukan dengan menggunakan nilai-nilai yang ada padaTabel 2.2.Sedangkan untuk mengetahui faktor bentuk, faktor kedalaman, dan faktor kemiringan dapat dicari dengan menggunakan persamaan-persamaan yang ada pada Tabel 2.3. Tabet 2.2 Koefisien daya dukung tanah
Ng,1',1q,
Ny menurut Mayerhof
0c)
N6
Nu
Nv (M)
0
5,14
1,00
0,00
NoN. 0,l9
5
6,50
1,60
0,10
0,24
t0
8,30
2,50
0,40
0,30
0,24
0,36
0,29
2 tan $ (1-sin
$)2
0,00 0,1s
15
I 1,00
3,90
1,10
20
14,80
6,40
2,90
0,43
0,32
25
20,70
10,70
6,80
0,5 I
0,3
30
30,1 0
18,40
15,70
0,61
0,29
33,30
37,r0
0,72
0,25
I
35
40,10
40
75,30
64,20
93,',70
0,85
0,21
45
133,90
t34,90
262,70
l,0l
0,17
50
266,90
399,60
813,78
1,20
0,1 3
Tabel 2.3 Faktor bentuk, kedalaman, dan faktor kemiringen menurut Meyerhof Kedalaman
Bentuk
d6:f+O,rJ\+
Ss=l+0,2.Ke.!
Kemiringan t_ ic:iq: .cl 900
Untuk 6 = 6" Sq
do: dY:
= SY: t,o
1,0 tt2
Untuk $ > 10"
iv:ir-91 dq:dy:0,1.J\.2
Sq:ST=1+0,1Kp.4
t
ol
Kp: ran2 (450 + +12) sudut resultante yang diukur dari sumbu vertikal menyesuaikan untuk mendapatkan Bila Q triaksial digunakan untuk regangan bidang,
u:
o Sumber:Joseph E. Bowles (1986)
1,",0"0" ,. = [ ',r - o.r ?) 4,,,"o,,.,
P era n ca n
aan Fon das i Dan gkal
Untuk menghitung besarnya daya dukung tanah yang diijinkan (o) digunakan persamaan sebagai berikut oult () - -_
-
dengan
:
2.16
n
: n: n
3 bila dalarn perencanaan fondasi hanya menggunakan beban tetap 2 bila dalam perencanaan fondasi memasukkan beban sementara
Sebagai ancer-ancer dalam menggunakan nilai daya dukung tanah rlin (o) untuk berbagai macam tanah dapat digunakan angka-angka pendekatan yang tercantum, llhatTabel2.4.
Tabel 2.4 Daya dukung tanah ijin (o) Jenis Lapisan Tanah
Daya Dukung Tanah Ijin (o) (kg/cm2)
Lempung (lunak
- keras) Pasir halus llas padat) Pasir kasar (lepas - padat) Cadas pasir
Batu pasir Batu beku
2.2
0,s0
-
3,00
0,'75
-
1,25
1,00
-
4,00
+ 4,00
i. 8,00
>
10.00
PENURUNAN FONDAST (SETTLEMENT)
Besamya penurunan yang terjadi pada suatu fondasi bangunan dipengaruhi oleh
1. 2. 3.
:
Tekanan fondasi
Tingkat "compressibility" Jenis tanah
Bangunan yang didirikan di atas lapisan tanah pasir yang cukup padat, settlement yang akan terjadi kecil, selain itu proses penurunannya berlangsung cepat (2-7 harr), sehingga apabila bangunan telah selesai dibangun proses penurunannya sudah selesai. Pada bangunan yang didirikan di atas lapisan tanah lempung proses penurunannya berlangsung lama (proses konsolidasi), sehingga akan membahayakan bangunan. Penuruan bangunan perlu diperhitungkan, meskipun keadaan lapisan tanah bagian atas baik, akan tetapi banyak terdapat bahwa lapisan bagian bawahnya merupakan lapisan tanah yang kurang baik yang mungkin berpengaruh terhadap stabilitas fondasi. Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu konstruksi fondasi adalah sebagai berikut:
l.
Fondasi harus mempunyai konstruksi, bentuk dan dimensi sedemikian rupa sehingga a. Tanah dasar mampu memikul gayayar,g bekerja. b. Penurunan tidak terlalu besar, lihat tabel 2.5.
c.
Bangunan tidak boleh menggeser atau mengguling.
:
I Rekayasa Fondasi
t0
Tabel 2.5 Penurunan yang di ijinkan (menurttt USSR 1955) No
Tipe bangunan dan tipe fondasi
I
Banguna tertutup dinding batu bata dengan fondasi telapak menerus dngan panjang dinding L dan tinggi dinding H, dihitung terhadap dasar
Rata-rata penurunan (Cm)
fondasi
L>z.s H
L>t.s
10
Bangunan dengan dinding batu - bata dengan konstruksi rangka beton bertulang tidak dipengaruhi oleh ratio L/H
l5
3
Bangunan dengan struktur rangka
l0
4
Bangunan berat (tower, silos, cerobong asap dll)
30
H
2
2.
Struktur fondasi harus kuat
Konstruksi fondasi harus kuat menahan beban, sehinga fondasi tersebut kuat/tidak dapat pecah akibat gaya-gaya yang bekerja padanya.
2.3
MACAM - MACAM KONSTRUKSI FONDASI
Jenis-jenis fondasi yang banyak ditemui di lapangan adalah sebagai berikut
1. 2. 3.
Fondasi lansung (fondasi telapak, shallow footing, spread footing). Fondasi di atas tiang (pile foundation). Fondasi sumuran (caisson foundation/bore pile)
Selanjutnya lihat Gambar 2.1
0,8m
<2m Gambar 2.la Fondasi Langsung
:
P ere nc
11
anaan F ondas i D angkal
Tanah keras
Gambar 2.lb Fondasi Tiang Pancang
Tanah keras
Gambar 2.lc Fondasi Sumuran Secara umum cara pemasangan konstruksi bawah (Fondasi) bangunan gedung adalah seperti terlihat pada gambar 2.2.
Fungsi Trasram
l. 2.
Meratakan beban Rapat air, sehingga mencegah air tanah naik ke dinding
Fungsi pasir
l. 2. 3.
:
:
Supaya lantai tetap baik, semakin lunak tanahnya semakin tebal pasirnya'
Menghilangkan kembang susut tanah. Mencegah kenaikan air secara kapiler.
Rekayasa Fondasi
12
Trasram I Sloof
+ 0.00
Pasangan batu ka - 2.00
fusirurug
Gambar 2.2 Bentuk umum pesanganfondasi
2,4
FONDASI UNTUITGEDUNG BESAR (BERLAN'TAI BANYAK)
Gedung berlantai banyak pada umumnya terdiri dari konstruksi rangka (baja/beton), sehingga terdapat banyak kolom, balok, maupun konstruksi plat lantai, lihat gambar 2.3. Dinding pada gedung berlantai
banyak hanya berfungsi sebagai pemisah/penyekat ruangan-ruangan, sehingga tidak difungsikan untuk menahan beban bangunan, dengan demikian konstruksi dinding dapat dibuat dari bahan yang ringan. Semua beban ditahan oleh kolom-kolom, sehingga fondasi dibuat di bawah kolom. Antara fondasi satu dengan yang lainya dihubungkan dengan balok sloof agar konstruksi lebih kokoh dan kuat. Semua beban ditahan oleh kolom-kolom, sehingga fondasi dibuat di bawah kolom.dntara fondasi satu dengan yang lainya dihubungkan dengan balok sloof agar konstruksi lebih kokoh dan kuat.
Perencanaan Fondasi Dangka I
]J
Gambar 2.3 Gedung berlantai banyak Fungsi Basement: Pada suatu konstruksi fondasi sering dibuat konstruksi bawah yang disebut "Basement". Basement ini antara lain berfungsi sebagai berikut
1. 2. 3. 4.
:
Menarnbah kesetabilan fondasi. Menarnbah kedalaman fondasi (Df) Menambah keamanan terhadap gaya horizontal. Mengurangi penurunan fondasi (settlement).
Rembesan air Masalah lain yang dihadapi pada suatu bangunan adalah adanya rembesan air kedalam basement. Jika airnya tidak banyak, maka untuk menghindarinya dapat dilakukan dengan memasang sistem drainase, yaitu dengan memasang pipa-pipa berdiameter 20'30 cm yang berlobang.Pipa drainase dipasang disekeliling bangunan, lihat Gambar 2.4.
Apabila air yang akan ditanggulangi cukup besar, maka untuk menghindarinya dapat dilakukan dengan memasang suatu lembaran-lembaran aspal atau geokomposit yang rapat air yang dipasang diseluruh permukaan dinding, lihat Gambar 2.5.
Rekayasa Fondasi
14
Pipa drain dibungkus filter (filter dari pasir dan ijuk)
Gambar 2.4 Sistem drainase dengan pipa
Gambar 2.5 Sistem drainase dengan geokomposit
Lantai bawah baik maka lantai cukup Lantai terbawah baik digunakan sebagai basement ataupun tidak, bila tanah cukup tidak ditahan terbawah pada lantai diletakkan di atas lapisan pasir 220 cm, lihat Gambar 2.6a. beban mengatasi terjadinya kemungkolom, jadi kolom hanya menahan beban yang ada di atasnya saja' untuk dibuat di atas konstruksi balok kinan penurunan yang tidak merataantaralantai dan kolom, maka lantai beton, lihat Gambar 2.6b.
20 cm
Gamtrar 2.6a. Lantai terbawah di atas lapisan Pasir 20 cm
Gambar 2.6b. Lantai terbawah di atas plat beton
-oo0oo-
3.I
PENGERTIAN UMUM
Fondasi langsung dapat digunakan jika lapisan tanah yang baik terletak tidak daiam dari permukaan. Fondasi ini merupakan jenis fondasiyang murah karena selain konstruksinya mudah juga material yang digunakan tidak terlalu banyak. Yang perlu diperhitungkan pada pembuatan fondasi antara lain:
. 2. 1
Penurunan (settlement) yang mungkin tcrjadi. Perbedaan penurunan antara kolorn satu dengan yang lain.
Penurunan maksimum yang yang diijinkan adalah 3
- 7 cm. sedangkan perbedaan penurunan antara
sua
kolom adalah 2.5 - 4 cm. suatu dinding boleh terjadi kerniringan maksimum 1/300 bentang dinding.
Kedalaman Fondasi Langsung Kedalaman galian (Df) untuk pondasi langsung rninimal adalah 0.6 s/d 1.0 meter, Sedang persyaratan yang harus dipenuhi lapisan tanah dasar fondasi antara lain:
1. 2.
Dasar fondasi harus diletakkan di atas lapisan tanah yang mampu mendukung fondasi. Apabila lapisan tanah bagian atas (top soil berupa lapisan tanah yang masih mengandung bahan bahan organik atau bahan bekas urugan tanah yang tidak padat, maka dasar fondasi arus dibuat lebih dalam.
3.
Pada daerah lapisan tanah lempung yang kernbang susutnya besar, dasar fondasi harus dibuat lebih dalam, sehingga apabila lapisan tanah terjadi keretakan, maka fondasi tidak ikut retak, lihat Garnbar 3.1 . di Negara dingin dasar fondasi harus di bawah bagian yang masih dipengaruhi pembekuan.
4.
Fondasi yang berada di dasar sungai, dasar fondasi harus diletakan pada bagian yang tidak mengalami gerusan, lihat Gambar 3.2.
Rekayasa Fondasi
16
5. 6. 7.
pada sungai yang belok, maka pada sisi luar belokan mudah terjadi gerusan, apabila fondasi harus dibuat pada daerah ini perlu memperhitungkan gerusan yang mungkin terjadi. (c). Kedalaman muka air tanah, menurut Terzaghi daya dukung tanah dipengaruhi oleh nilai kohesi pembuatan fondasi disamping bangunan lama, lihat Gambar 3.3. peletakan fondasi baru harus memperhitungkan penyebaran tekanan fondasi lama' tanah retak
Gambar 3.1 Dasar fondasi pada tanah retak
tanah tergetus lapisan tanah keras
Gambar 3.2 Fondasi di dasar sungai
Fondasi baru
Gambar 3.3 Perletakan.fondasi baru disisifondasi lama
Apabila kita akan membuat fondasi baru disamping fondasi lama perlu berhati-hati supaya tidak jarak mengganggu proses penumnan fondasi lama. Jarak minimal yang harus dipenuhi adalah bahwa bersih antarafondasi (a) lebih besar atau sama dengan setengah selisih kedalamannya, lihat Gambar 3.4'
Fon da
s
i La ngsung/Fonclas i
D
l7
angkal
ondasi lama
Gambar 3.4 Jarak ontarq duafondasi lama dqn baru 8.
Fondasi di atas tanah urugan/timbunan
Apabila dijumpai tanah tirnbunan, maka yang perlu diperhatikan adalah rnacam bahan timbunan. Apabilatimbunan berupa sampah maka tanah timbunan harus dibuang diganti tanah yang baik. Apabila tanah timbunan berupa lapisan tanah pasir, maka tanah tirnbunan dapat lebih baik dari pada tahah aslinya. Perencanaan fondasinya didasarkan pada daya dukung tanah tirnbunan. Perlu diperhatikan apakah lapisan tanah dibarvahnya rnasih mampu menahan tekanan fondasi. 9.
Fondasi di atas perbaikan tanah
Apabila kita akan membuat fondasi langsung. Sedangkan tanah baik relative dalam, maka unfuk menghemat pembuatan fondasi perlu diadakan perbaikan tanah yaitu dengan menggali tanah yang jelek diganti tanah yang baik. Adapun ukuran galiannya adalah sebagai berikut, lihat Gambar 2.11. Bila lebar dasar fondasi : bl dan kedalaman urugan tanah : z, maka lebar dasar galian (b2) sebaiknya b1+2z,lihat Gambar 3.5. Daya dukung tanah yang diperhitungkan sebagai dasar perencanaan fondasi di atas tanah urugan adalah sebagai berikut:
2> o 1 sebagai Apabila o2
Apabila o
oI dasarperencanaan dipakai o2 dasar perencanaan dipakai
Gambar 3.5 Fondasi di atas tanah urugun
Badan Parputtakaan &
:"s
ProplnslJarrya
'
fiearsim i,
linu
ij
Rekayasa Fonclasi
18
3.2
TEKANAN YANG TERJADI DI BAWAH FONDASI
Tekanan maksimum yang tejadi di bawah fondasi akibat beban dari atas (beban fondasi) harus lebih kecil daripada daya dukung ijin tanah (o' < o). Kalau daya dukung ijin tanah terlampoi oleh tekanan yang
timbul, maka akan terjadi penurunan fondasi. Muatan-muatan yang bekerja pada fondasi antara lain:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Muatan vertikal sentris, yaitu muatan yang bekerja melalui pusat berat (titik bera, alas fondasi. Muatan terbagi rata (q ton/m2). Muatan vertikal exentris. Momen. Gaya horisontal, dan
Kombinasi antara muatan-muatan di atas (muatanl, 2,3,4, dan 5).
Berat fondasi dan berat tanah yang langsung di atas fondasi dianggap sebagai muatan vertikal. Anggapan-anggapan yang dilakukan dalam perencanaan fondasi adalah:
l. 2.
Pelat fondasi dianggap kaku sempurna, sehinga pelat tidak melengkung akibat adanya muatan. Besarnya tekanan pada tanah, pada setiap titik di bawah fondasi dinggap berbanding langsung dengan penurunannya.
3.
Tanah tidak dapat menahan tegangan tarik. Apabila dalam perhitungan ternyata ada tegangan tarik, maka tegangan tarik ini diabaikan.
3.3
TINJAUAN TEHADAP MUATAN YANG BEKERJA
3.3.1 Muatan vertikal (V) Apabilaberat vondasi dan berat tanah yang berada di atas fondasi diabaikan, dan V sentris maka penurunan yang akan terjadi "merata", tegangan yang timbul (o') juga rata, sehingga apabila,
IV:0
__+
V:
A .o atau
o:
V/A
Fondasi yang bentuknya simetris, maka pusat beratnya berada di tengah-tengah, sedangkan fondasi yang bentuknya tidak sentris pusat beratnya tidak di tengah-tengah, sebagai contoh sebagai berikut:
1.
Fondasi berbentuk trapesium yang simetris terhadap sisi kanan dan kiri, tetapi tidak semetris pada
sisi atas dan bawahnya, maka untuk mencari letak titik beratnya dapat dilakukan
dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut, lihat Gambar 3.6.
(t
\u,+zu"' r,=l -l,l' ' (3 ) b,+b,
3.1
(t,\br+2b, ' [3 ) b,+b,
3.2
F o n da s i Langstrng/Fondo
s
19
i D angkal
Selanjutnya lihat Gambar 3.6
k-b--+l
ff Gambar 3.6 Fondasi berbentuk trapesium
)
Fondasi berbentuk segi ernpat dan terpotong di salah satu sisinya, maka untuk mencari letak titik beratnya (titik o) adalah sebagai berikut lihat Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Fondasi berbentuk segiempat
:bxh
Luas fondasi sebelurn terpotong Luas potongan
Ar
Luas fondasi
A:Ar-A:
Statis momen terhadap sisi kiri
xo.A:Ar.xt -Az.xz Ar.x,
-'o Y--
-
Ar.x,
A
Statis momen tehadap sisi bawah
yo.A:Ar.yr-Az.yz 4,.1, - 4,.V. .)r'u 1'
--
----:--:--:-----
A
,A.2: b1 x
h1
Rekavosa Fondasi
Yang berarti bahwa letak sumbu x adalah
yo
sisi bawah, sedangkan letak sumbu y adalah xo dari sisi
kiri. 3.3"2 Muatan terbagi rata Jika fondasi mendapat muatan terbagi rata, dan apabila berat fondasi diabaikan maka dicapai hubungan o : q . Untuk fondasi yang mempunyai ketebalan sama, maka beban yang ada di atasnya dapat dianggap sebagai beban terbagi rata (q). Untuk penjelasan lebih lanjut lihat Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Potongan fondasi telapak Contoh Soal 1:
Diketahui
:
Suatu fondasi tergambar menahan beban
(P):
Hitung
:
30 ton
rl, hz:0,75 m, berat volume tanah: 1,60 ton/m3, berat volume pasangan :2,40 ton/m3. Ukuran fondasi 2 m x 1,50 m Tegangan yang timbul di dasar h1
1,20
fondasi
tersebut?
V%
t,,-
l
a,4m
l
B:2m
r
Penyelesaian: Cara I: Berat tanah di atas fondasi dan berat fondasi dianggap sebagai muatan vertikal. Muatan total yang berkerja pada fondasi (V) adalah beban dari atas (P) ditarnbah berat tanah di atas fondasi (V1) ditambah berat fondasi (Vz) atau
V:
P+
Vr
*
Vz
21
Fontla.s i Langsung/Fondasi DctngkoI
:2 mx 1,5 m :3 m2 Luas tampang kolom (A'):0,40 m x 0,40 m: 0,16 m2 Berat tanah di atas fondasi (V1) : A.hr .yt"nor, Luas dasar fondasi
Berat fondasi
(A) :
BxL
3.1,20.1,60:5,76ton A .hz . ypo, 3 .0,75 .2,40:5,40 ton
(V2) (V):
:30
ton + 5,76 ton + 5,40 ton:41,16 ton Tegangan yang timbul di dasar fondasi (o): V/A :41,16 ton/3 m2 :13,72 ton/m2
Muatan total
Cara
P+
Vr a Vz
II:
Tanah di atas fondasi dan berat fondasi dianggap sebagai muatan terbagi rata (q)
P
30 ton
q :
hl
o
f hz . Ypu. l,2O . I,60+ 0,75 . 2,40 : P/A+q .Yrrruh
3013
+ 3,72
:
1,92
+
1,80
:
3,72 tonlm2
13,72 tonlmz
3.3.3 Muatan vertikal sentris (V) bersama momen (M) Keadaan yang paling banyak dijumpai di lapangan adalah keadaan dimana fondasi selain menahan muatan vertikal (V) juga menahan momen (M).Sebagai dasar perhitungannya dapat dijelaskan sebegai berikut, lihat Gambar 3.9.
V
-+M
(Jt-cz Ganbar 3.9 Diagram tekanan di bawahfondasi
Rekayasa Fondasi
22
Keterangan:
01 02 :
tegangan yang timbut akibat rluatan vertikal (V)
tegangan yang timbul akibat mornen (M)
Tegangan yang timbul akibat muatan vertikal adalah:
o.1 V/A A : b*.b, o'1 V(b-.
by)
Tegangan yang timbul akibat morren (M) dapat dejelaskan sebagai berikut, lihat Gambar 3.10.
__--+M
i.bri
l"
Gambar 3.10 Diagram tekanan akibat momen
R: ll2 . (ll2 . b* . o2) . b, Ditinjau
1
m tegak lurus bidang gambar
R: 1/4 .A . oz a:b : 213 . 112.b* :
1/3 . b*
Momen terhadap titik o (Mo) adalah:
Mo
R.a+R.b
: R(a+b) a + b : 1/3 b* + ll3 .b*: 213 b* : R. 2l3b* ll4
.b*.by.oz . 2l3b*
116
.b*2.by . o,
Dangkal
F o nd u.s i Langsu ng/Fondas i
6.Mo
r'r
,
br'
b,
ol +02
c'
6
23
rrok
V6M t-
b*.b,
b,t.b,
M b.,.b, 1/6.b,'.b, V
:
J.J
A l/6.b*r.b,
-T-
-T----------------drdu
6
ot - oz
rrin
6M b,
b,
b*'.br_
6
MV 'nin b,'\* lG 'b: 'u-, ata.o o nin = A- lCiS
|
/
o-
6.b*2
3.4
.b, =wn
Lr!-
.
3.5
AW, jika
2 0 (nol). Jika o,.ln lebih kecil nol (negatif) , berarti terjadi tegangan tarik, karena tanah tidak bisa menahan tegangan tarik maka tegangan tarik ini diabaikan. Persamaan 3.5 berlaku
o,,,1n
3.3.4 Tegangan di sembarang
titik di bawah fondasi
putarannya Dicari tegangan (o) pada suatu titik pada jaran x m dari titik o (nol). M dapat positif (-) searah jarum jam (kekanan), dandapat negatif (\ ) putarannya berlawanan dengan jarum jam (kekiri). Selanjutnya lihat Gambar 3.I 1.
Gambar
3.ll
Diagram tegangan di bawah fondasi
Persamaan umum untuk mencari besamya tegangan pada jarak adalah sebagai berikut:
V
M.x
6F,,= .* A I,
dengan
Ir=l/12.br.b.,3
x rn dari
pusat berat fondasi
(titik
o)
24
Rekayosa Fonda.si
Untuk x diarnbil 112b*, maka:
V
-trl - A
U ..-.
M .1/ 2bx
1/12.by.b,3
Apabila putaran momen ke kanan, iraka
o,,op
terjadi pada tepi sisi kanan dan
o,,,in
terjadi pada tepi sisi kiri,
sehingga:
v M.1/ 2bx "ttt,k- -rA'l/12.b,.b,3 "iltttt
r
M.t / 2bx
A
l/12.b,.b,3
3.6
3.1
Jika terdapat muatan vertikal sentris (P sentris), molnen dan muatan merata (q), maka persamaan 3.6 dan persalraan 3.7 menjadi sebagai berikut:
P
M .1/ 2bx
P
M.r/ 2bx u lLq 4t
6-,.,r=-l ;*Q ,,,4 A l/12.b".b*t 6,i,, = j-
3.8
+q
3.9
3.3.5 Muatan vertikal (V) tidak sentris (exentris) Apabila ditemui suatu keadaan dimana resultante muatan vertikal tidak melalui titik berat luasan fondasi, maka akan terdapat exentrisitas (e). Dengan adanya exentrisitas tersebut, maka fondasi akan menahan momen yang besar M : V .e lihat Gambar 3.12.
M=V.e
in-l
Gambar 3,12 Fondasi dengan muatan vertikal exentris Adakalanya muatan verlikal lebih dari satu, yaitu Vr, Vz, dan seterusnya dengan exentrisitas sebesar e1, e2 dan seterusnya, lihat Gambar 3.13. Dengan demikian momen yang timbul akibat muatan vertikal adalah sebesar V1.e1 * Yz .ez
25
Fondasi Langsung/Fondasi Dangkal
V M
=tv:vr+vz
:rM:Mr+M2 :Vr .er *Vz.ez
Gambar 3.13 Fondqsi dengan dua muatan vertikal exentris
3.3.6 Muatan vertikal exentris dengan momen Apabila fondasi menahan beban vertikal exentris bersama dengan momen, lihat Gambar 3.14, maka besarnya exentrisitas dapat dicari dengan persamaan e : M/V. Harga exentrisitas (e) dapat positif atau
negatif.
r,
M:V.E e =M/V
ie ,.sl
I
Gambar 3.14 Fondqsi dengan muatan vertikal exentris dengan momen Berdasarkan persamaan 3.3 dan persamaan 3.4 untuk mencari besamya tegangan ektrim dapat dilakukan dengan persamaan:
r', A ll6.b_'.b,
o^,.-,* =' -eK*m
_V uekrrim
V.e
1r6.*.q
karena luas fondasi
6ektrim:i(r,
(A): b. . br, maka persamaan
(
,
di atas dapat dirubah menjadi:
, *)"*
oekt,i^=i(rrT) _v amak-
apabilaM: V. e,maka:
o.r)
ol'- 4 )
3.10
3.1
1
26
Rekavasa Fondasi
6,.=i(,
3.12
T) > 0 atau e <
116 b*. Apabila e> 116 b* maka akan menghasilk€Ill o6;n( 0 yang berarti bahwa sebagian tanah akan menahan tegangan tarik, sedangkan tanah
Persamaan 3.10 dan persamaan
3.1i berlaku untuk
o,.;n
tidak dapat menahan tegangan tarik. Selama resultante muatan vertikal (V) masih berada di daerah seperliga bagian dasar fondasi yang di tengah, maka tegangan yang timbul masih tegangan desak.Sepertiga bagian yang ada di tengah ini sering disebut dengan istilah teras, inti, kern, core, atav galih. Kalau V di luar teras, maka diagram tegangannya terdapat tegangan tarik, lihat Gambar 3.15, maka untuk perhitungan selanjutnya bagian tarik dianggap tidak bekerja (diabaikan), dengan demikian yang diperhitungkan hanya bagian desak (sepanjang x m).
ie .U3x, ,4a!+l Gambar 3.15 Fondasi menahan tegangan tarik R
/,
,M
0 bisa terjadi apabila
.o*u,^x
R:
ll2b*- 113 x 1l3x: ll2b*- e 3 (ll2b*- e) ll2
.o*u1r.x .b,
2V *.b,
2V b, .3(l / 2.b, - e )
V
Fondas i Langsung/Fondasi Dangkal
2V 3/2.by b,-3.b,
4V 3 by b,-6.bn --max :
27
e
e
4I/ 3.A-6.b,.e ^----:---- _---:-
Dalam keadaan ornak
:
6mak
:
o,nin
:
:, f l
0, akan diperoleh persamaan sebagai berikut:
v( b ) -l l+---r b.)
r( .v 2.-
I
3.14
A
3.3.7 Fondasi menahan beban vertikal bersama momen tegak lurus sumbu x Apabila suatu fondasi menahan beban vertikal bersama momen bekerja tegak lurus sumbu x lihat Gambar 3.16, maka dengan mengacu persamaan 3.3,3.4, dan persamaan 3.5 di atas didapat persamaan sebagai berikut:
tu #= rv
ucxt
I
I I I I I
lb,
A
6M b,.br.
atau
iv
1v
VII
vext
l"
VM
- A
[4/,
Syarat 6,rin)0atau e.,< J_
l/6
b.,J
Gambar 3.16 Fondasi menahan beban vertikal dan momen tegak lurus sumbu x Keadaan yang umum, momen bekerja pada dua arah yaitu arah sumbu x dan arah sumbu y. sehingga ada M* dan M, atau mungkin ada exsentrisitas yang berada di luar sumbu x dan diluar sumbu r yang berarti mempunyai dua exentrisitas e,, dan ey, sehingga akan timbul momen e*, selanjutnya
lihat gambar 3.17.
M*: V .e, dan My: \'
.
28
Rekayasa Fondasi
v I I
le*
--------l--
i--a Il,^ lt
t lv
x
I I
I I
I I I
Gambar 3.17a Fondasi menahan M, dan M,
Gambar 3.17b Fondasi menahan beban dengan e, dan e,
Apabila ditinjau tegangan yang tirnbul di dasar fondasi pada koordinat (x,y), maka tegangan yang timbul akibat beban verlikal V dan akibat monen (M) dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:
-c.\trtn-VA--Mr'* l,
-M,'Y
3.
I*
l5
dengan:
I :
Momen inertia bidang alas fondasi Momen inertia terhadap sumbu x : I* : Momen inertia terhadap sumbu y : Iy :
lll2 lll2
.b* .by3 .by .b*3
Tegangan extrim (o"*t.i.) terjadi pada titik dengan sumbu x dan y terbesar, yaitu pada sudut fondasi dengan x: Yrb* dan y : lzbr, dengan demikian didapatkan persamaan sebagai berikut:
V M. I/LT
M
-lxtrm A - W, t)
MQK-V A
, M, T, M*
T
-
W,
_VMyM, Inrn A w,
-
3.16
Wr
-
3.17
W,
w*
3.18
Kenyataan yang dapat ditemui di lapangan, benfuk fondasi tidak selamanya simetris dan berrnacam-macam yang bentuknya disesuaikan dengan kondisi bentuk lahan yang tersedia, sehingga bentuk fondasi dapat berbentuk huruf T, huruf L, segitiga, lingkaran dan lain sebagainya, lihat Garnbar 3.18.
29
Fondas i Langsung/Fondasi Dangkal
Bentuk
L
Bentuk
T
Bentuk Segitiga
Gambar 3.18. Macam mocam betukfondasi
Untuk memperrnudah penyelesaian masalah perencanaan fondasi, di bawah ini diberikan alur perhitungannya sebagai berikut:
1. 2. 3. 4.
Menghitung besarnya beban vertikal dan gaya horisontal. Menentukan letak titik berat luasan fondasi (titik o). Menghitung momen inertia terhadap sumbu x (I*), dan terhadap surnbu y (Ir). Apabila fondasi menahan gaya vertikal (V), momen mengitari sumbu x (Mx), momen mengitari sumbu y (My), maka besamya tegangan yang timbul dapat dihitung menggunakan persamaan 3.15 sebagai berikut:
-ertrtm
I*: Iy: I*:
v M,,.x M.v fr!.\r
A
i,
I,
ll12.b^.brt untuk ----> bentuk segi empat
lll2.br.b^'untuk
--->
bentuk segi empat
1136.b* .br' untuk
----y
bentuk segi tiga
3.3.8 Macam-macam muatan Sebagaimana alur perencanaan fondasi yang disampaikan di atas, muatan yang akan diterima fondasi merupakan parameter penting dalam perncanaan fondasi. Berbagai muatan yang ada, antara lain sebagai
berikut:
1. 2. 3. 4. 5.
Muatan mati/muatan tetap (dead load disingkat DL), termasuk muatan ini adalah berat sendiri konstruksi. Muatan hidup (bergerak)/muatan berguna (live load disingkat LL), termasuk muatan ini antara lain: orang, meja, kursi, kendaraan, dan lain sebagainya. Muatan angin (wind loaddisingkat WL). Muatan gempa (earthquakeload disingkat EL) Muatan khusus misal: gaya rem, gaya sentrifugal, pengaruh perubahan suhu, dan lain sebagainya (specific load disingkat SL)
Dalam kenyataannya beban muatan yang bekerj a pada fondasi merupakan kombinasi dari berbagai muatan. Kombinasi muatan tersebut antara lain sebagai berikut:
Rekavasa Fondasi
30
a. b.
Kombinasi pembebanan norrnal atau kombinasi muatan yang bekerja secara terus menerus merupakan kombinasi antara muatan mati dan muatan hidup. Kalau kombinasi pembebanan normal ini ditandai dengan notasi NL, maka NL: DL + LL Kombinasi pembebanan sementara (beban yang bekerja relatif singkat) dan muatan normal. Apabila kombinasi pembebanan ini diberi notasi TL (temporary loaQ, maka TL: DL +LL + WL atau
TL:DL+LL+EL
c.
Kornbinasi pembebanan khusus merupakan kombinasi muatan normal (NL) dan muatan khusus (SL) atau kombinasi muatan sementara (TL) dan muatan khusus (SL). Apabila kombinasi pembebanan khusus diberi notasi CSL, maka:
CSL: NL + SL atau CSL: TL + SL Dalam perencanaan fondasi, perhitungannya harus menyesuaikan dengan kombinasi pembebanan yang ada. Sebagai dasar pertimbangan dalam menentukan besarnya beban, di bawah ini diberikan beberapa macam beban sesuai dengan konstruksinya.
3.3.8.1 Muatan mati(dead loudlDL) Beban mati adalah semua beban yang berasal dari berat bangunan, termasuk segala unsur tambahan tetap yang merupakan satu kesatuan dengannya. Besamya beban mati bekisar antara 2l kglmz sampai dengan 2,20 ton /m3. Tabel 3.1 menunjukkan besarnya beban mati untuk bebagai jenis muatan.
Tabel 3.1 Bebqn mati pada struktur Besar Beban
Beban Mati
No I
Baja
7850 kg/m3
2
Beton befiulang
2400kglm3
3
Dinding pasangan
4
Dinding pasangan I batu
5
Pasangan batu bata
,70
todm'
5
Pasangan batu kali
2,00
-2,20
6
Bcban tanah
1,60
-
'7
Atap genting, usuk, dan reng
50kglm2
8
Kaca setebal 12 mm
30 kg/m2
9
Langit-langit + penggantung
20kglm2
10
Lantai ubin semen portland
24kglm2
ll
Spesi per cm tebal
2lkglm2
l2
Partisi
130 kg/m2
Yz
batu
250kglm2 450kglm2 ton/m3
2,00 ton/ml
Fo
n da.s
i Langsung/Fondas i Da n gkal
3l
3.3.8.2 Muatan hidup (live loadlLL) Beban hidup adalah semua beban tidak tetap, kecuali beban angin, beban gempa dan pengaruh-pengaruh khusus yang diakibatkan oleh selisih suhu, pemasangan (erection), penurunan pondasi, susut, dan pengaruh-pengaruh khusus lainnya. Meskipun dapat berpindah-pindah, beban hidup masih dapat dikatakan bekerja perlahan-lahan pada struktur. Beban hidup diperhitungkan berdasarkan perhitungan matematis dan menurut kebiasaan yang berlaku pada pelaksanaan konstruksi di Indonesia. Untuk menentukan secara pasti beban hidup yang bekerja pada suatu lantai bangunan sangatlah sulit, dikarenakan fluktuasi beban hidup bervariasi, tergantung dari banyak faktor. Oleh karena itu faktor pengali pada beban hidup lebih besar jika dibandingkan dengan faktor pengali pada beban mati. Beban hidup untuk lantai bangunan berkisar antara 125
- 800 kglm2,lihat Tabel3.2
Tabel 3.2 Beban hidup pada lantai bangunan Beban hidup pada lantai bangunan
Besar Beban
a
Lantai dan tangga rumah tinggal, kecuali yang disebut dalam b.
200kglm2
b
Lantai dan tangga rumah sederhana dan gudang-gudang tidak penting
125 kglm2
No
yang bukan untuk toko, pabrik atau bengkel.
Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, toko, toserba, restoran, hotel,
250kglm2
asrama dan rumah sakit. d
f
Lantai ruang olah raga
400 kg/m2
Lantai ruang dansa
500 kg/m2
Lantai dan balkon dalam dari ruang-ruang untuk pertemuan yang lain dari pada yang disebut dalam a s/d e, seperti masjid, gereja, ruang
400 kg/m2
pagelaran, ruang rapat, bioskop dan panggung penonton bo
Panggung penonton dengan tempat duduk tidak tetap atau untuk
5UU
kg/m'
penonton yang berdiri. h
Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam c
300 kg /m2
I
Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam d, e, fdan g.
500 kg/m2
j
Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam c, d, e, f dan g
250kglm2
k
Lantai untuk: pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan, ruang arsip, toko buku, toko besi, ruang alat-alat dan ruang mesin, harus direncanakan terhadap beban hidup yang ditentukan tersendiri, dengan minimum
400 kgAr2
I
Lantai gedung parkir befiingkat: untuk lantai bawah untuk iantai tingkat lainnya
m
Balkon-balkon yang menjorok bebas keluar harus direncanakan terhadap beban hidup dari lantai ruang yang berbatasan, dengan minimum
800 kg/m2 400 kg/m2 300 kg/m2
32
Rekayasa Fondosi
Feri Noviantoro (2010) Beban F{idup pada atap gedung, yang dapat dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil rninimurn sebesar 100 kg/m2 bidang datar.
Atap dan/atau bagian atap yang tidak dapat dicapai dan dibebani oieh orang, harus diarnbil yang menentukan (terbesar) dari:
l.
Beban terbagi rata air hujan, Wah : 40 - 0,8 a dengan o, : sudut kemiringan atap, derajat (iika u
>
50o dapat diabaikan).
wah
:
beban air hujan,
kglm2 (min. Wah atau2}kglm2).
2.
Beban tetpusat berasal dari seorang pekerja atau seorang pemadam kebakaran dengan peralatannya sebesar minimum 100 kg.
Pada perencanaan unsur-unsur struktur vertikal sepeti kolom, dinding, dan fondasi yang lremikul beberapa lantai tingkat, beban hidup yang bekerja pada n-rasing-masing lantai tingkat tersebut mempunyai
peranan penting dalam menentukan kekuatan. Dalam hal ini untuk memperhitungkan peluang terjadinya beban hidup yang berubah-ubah, maka untuk perhitungan gaya norinal (gaya aksial) dalam unsur-unsur struktur verlikal seperti kolom, dinding, serla beban pada fondasi, jumlah komulatif beban hidup terbagi
rata yang ditentukan, lihat tabel 3.2 dapat dikalikan dengan suatu koefisien reduksi yang nilainya
tergantung pada jurnlah lantai, lihat Tabel 3.3.
Tabel 3.3 Koefisien reduksi beban hidup komulatif No
Jumlah lantai yang dipikul
Koefisien reduksi yang dikalikan kepada beban hidup komulatif
I
I
1,0
2
2
1,0
J
-)
0q
4
1
0,8
5
5
0,7
6
6
0,6
7
7
0,5
8
8 dan lebih
0.4
I
I
I
3.3.8.3 Muatan angin (wind loadlWB) Berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983, muatan angin diperhitungkan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif (isapan), yang bekerja tegak lurus pada
bidang-
bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan positif dan tekanan negatif ini dinyatakan dalam kgl*, ditentukan dengan mengalikan tekanan tiup (velocity pressure) yang ditentukan dalam pasal 4.2 dengan koefisien-koefisien angin yang ditentukan dalam pasal 4.3. sebagai berikut:
Fon d a s i Langsu ng/F ondas i Da ngka
33
I
Muatan angin dianggap sebagai muatan yang bekerja tegak lurus pada bidang yang dikenai. Besarnya muatan yang diperhitungkan adalah sebagai mberikut: 1. Di daerah pedalaman (auh dari pantai) tekanan angin harus diambil minimum 25 kglm2 2. Tekanan amgin di laut dan ditepi laut sampai sejau 5 km dari pantai harus diambil minimum 40 .
Kg/m
3.
2
Untuk daerah-daerah di dekat laut dan daerah-daerah lain yang terdapat kecepatan angin yang dimungkinkan menghasilkan tekanan tiup lebih besar dari pada yang telah ditentukan di atas, tekanan tiup (p) harus diambil dengan persamaan sebagai berikut: ,,2
p=+ l6
1kg/mz
1
3.19
dengan:
p : V: 4.
tekanan tiup angin dalam kglm2 kecepatan angin dalam m/detik
Pada cerobong, tekanan tiup angin (p) ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
P:42,5+0,6h
3.20
dengan:
5. 6.
:
tinggi cerobong seluruhnya diukur dasar lapangan (m) Apabila dapat dijamin bahwa suatu bangunan terlidung efektif terhadap angin dari suatu Jurusan tertentu, misal oleh gedung-gedung lain, hutan pelindung, atau penghalang lainnya, maka tekanan tiup angin darijurusan itu dapat dikalikan dengan koefisien reduksi sebesar 0,5. Untuk bangunan tertutup dan rumah tinggal dengan tinggi tidak lebih dari i6 m, dengan lantai dan dinding yang memberikan kekakuan yang cukup, struktur utamanya tidak perlu diperhitungkan
H
terhadap muatan angin. 3.3.8.4 Muatan gempa (eatthquake loadlLL)
Muatan gempa dianggap bekerja mendatar pada suatu titik berat masing-masing unsur bangunan'Pada Pada unsur bangunan tertentu (misal leufel) muatan gempa dianggap diangap sebagai muatan vertikal' bangunan, muatan gempa dianggap bekerja pada sumbu-smbu utama'
Dalam perhitungan konstruksi fondasi beban angin dan beban gempa tidak boleh dianggan sebagai sendiribeban tang bekerja secara bersamaan, akan tetapi dihitung sebagai beban yang bekerja sacara (H) genpa gaya sebdiri. Kemudian ditentukan beban mana yang paling tidak menguntungkan. Besarnya pada masing-masing unsur diperhitungkan sebagai berikut:
H:o.G
3.21
Rekayasa Fondasi
34
dengan:
H:
gaya gempa
cr: koefisien G
gempa
: berat bangunan
Besamya nilai
1. 2. 3.
o,
akan dipengaruhi oleh hal-hal sebagai berikut:
Fungsi bangunan (ki) : 0,07 - 0,20 Letak daerah (segi geografis) k": 0,25 Tanah dasar fondasi (kJ : u: k1x ko x k1
0,60
-
-
1,00
1,00
3.22
Dilihat dari segi geografis, untuk perencanaan fondasi wilayah Indonesia di bagi dalam tiga daerah yaitu:
1. 2. 3.
Daerah I mempunyai keffisien gempa
:
1.00
II mempunyai keffisien gempa: 0,50 Daerah III mempunyai keffisien gempa: 0,25
Daerah
Untuk bangunan biasa dengan tinggi bangunan (h) < l0 meter, besar gaya gempa (H), dianggap o/oberat bangunan (G) yaitu: sama rata berkisar antara 1.00% s.d 2.00
H: 10o/oberat bangunan Daerag II, H: 5Yoberat bangunan Daerah I,
Untuk bangunan satu lantai dengan tinggi bangunan
< 6 meter, gaya gempa tidak perlu
diperhitungkan.
3,4 IANGKAH
PERHITUNGAN FONDASI
Langkah-langkah perhitungan fondasi dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1.
Denah dan ukuran ditentukan berdasarkan muatan normal dan diusahakan resultante muatan berimpit dengan pusat berat luasan fondasi. Kemudian dikontrol o' < o dan exentritas e < 1/6 b
o' :
o : b : e : 2.
tegangan yang timbul
tegangan ijin tanah lebar fondasi pada arah putaran momen. exentrisitas
Luas fondasi yang telah dihitung berdasarkan muatan nonnal, di kontrol terhadap muatan sementara, sehingga
3.
o'
I
lt/z o
.
Apabila terhadap muatan sementara ini o' > |t/z o, maka ukuran fondasi yang telah dihitungan berdasar rnuatan nonlal perlu dirubah (misal: ukurannya diperbesar).
Contoh soal2: Suatu fondasi dari kolom bangunan gedung, memikul kombinasi muatan sebagai berikut, lihat Garnbar di bawah,
Fondosi Langs ung/Fondasi Dangkal
35
hr= 0,80 m
h:* 0.75 m Jenis Beban
Muatan Normal
Muatan Darurat I
P
120 ton
120 tom
150 ton
8 ton meter
35 ton meter
30 ton meter
M
[
Tebal fondasi ditentukan
0,7 5
ton/m3, daya dukung tanah
ijin
:
II
2,5 ton/m3, berat volume tanah 1,6 kglcm2. Tentukan ukuran fondasi tersebut?.
m, berat volume beton (y6,)
o:
Muatan Darurat
(y1unuL)
:
1,70
Penyelesaian: Ukuran fondasi ditentukan berdasar muatan nonnal P : 120 ton, dan M Exentrisitas
e:
M,{P
: l8ll20:0,15
:
18 ton meter.
m
(titik nol) diletakkan pada 0,15 cm dari garis kerja P M merupakan muatan sentris.
Pusat berat fondasi dan
M 6
netto
Onetto:0-Q
q
:hr.yr*hz.yz :0,80 . 1,70 + 0,75 .2,50 :3,235 tonlmz
I:
1,6 kglcm2
Onerto
:
16 ton/m2
:O-Q
:
l6
- 3,235:
12,765 tonlm2
\Iencari luas dasar fondasi (A)
P t20 .{=-=-=9,40m2 6
ttero
12,765
Bila fondasi diatrbil bentuk bujur sangkar dengan sisi b, maka A
b
=3,06 m = 3,10 m
=
^li,qo
:
b2
atau b
:
JA
Rekayasa Fondasi
36
Dengan demikian luas fondasi (A)
:
l-l*,+ 3,10 m x 3,10
m: 9,61 r{> g,4lrn' ......OK
Kontrol terhadap muatan darurat I:
Pr M A
120 ton
35 ton meter
9,61m2
Bila berat tanah di atas fondasi dan berat berat fondasi
V
:
:
Pz, maka:
P1*P2
l20ton+A.q 120 ton +
9,6l m' .3,235 ton/mz
151,088 ton
,M : M+Pr.e 32 ton meter * 120 ton . 0, I 5 meter 50 ton meter Exentrisitas baru (e6)
e6 on,ok:
0,3309
: M/V:50
ton meter/151,088 ton
m< 116 b (:0,5167 m) ---> 6.e)
aman
r( ;lt*+l lI D,) rsr,088r. tf-t e,6t [
_t
6.0,3309)
:,ro
)
25,791tonlm2>l % .16 tonlri(24 tonlmz)
---+
tidak aman, maka: ukuran fondasi diperbesar
Fondasi Langsung/Fondasi Dangkal
(A):
Dicoba ukuran fondasi
v
:
37
3,25 m x 3.25
m: 10,5625 m2
Pr*Pz 120ton+A.q 120 ton + 10,5625 m' .3,235 ton/m2 154,169 ton
Exentrisitas baru
(e5): M/V:
e5
m< ll6b (:0,54167 m)
0,3243
c.ok:
50 ton meterl154,l69 ton
*aman
v (, 6e) lI.ll+. b,) I
t54,l69 ( t0,5625
(
,
6.0,3243)
t T-
|
3,25 )
23,3345 tonlmz< l% . 16 ton/rrtQ4 ton/m2) -t
Kontrol terhadap muatan darurat
Pr M A
arrrar
II:
150 ton 30 ton meter 10,5625 m2
Bila berat tanah di atas fondasi dan berat berat fondasi
V
--|
:
:
Pz, maka:
P1+P2
l50ton+A.q 150 ton
+
10,5625
m' .3,235
ton/mz
184,169 ton
>M : M*Py.e 30 ton meter
*
150
ton. 0,15 meter
52,50ton meter Exentrisitas baru
(e6): M/V :52,50 ton meter/l84,169 ton
e5
m< ll6b (:0,541677 m) ----}
0,2850
aman
v ( 6.e) 6.ok: -ll+, rI b-)
I
( 184.t69 'llt,l
10,5625
[
,
rT-
6.0.28s0\ |
3,ZS )
26,6102 ton/mz< l% . 16 ton/m2 (24
tonk*) ---+
tidak aman, maka: ukuran fondasi diperbesar
Rekayasa Fondasi
Dicoba ukuran fondasi (A)
-
:
3,50
n-r
x 3.50 m: 12,25
m2
| r2 rD1 rD
150ton+A.q 150 ton + 12,25 m' .3,235
tonlmz
189,6287 ton Exentrisitas baru
(e5): M/V :52,50 ton meter/189,6287 ton
e6
m<
0,2768
116
b (:0,5833 m) ----y aman
v ( +.6.e\ 6-uL ;lf rI b,)
I
189.6281(, e.O,ZlOZ\ 1225 ['- \s ) 22,8253 ton/m2
aman
6.in:
v ( 6n) b-)
;ll-. lI
I
t89.6287 ( O.O.ZteA\ : '":"::'l t- " "'"'"" | : s.t344ton/m2> 0 ---| aman ( t2.2s 3,5 ) Dengan derrikian ukuran fondasi dipergunakan 3.50 m x 3,50 m
3.5
PERENCANAAN FONDASI DENGAN BENTUK TAK SIMETRIS
Sebagaimana telah disampaikan di atas, bahwa fondasi tak simetris bentuknya dapat bermacam-macam.
Ketidak simetrisnya bentuk fondasi lebih disebabkan karena kondisi lahan yang tidak memungkinkan untuk dibuat fondasi yang simteris, sebagai contoh lahan dimana fondasi akan dibuat berdekatan dengan bangunan lain, sehingga tidak mungkin dibuat fondasi dengan bentuk simetris, lihat Gambar 3.19. teropotong karena ada bangunan lain
teropotong karena
terpotomg karena
ada bangunan lain
ada bangunan lain
I
I
m (a)
(b)
Gambar 3.19 Fondasi tak simetris
(c)
i
Fo ndo.si
Langsung/Fondasi Dangkal
39
Kesamaan cara dalam merencanakan ukuran fondasi tak simetris seperti gambar
di
atas dengan
menerencanakan fondasi dengan bentuk simetris adalah mengusahakart agar resultante muatan (R) berimpit dengan titik berat luasan fondasinya, dengan maksud agar tegangan yang tombul (o') terbagi secara merata (P/A). Untuk keadaan yang umum, besarnya tegangan yang timbul dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 3.14 sebagai berikut:
-cxtrtm
f
M,,.x M..v
IJLf,J
A-
Iy
Ir
syarat yang harus dipenuhi adalah tegangan maksimum yang timbul harus lebih kecil dari tegangan tanah
atau
omak
ijin
)o
o''in( 0'00 dan
i. 2. 3. 4.
Mencari titik berat luasan fondasi (titik o). Membuat salib sumbu melalui titik o (sumbu x dan sumby y). Mencari momen yan mengitari sumbu x (M-) dan momen yang mengitari sumbu y (Mv) Dalam mencari M^ dan Mr, jika berat fondasi dan berat tanah di atas fondasi diperhitungkan sebagai muatan merata, maka berat fondasi dan tanah di atas fondasi tidak menambah besamya momen, sehingga untuk mencari besamya tegangan yang timbul dapat digunakan persamaan sebagai berikut:
v M,,.x Ma .v/ ln
"exrrim =--l_--!-1 -
O-
!,
I,
Y
Contoh Soal 3: Diketahui suatu fondasi dengan ukuran seperti tergambar di bawah. Muatan pada kolom fondasi = 0,75 m, berat volume beton (y5.1on):2,50 ton/m3
:275 ton,tebal
40
Rekayasa Fondasi
Pertanyaan: Hitung tegangan maksimum (o*up) dan tegangan minimum (o,,in) yang terjadi, dimana letaknya. Penyelesaian: Luas fondasi
(A): A, - ,A.2 (3rn x 3m) -
(0,5m
x 1m) :
8,50 m2
Mencari titik berat luasan fondasi (titik o): misal titik berat fondasi (titik o) terletak pada xo m dari sisi kiri, dan yo m dari sisi bawah, maka: x2
ry
TT
xo
4,.x,-A^.x.
A x xt
'd
;i :I
o
yl
yo
"A _
9.1,5-0,5.2,5 8,50
1,441m
y2 .)/o
A' .1'
-
B
A
9
:
- Ar .l,
.t,s -0,s .2,7s 8,50
1,426 m
(titik o') terhadap pusat berat muatan (titik o) terdapat exentrisitas :0,074 ey m
Pusat berat fondasi
m, dan
Muatan vertikal (V) terdiri atas muatan dari atas (P1) dan berat fondasiyang besarnya: Muatan dari atas Berat
fondasi
P1:275 ton
P2 V M* : M, : I^
8,5 . 0,75
.250:15,9375 ton
Pr + Pz: 275
ton+ 15,9375 ton:290,9375 ton
0: P1 .€* * Pz . 0 : P1
.er*P2.
Ut2 .3.
33
275 .0,074+ 15,9375. 0:20,350tonmeter 275 .0,059 + 15,9315
+ 3 .3 . (0,074)2 0,5 . | . (1,324)2
-lltz .1. (0,5)'-
.0: 16,225 ton meter 6,799284 ma - 0,907738 ma 5,891546 ma
Iy
Ut2 .3. 33 + 3 .3 . (0,059)2 -U12.0,5. (1)3-0,5. I . (1,059)2
6,781329 ma - 0,602407 ma 6,178922 ma
Ditinjau titik A, B, dan titik C Koordinat titik A (+1,559 ;+1,074) Koordinat titik B (-1,441 ; - 1,426) Koordinat titik C (+0,559;+1,084)
sebesar: ex
:
0,059
F on d ct s i L an gs un g/F
angkal
41
290,937s t6,225.1,5s9 20,3s0.1,074
o,
:
vp
ndas i D
V M.,.x M .v A- I) I*
o ettri.
--
o
8,5
f_
6,178922
5,891s46
34,22794t + 4,093719 + 3,709053:42,030713 tonlm2
290,9315 16,225.1,441 20,3s0.1,426
"
:
8,5 34,227 941
6,178922 -
3,7 83867
-
5,891546
4,925 549
:
25,518525 ton/m2
290,937s 16,225.0,559 20,350.t,084
" :
8,5
T-
6,178922
5,89t546 34,227941 + 1,461851 + 3,744246:39,440044 ton/m2
Berdasarkan perhitungan di atas dapat diketahui bahwa tegangan maksimum terjadi di ttitik A, sedangkan tegangan minimum terjadi di titik B.
3.6 I
.
SOAL-SOAL
Suatu fondasi plat kaki berukuran 1,5 m
x
1,5 m, diletakkan pada suatu lapisan tanah lempung yang
homogin. Dari uji tekan bebas terhadap tanah tersebut didapatkan qu: 1,80 kg/cn2. Berat volume tanah: 1,65 gran/cm'. Dasar fondasi terletak pada kedalaman - 1m dari muka tannah, lihat gambar di bawah:
Pertanyaan:
a. b.
Berapa besarnya daya dukung ultimit fondasi tersebut? Berapa beban P yang diperkenankan, apabila faktor keamanannya: 2
Suatu fondasi bujur sangkar berukuran 1.,7 5 m x 1,7 5 m, dasar fondasi diletakkan pada kedalaman 1,5 m dari permukaan tanah. Tanah di bawah dasar fondasi berupa tanah kohesive dengan qu: 2 kglcm2, berat volume tanah
:
1,68 gram/cm3
/1
Rekayasa Fondasi
Pertanyaan:
Berapa daya dukung tanah yang diperkenankan apabila angka keamanan fondasi
3.
tersebut:2
Suatu fondasi plat berukuran 2 mx 2 m, dasar fondasi diletakkan pada kedalaman -1,75 m dari pennukaan tanah. Dari hasil test laboratorium terhadap tanah dasar menunjukkan bahwa berat volume tanah: 1,65 gran/cm3, sudut gesek dalam
(O):20",
dan kohesi
(c):
1 kg/cm2
Pertanyaan: Berapa muatan yang diperkenankan pada fondasi tersebut?. 4.
Suatu fondasi plat berukuran 1,5 m x 1,5 m menahan beban sebesar 30 ton dengan posisi beban sepertti tergambar. Hitung faktor keamaan fondasi tersebut jika diketahui bahwa berat volume tanah : 1,60 ton/m3, qu:2,2kglcmz.
5.
Suatu fondasi plat berukuran 1,5 m x 1,5 m, dasar fondasi diletakkan pada kedalaman -1,20m dari permukaan tanah. Fondasi menahan beban eksentrik sebesar 25 ton pada titik A (lihat Gambar). Tanah dasar terdiri atas tanah kohesive dengan sudut gesek dalam
(0):0".
c:
1,1 kglcmz, berat volume tanah
Berapa angka keamanan fondasi tersebut?.
:1,7
gran/cm3,
Fonda.t
i Langsung/Fondasi Dangkal
43
* 6.
Sebuah fondasi segi empat terletak pada lapisan tanah lempung. Dari hasil percobaan tekan bebas (unconfined compressive strength) menunjukkan bahwa qu : 1,80 kglcm2. Dasar fondasi diletakkan
pada kedalaman 1,5 Gambar di bawah:
m di bawah permukaan tanah dan meneruskan beban
P:50
Berat volume tanah :
sebesar 50 ton, lihat
ton
k---L--;
1,67 torVm3, dari hasil test tekan bebas didapat ukuran fondasi tersebut, apabila dipakai angka keamanaan -.)
qu: 2,1 kglcm2. Tentukan
Fondasi plat tergambar berkuran 2 m x 2 m, menahan beban vertikal : 30 ton, menahan gaya horisontal H : 2 ton dan menahan momen sebesar M : 10 ton meter, berat fondasi dan tanah di atas fondasi W:20 ton, daya dukung tanah ijin c: 1,2kglcm2
P:30
{
ton
Pertanyaan:
a. b.
Gambarkan diagram tegangan pada bidang kontak antara dasar fondasi dan tanah dasar?. Berapa besarnya faktor keamanan terhadap bahaya guling?. -oo0oo-
-dsilsffi
\
..BAB 4 )
t0ll[[sl
IlEllGAll l(Alfi
GABU
llGAll
Fondasi kaki gabungan adalah bentuk fondasi yang menggunakan satu plat kaki untuk menahan secara bersarna-sama dua kolom atau lebih. Ada dua alasan penggunaan fondasi kaki gabungan yaitu:
1. 2.
Jarak kolomyang terlalu dekat, Luas tanah tempat membangun fondasi terbatas (misal berbatasan dengan milik orang lain).
Bentuk-bentuk fondasi kaki gabungan yang banyak ditemui di lapangan antara lain seperti berikut, lihat Gambar 4.1.
E
E a. Bentuk segi empat
Gambar
4.lt
Bentuk segi emPat
b. Bentuk trapesium
Gambar 4.lb Bentuk trapesium
ffi +rb
ill 1t$:
&
Sflfit&i-{ w^ Propinsl Jayya ?ii:,,i1
Rekayasa Fondasi
46
c. Bentuk T
Gambar 4.lc Bentuk T
d.StraP Footing
Gambar 4.1Bentuk Strap Footing Dapat juga satu deretan kolom ditumpu oleh fondasi, sehingga menjadi fondasi seperti dengan " c o nt inous F o o t ing ", lihat G ambar 4.2.
ini
disebut
Gambar 4.2 "Continous Footing", Sebagai dasar perencanaan fondasi kaki gabungan adalah mengusahakan agar oleh muatan normal diperoleh keadaan dimana titik berat resultante muatan berimpit dengan titik berat luasan fondasi.
Adapun cara perencanaan fondasi kaki gabungan adalah sebagai berikut: bentuk dan ukuran fondasi ditentukan berdasarkan muatan nortmal, dengan ketentuan titik berat resultante muatan berimpit
Fondasi dengan Kaki Gabungan
titik berat luasan fondasi. Tegangan yang timbul (o') harus lebih kecil dari daya dukung tanah ijin (o') atau o' { o. Apabila dalam merencanakan fondasi memasukkan beban sementara (muatan darurat), maka tegangan yang timbul dapat lebih kecil dari lYz o, atau dapat ditunjukkan dengan o'< tYz o. dengan
4"1 DITINJAU
FONDASI KAKI GABUNGAN BENTUK SEGI EMPAT Pz
Fondasi kaki gabungan dengan bentuk segi empat (Gambar 4.3) dapat digunakan apabila pada kolom yang menahan beban yang besar, luas tanahnya cukup memadai, dalam arti apabila dalam perhitungan perencanaan membutuhkan ukuran fondasi yang lebih lebar/panjang tanahnya masih mencukupi. I I t
I I I
tr
Misal P2> P1, maka pada daerah P2, fondasinya harus dapat diperbesar tanpa terkendala oleh kondisi luas
E] !
t
,
lahan yang tersedia.
Gambar 4.3 Fondasi kaki gabungan Resultante muatan (R) merupakan jumlah muatan yang ada, sehingga R resultante muatan ini bekerja pada pusat berat luasan fondasi (titik 0).
:
Pr
*
Pz, dan diusahakan agar
Misal telah ditetapkan bahwa Jarak antara sisi
kiri fondasi sampai ke kolom
l:
Jarak antara sisi kanan fondasi sampai ke kolom
zt,
2:
zz,
R terletak pada jarak r1 dari kolom I (Pr) dan pada jarak 12 dari kolom 2 (Pr), dan jarak antara kolom I dan kolom 2: r, maka besarnya 11 dapat dicari dengan persamsaan sbagai berikut:
.R L:2
P".r (a1 +
r1)
4.2
atau:
.R
P,
.r
L:2(a2*r2)
4.4
Kemungkinan-kemungkinan yang akan ditemui di lapangan, ketika merencanakan fondasi kaki gabungan adalah sebagai berikut:
Rekayasa Fondasi
kiri fondasi sampai ke kolom (a1) harus diperpanjang, maka apabila aldiperpanjang,
1.
Jarak antara sisi
2.
lebar fondasi (B) kelihatan sepit, sehingga kurang baik. Berdasarkan kemungkinan 1), maka ukuran a (a1 dan a2) diberikan batasan sebagai berikut:
a
r (arak antara kolom).
Kalau persyaratan di atas 2) tidak dapat dipenuhi, maka perlu dipikirkan tentang pemakaian fondasi dengan bentuk yang lain. 4.
Jika selain muatan vertikal (P) juga bekerja momen (M), lihat Gambar 4.4, maka berlaku persamaan sebagai berikut:
R:p1*p2 Statis momen terhadaP
P1
R.rr:Pr.0+P2.r*Mr+M2 M,+ M, ,l- R.0+P,+ R
Gambar 4.4 Fondasi kaki gabungan menahan
PdanM
5.
Jika setelah luas fondasi direncana berdasarkan muatan normal, kemudian diadakan pengecekan ijin berdasar muatan darurat, maka tegangan yang timbul dapat lebih kecil dari l% kali tegangan tanah, atau: o < lt/z c Besarnya tegangan yang timbul dapat dicari dengan menggunakan persamaan 3.10 sebagai berikut:
6ekt,i,=i(r.T) Contoh soal4: Diketahui suatu fondasi kaki gabungan seperti tergambar, daya dukung tanah ijin volume beton: 2,5 tonlm3
:
1,5 kg/cm2, berat
49
Fondasi dengan Kaki Gabungan
Dasar fondasi diletakkan pada '- 0,6 m dari muka tanah, lebar kolom = 0,4 m
Adapun muatan yang bekerja adalah
sebagai
berikut (lihat tabel di bawah)
(ton)
Jenis Muatan
P1(ton)
Muatan mati
54,50
70,50
Muatan hidup tereduksi
20,50
40,50
4t
8l
Muatan hidup penuh
Pz
Dengan adanya gempa, maka pada kolom satu timbul momen M;22,50 ton meter, pada kolorn 2 timbul Mz =33.50 ton meter yang arahnya kekanan (searah jarum jam), Rencanakan dan gambarkan ukuran fondasi tersebut?. Muatan
norrnal =
I : Muatan darurat II : Muatan darurat
muatan mati + muatan hidup tereduksi, sehinggtl Pr = 75 ton dan
Pz
Muatan mati + mutan hidup penuh, sehingga Pr :95,50 ton , dan
P2
-- l5l "50 ton. .. Muatan normal + momen, sehingga pada kolom I bekerja Inuatan P1 75 Ir.rtt
Penyelesaian: Perencanaan fondasi dihitung berdasarkan muatan normal:
Pq R : q : o
75 ton dan P2 = I I Pr +Pz:75 ton+ 1,50 kg/cm2
:
ton.
lll ton: 186ton
15 ton/m2
15 ton/m2
Letah R terhadap
P1:
tt:
I
0,60meter .2,5tonlm3 = 1,50 ton/mz
onetto o - q:
R.rr :
P1
-
1,50
.0+P2.r
Pz'r R
+==
=-lllton.
3,28meter
ton/m:
13,50 ton/m2 '
Rekayasa Fondasi
50
Fondasi direncana dengan bentuk segi empat, maka:
L
2(a1+r) 3,28):
2 (0,20 +
=
6,96 meter
7,00 meter
Luas fondasi yang diperlukan (A) adalah:
6
R
186
neuo
1
A L =
3,5
13.7',778
6,96
2,00 meter
Dengan demikian ukuran fondasi dipakai B x L
'*l '-il l+ I
Ef
Chek terhadap muatan darurat
Pl P2 q : R :
l:
95,50 ton 151,50 ton 1,50 tor/m2
Pr+ Pz
:
Letak R terhadap
95,50 + 151,50
:247 ton
P1
P, .r
.R
frL
151,5.0.5,50 247
=
3,373 m
Letak pusat berat fondasi (titik o) terhadap 0,2
:
Exentrisitas ( e
):
:712
-
P1
3,30 meter 3,373
- 3,30:0,073 meter
:
2 meter x 7 meter
5l
Fondasi dengan Kaki Gabungan
R (. 6.e) 6n'ok=7['* q).'
(t+ 6* ,. =U -ma* 7x2\
:
6'0'073')+
7 )
2O,246tonlm2< l%
t,5o
o ijin = 22,5 tonlm2 ------)
aman
Chek terhadap muatan danxat2'.
Pr 75 ton P2 111 ton : Mr 22,50 ton meter Mz 33,50 ton meter q : 1,50 ton/m2 Pr+P2:75+lll:186ton R Letak R terhadap
P1
R.rr: Pr.0+P2.r*Mr+Mz P..r+M,+M, R
lll
5,50 + 22,5 + 33,5 186
3,583 m Letak pusat berat fondasi (titik o) terhadap
:712 - 0,2 : 3,30 meter Exentrisitas ( e )
R
6'ak=7 6,ok=
:
4.2
:
3,583
(. o.e) [t* q )*'
-
3,30
:
P1
0,283 meter< 1/6.8
(.
60,4)*r,so r, ['+-7 ) 186
1g,0g ton/m2< l%
a ijin:22,5 ton/mz
aman
--1'
DITINJAU FONDASI KAKI GABUNGAN BENTUKTRAPESIUM
Bentuk trapezium (Gambar 4.5) digunakan, apabila ruangan meneruskan beban P besar terbatas, misal P2>
di tempat fondasi yang kolornnya
P1
{3{.. {L
.:i
;b
j l
RekaYasa Fondasi 52
t
R lebih dekat dengan P2 atau lebih dekat dengan muatan yang besar. Bentuk fondasi seperti tergambar menggambarkan bahwa tanah di
I
Dalam
I
sebelah kanan fondasi terbatas.
*L----
perencanaan fondasi, R diusahakan melewati pusat berat fondasi (titik o)
r+
laz
Gambar 4.5 bentuk traPesium Masalah yang harus diketahui adalah: resultante muatan ( R ) Berapa ukuran 81, berapa ukuran 82, dan dimana letak dengan bentuk simetris bagian atas dan bawah, dapat
Titik berat bidang trapesium
dicari
dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut: maka sumbu x berada di tengah-tengah, sedang Karena bentuk trapesium simetris bagian atas dan bawah' sebagai berikut: untuk mencari letak sumbu y dapat digunakan persamaan xl
x2
I J
4.5
,.(u,*'u,) B,+8, I
I
)
B,\
4.6
.1,(28,* J \ B,+8, )
Sesuai Gambar 4.5, panjang fondasi
(L) dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:
L:r*?4*O,2
4.',l
a pada fondasi tersebut, maka: Resultante muatan merupakan jumlah muatan yang bekerj
P:P, *Pz momen tehadap Pl atau P2 atau Letak R dapat dicari dengan menggunakan analisis keseimbangan terhadap tepi By atau Bzsebagai berikut:
53
Fondasi dengan Kaki Gabungan
Letak R tehadap
R.12:P1
-t2-
Pz
adalah:
.r
P'.r
4.8
R
Letak R terhadap 82 berjarak x2 dengan x2: t2* @2 Fondasi harus sentris, artinya letak resultante muatan
(R) harus melalui titik berat luasan
fondasi
trapesium. Luas fondasi (A) yang diperlukan dapat diketahui dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Luas fondasi yang diperlukan
R
(A): 6
netto
Berdasarkan bentuk fondasi (trapesium), maka luas dasar fondasi dapat dicari dengan persamaan sebagai
berikut:
A:%.(Br+Br).L A = B,+8, L
2
g,
4.g
- B.
4.lo
g".L=?! B.,T, =24
Bila nilai pada persam
3'*, = t
aan 4.9 dimasukkan ke dalam persamaan
4.6, maka akan menjadi sebagai berikut:
2A Br*L
-Z*
T
3.x,
2A ^ 2A
3.x,
i-----+ it-
L L
2A
2A
L=B'
atau:
\ - 2A(3.x" "-ll B.=-l '
L
[r
4.11
)
Batas minimal lebar Br:
81 harus lebih besar atau sama dengan lebar kolom, atau dapat ditulis 81 > lebar kolom. Secara teoritis
jika:
xz: ll3. L, ini berarti bahwa bentuk luasan fondasi adalah segitiga, xz: ll2. L ini berarti bahwa bentuk luasan fondasi adalah segiempat.
Rekayasa Fondasi
54
Dengan demikian panjang x2 berinterval antara
ll3 <xz
dengan
l/3 sampai dengan t/z atat
dapat ditulis:
Br lebih besar atau sama dengan lebar kolom. Jika didapatkan Br< lebar kolom,
footing' maka perlu dicari alternatif bentuk lain, misal bentuk T atau strap Contoh Soal5: tanah ijin: 1,6 kg/cm2, berat Diketahui suatu fondasi kaki gabungan seperti tergambar, daya dukung volume beton: 2,55 tonlm3 Dasar fondasi diletakkan pada - 0,8 m dari muka
Drt
Pr
Mz
r=55m
tanah. lebar kolom
:
0,4 m
Adapun muatan yang bekerja adalah sebagai berikut (lihat tabel di bawah)
u
P1
Jenis Muatan
(ton)
Pz
(ton)
Muatan mati
55
71
Muatan hidup tereduksi
21
41
4l
8l
Muatan hidup Penuh
Dengan adanyagempa, maka pada kolom satu timbul momen :34 ton meter yang arahnya kekanan (searah jarum jam),
Mf
23 ton meter, pada kolom 2 timbul Mz
trapesium?' Rencanakan dan gambarkan ukuran fondasi tersebut dengan bentuk
normal Muatan darurat I : Muatan darurat II :
Muatan
: II2 ton' : muatan mati + muatan hidup tereduksi, sehingga Pr 76 ton dan Pz : ton' Muatan mati + mutan hidup penuh, sehingga Pr 96 ton , dan Pz: 152
I bekerja muatan Pt : 76 ton dan momensatu(M1):23tonmeter,danpadakolomduabekerjaPz:112ton'dan Muatan normal + momen, sehingga pada kolom momen dua
(M2):34 ton meter,
Penyelesaian: Perencanaan fondasi dihitung berdasarkan muatan normal:
Pr :76tondanP2: 112ton. R : Pr * Pz:76 ton + I 12 ton :
188 ton
_r.i
Fondasi dengan Kaki Gabungan
q :0,80 meter .2,5 ton/m3 :Zlon/mz o : 1,60kglcmz = 16 ton/mz onerto= o - q : 16 ton/m2 - 2 tonlm : 14 ton/mz Letah R terhadap
.
P1:
R.rr: Pr.0+P2.r r,,R: P, .r -
112.5,50 . 3.276 m 188
=
t2 = R-r, --- :5,50m -3,276m=2,224m x2 : rz* az:2,224 6* 0,2 tn:2,424 m Luas fondasi yang diperlukan (A) adalah: 188 :13,428m2 A-- R : -:--
ttetto 14 ar * r * az:0,2 m* 5,50 m + 0,2 m:5,90 m 6
L:
Untuk selanjutnya dengan persamaan 4.11 dicari besarnya nilai B1:
[i:. , =2! L [Z -,))
B.
B. _2.13,428
'
(t.2,+Zq _r)
5,90 [ 5,90 )
= 1,058 m> 0,4 m (lebarkolom) ....... OK Lebar Bz dicari dengan menggunakan persamaan 4.9 sebagai berikut:
B.=24 .L -8, B"" -2'13'428 -1,058 590
:3,493 m Berdasarkan hasil hitungan di atas, maka ukuran fondasi adalah:
B1 :1,058m=1,10m Bz =3,495m=3,50m
L
:5,90 m
/
r $
Rekayasa Fondasi
56
Chek terhadap muatan darurat
P1 P2 : q = R=
l:
96 ton 152 ton
2
ton/m2
Pr+ P2 :96
+
152 = 248 ton
Letak pusat berat traPesium: Letak pusat berat luasan fondasi terhadap sisi kanan dicari dengan menggunakan persamaan 4.6 sebagai berkut:
t
, (za,+ar) 3 [ B, +Bz )
X2
-.L,1
X2
!,
X1 =
L -xz
3
|
t,to+:,so') l,l0 +3,50 )
no.[2.
\
: r,or, -
5,90 m -2,437 m 3,463 m
Momen terhadap pusat berat luasan fondasi (titik o)
Mo:
ar)} + P2. (x7- a2) 96. {-(3,463-0,20)} + 152.(2,437 -0,20) - 313,248 + 340,024
Pr . {-(xr
-
26,776 ton meter
R
6^ok=7*
MU
,,
*n
:
M"
57
Fondasi dengan Kaki Gabungan
&=3'50m
xl
= 3'493 m
I.,
Io*A.x2
Io
1112 .by.b*3
Io
l136 .by.b"3 untuk fondasi bentuk segi tiga'
Iy
Ut2 .1,1.0 .5,93 ( 1, 0. 5,90) (2,9 5 -2.$T2
untuk fondasi bentuk segi empat
1
2.1136.1,20 .5,93 2.1 I 2.1,20. 5,90.( 1 I 3 .5,90-2,437)2
A A
: : : :
18,826 m 4 1,708 m 4 73,692 m
:
35,792 ma
4
11566
4 mr
%.(8,+82).L %. (1,10
+ 3,50). 5,90: 13,57
m2
Tegangan yang timbul pada tepi kanan dan tepi
R
okoron=
- Ranan
kiri
(opunun
dan oti,i)
M,,.x
I, A,+--;-+q
248 26,776.2,437 13,57
.^
35,792
:18,275+1,823+2 :22,098 ton/m2< lt/z.oijin:l% .16:24 tonlm2 ... '..
R M,,.X Okiri =-:---Tui 1, A
aman
Rekayasa Fondasi
J8
248 26,776.(-3,493) , .
ktrt =-T-=13,57
,;,.. -
: :
-2,613 + 2
18,275 17
-
35,792
,662 ton/m2> 0
<
lt/z.oiiin:24 tonlm2 ... '. ". aman
Chek terhadap muatan darurat2:
76 ton P1 112 ton P2 M1 23 ton meter 34 ton meter Mz : q 2 tonlm2 : Pi*Pz:76+ll2:188ton R 13,570 mz A 3,493 m Xy 2,437 m x2 Iy 5,792 ma Momen terhadap pusat berat luasan fondasi (titik
Mo :
o): M,
Pr . {-(x, - ar)} + Pz .(xz- ur) + M' +M, 96. {-(3,463-0,20)} + 152 . (2,437 - 0,20) + 23 + 34 - 313,248 + 340,024 + 23 + 34 83,776 ton meter
R
tf 6, -Kdndn=-T-Tq A
M,,.x l,
_ I88 +83,716.2,437 (T - Kanrn 8,57 35,792
+1
14,956+5,704+2
22,66 ton/ m'
. . . ..
aman
P M.x A I,
6r,_, --+-tQ
-
r88
kttt B,5i
14,956 8,82
83,776.(-3,493)," |
--
L
35,792
-
8,175+ 2
I torVm'>O
24
tonJ m2
..
.' . ... aman
59
Fondasi dengan Kaki Gabungan
4.3
DITINJAU FONDASI KAKI GABUNGAN BENTUKT Prinsip hitungan untuk fondasi kaki gabungan bentuk T (Gambar 4.6) sama denganfondasi
kaki gabungan bentuk trapesium.
A : Br .Lr +Bz.Lz L :L1*L2 Lz :L-Lr Lr :L-Lz A :Br.Lr+82.(L-Lr) A =Br.L+(Bz-Br).Lz
I Gambar 4,6. Fondasi kaki gabungan bentuk T t_
R c N",to
R= 4+
P2
6Nutto=6-Q Q=ht.\po, Cara perhitungan:
Misal diketahui Akan dicari
: I
L, R, x2, dan A 81, 82, L1, danL2
Dilakukan dengan cara "trial and error"
Trial Br, dan 82 maka akan didapat L1 Trial 81, dan Lr maka akan didapat 82 Contoh Soal 6: Diketahui dua buah kolom dengan jarak as - as kolom : 5,50 m, kondisi lahan sebelah kiri dan sebelah kanan fondasi terbatas pada tepi kolom. Tebal plat fondasi 0,65 m, permukaan fondasi rata dengan permukaan tanah, lihat Gambar di bawah. Ukuran kolom masing-masing 0,38 x 0,38 m' dan beban yang bekerja sebagai berikut:
/
Rekayasa Fondasi
60
(ton)
Baban
Pr (ton)
Tetap
75
lll,7
Darurat
76
112,7
Daya dukung tanah Uin (o)
:
Pz
Mr (ton meter)
M2 (ton meter)
22
32
1,4 kglcm2 ,berat volume pasangan (beton)
:
2,4 ton/m3
Rencanakan fondasi tersebut dengan bentuk T
Penyelesaian:
: Pl :75 ton P2:lll,7ton Muatan darurat : Pl :76 ton,Ml :22 ton meter P2 : 112,7 ton,Mz:32 ton meter
Muatan normal
Fondasi direncana berdasarkan muatan normal
lll,7 ton: 186,7 ton 0,65 m .2,4 ton/m3 : 1,56 ton/m2 l,4kglcmz : 14 ton/m2 onetro o - q : 14 ton/m2 - !,56 ton/m2 -- 12,44 ton/m2
R q o
Pr +
:
P2:75 ton +
Df .you, :
Luas dasar fondasi
(A): - i- =,='ll'' 'ol u : 6 12,44 ton / m'
15 m2
nerro
Direncanakan fondasi kaki gabungan berbentuk T sebagai berikut:
A:Br.Lr+Bz.Lz Dicoba 81
82 :3,5
L
:
1,5 m
m
=5,5*0,38 :5,88 m
Fondasi dengan Kaki
A 15
Br.L+(Bz-B,).Lz
:
1,5.5,88+(3,50- 1,50)'L2
- (1,5.5:.8.8) = 3,09 m 3,50 - 1,50 L-Lz 15
L,' Lt
61
Gabungan
: :
5,88 m
-
3,09 m
2,78m
Diambil ukuran fondasi sebagai berikut: Lr:2,78 m iLz = 3,10 m v
= = Az : : A : : =
Ar
"-.o,
|
,.;;'iA'
i
'-- l, i*r"
Keseimbangan momen terhadap sisi kanan:
X1 :'A.Lr+Lz:Y2.2,78+3.10:4,49m x2 :%.Lz=%.3.10:1,55 m 4,17 .4,49 +10,85 .1,55 + Ar.x, = 2,36 m x. '-o Ar.x, l5,oz
A
d1 : 3.2 :
t/z.Lr+ (Lz-x") =Y2.2,78 + (3,10 -2,36)=2,13m Xo - /r.Lz= 2,36 - % .3,10: 0,81 m
L,'+ At . atz + lll2 .Bz.Lz3 * Az. az2 llll.t,5m. (2,78m)3 + 4,l7nf . (2,13m)2 + ll 12. 3,5m.(3,10m)3 + 10,85m2 . (0,81m)2
lll2.\.
ly
[v=
2,685 + 18,918 + 8,689 + 7,1 18 37,410 ma
+ (ll2.L1 3,33 m
br
a1
bz
a2
=
-
0,3812):2,13 + (ll2 .2,78 * 0,3812)
+ (l 12.L2 - 0,3812) 2,17 m
:
0,8
I + (l 12 . 3, I 0 *
0,3812)
Br .Lr 1,5
.2,78:4,1'7
mz
Bz,Lz 3,5 '
3,10:
10,85 m2
Ar*Az 4,17
+
10,95
15,02 m2
Rekayasa Fondasi 62
Mo : :
Pr.br+P2.b2+Mr+M2
+ 32 ton meter 75ton . (-3,33m) + I l1,7ton .2,17m+ 22 ton meter - 24g,7 5 ton meter + 242,389 ton meter + 22 ton meter * 32 ton meter
:
46,639 ton meter.
P M.x
6k,nrn= ,*-i-*q ty A
_186,7 +46,639.2,36 +1,56 -
^
ekanan
15,02'
=
3'7,4lOy
L2,430+2,942 + 1,56 l6,932tor/m2< lYz'o
R
6kiri
o ko,on
M,,.x -;
=
:
l%'14 = 21 ton/mz """"' aman
*'
186,7 a6,62 T? a,56 ' ''"" 37
,410,
: -oZ12,430-4,388 + 1,56 = 9,602 ton/m2> 0 < l%s :
ly'z'\4
:21
tonlmz
""""'
aman
tergambar dapat dipakai: Dengan demikian ukuran fondasi dengan ukuran
81
:
L
:5,88 m
Lz
:
1,5 m, 82= 3,5 m
Lr :2,78m
4.4
3,10 m
FOOTING DITINJAU FONDASI KAKI GABUNGAN BENTUK STMP
dua buah fondasi telapak digabung dengan balok Fondasi kaki gabungan bentuk strap Footing adarah secara bersama-sama, lihat Gambar 4'7 ' penghubung, sehingga kedua fondasi telapak tersebut bekerja
63
Fondasi dengan Kaki Gabungan
Dengan adanya balok penghubung antara dua fondasi, maka beban P1 dan P2 akan ditahan secara bersama-sama oleh kedua kedua fondasi tersebut, dengan luas fondasi sebesar A
:
Ar + Az
Prinsip perhitungan: Luas fondasi dibitung berdasarkan muatan nonnal dan diusahakan pusat berat / titik berat luasan fondasi berimpit dengan garis kerja gaya (titik berat resultante muatan).
Gambar 4.7. Fondasi "Strap Footing" Contoh Soal T: (P2) Dua buah kolom berjarak 6 m seperti tergambar, muatan kolom satu (P1): 70 ton, muatan kolom dua ijin: : 100 ton. Ukuran kolom satu: 40 x 40 cm2, ukuran kolom dua 60 x 60 cm2. Daya dukung tanah l,2kglcmz,sebelah kiri fondasi tanah terbatas pada tepi kolom, tebal fondasi 0,80 m. Rencanakan fondasi
plat tersebut, bila berat volume pasangan
:2,5
tonlm3
Penyelesaian:
R = pl+P2 70 ton + 100
Letak R terhadap
ton:
170 ton
P2
R.rz: Pr.r t2 @1 .r)/R (70 .6) t 170 2,470 m
I
Rekavasa Fondasi
64
t_
R 6 Nruo
q
:
hr '^l pn,
0,80m .2,5 ton/m3 :2lon/m2
6N"uo: o-q 12 ton/rrJ-Z ton/m2 170 ton : -----=
A
70 ton
/ m"
:
I
0 ton/m2
17 m2
Kunci penyelesaiannya adalah pada penentuan panjang fondasi (L) Ditentukan panjang fondasi satu
x
(L1):3
m
= r_Lrl/*ar 6m-3 ml2+ 0,20m:4,70m
Keseimbangan momen terhadap titik berat fondasi dua (o2)
A.x2: Ar
.x
,A'1
A. x. ----"-' x 17 .2,470
:8,934fff
4,70
A, 8.934 'Lt3 Az : A-A1 =17m2-(3m.3m):3*z Fondasi dua diambil bentuk bujur sangkar, maka
8.,:,[1 :
,..6
:
Bz:
Lz
2,828 m=2,e0 m
Dengan demikian ukuran fondasi ditetapkan sebagai berikut:
:3,00 ffi, Lt :3,00 m Bz:2,90 fr ,Lz:2,90 m Ar : 3,00 m . 3,00 m:9,00 Az:2,90 m '2,90 m: 8,41
Br
A:
Ar + A2
:
9,00 m2
m2 m2
+ 8,41 m2 : 17,41 rnz> l7
Ar dan A2 menunjukkan satu kesatuan
m2
Fondasi dengan K-aki Gabungan
At
X1
f2 f1
.x
A =\ll9 1i,41
X2
65
=2,43 m
x2: 4,70 m - 2,43 m: 2,27 rt :Xz f-t2:6m-2,43m:3,57m
Momen terhadap pusat berat fbndasi Mn
:
.rr*Pz.rz
Pi
t
(itik
o):
70 ton . (-3,57 rn) 100 ton . 2,43 m - 249,9 ton m 243 tan m 6,90 ton m
f
:
Lr2,9m tt<_-+t
I
T B2:2,9m
I
Br
.\.L,'+
B1 .L1 .xr2
+ ll12 .Bz.Lz3 *82.L2.x22
Iy
1112
Iu
ll12 .3m. 3m3 + 3m .3m . (2,27m)2 + ll12 .2,9m .(2,9m)3 * 2,9 m .2,9 m . (2,43m)z 6,75 ma + 46,376 m4 + 5,894 m4 + 49,660 m4 108,684 ma
R
6korn,r=-a A ukanan-
=
AI
.",X, aq lv
170 - 6,90.3,88 t_L,
fi,41'
l0g,694
9,764tonlm2 - 0,246tonlm' + zton/m' 9,516 ton
6ki,i=
R
I m2< 12 ton/m2.... aman
M,.X,
e--i7*0
J
66
Rekayasa Fondasi
oki,i =
170
^:9,764
4.5 l.
6,9C.(-i,sl
**
1,
) + z^
tonlmz + 0,228 ton/m2+ 2 torumz: 11.992 ton/n:2< 12 ton/mz ...^ arran
SOAL-SOAL
Direncanakan fondasi kaki gabungan bentuk segi empat, ukuran kolcm adalah 40 cm x 40 cm, jarak antara kolom 5,50 rn, tebal fondasi 0,75 m, tanah disebelah kiri foirCasi terbatas, lihat gambar di bawah. Daya dakung tanah dasar 1,8 kglcm2 dengan berat volume : 1,6 tor/m3.
Rencanakan ukuran fondasi tersebut bila diketahui bahwa beban yang bekerja terdiri atas: Baban
2.
P1
(ton)
P2
(ton)
Beban Tetap
100
150
Beban Sementara
150
175
M1 (ton meter)
M2 (ton meter)
+30
+50
Direncanakan fondasi kaki gabungan bentuk segi trapesium, ukuran kolom adalah 40 cm x 40 cm, jarak antara kolom 5,75 m, tebal fondasi 0,80 m, tanah disebelah kiri dan kanan fondasi terbatas, Iihat gambar di bawah. Daya dakung tanah dasar l,75kglcm2 dengan berat volume
:
1,6 ton/m3.
Rencanakan ukuran fondasi tersebut bila diketahui bahwa beban yang bekerja terdiri atas: Pr (ton)
Pz (ton)
Beban Tetap
t20
150
Beban Sementara
135
160
Baban
Mr (ton meter)
M2 (ton meter)
+32,50
+50
Fondasi dengan Kaki Gabungan
3.
67
Direncanakan fondasi kaki gabungan bentuk huruf T, ukiran koli;m adalah 40 cm x 40 cm, jarak antara kolom 5,60 rn, tebal fondasi C,,70 m, tanah disebelah kiri fondasi terbatas, lihat gambar di bawah. Daya dakung tanah dasarl,70 kg/cm2 dengan berat voir-ur-tc : I ,5 ton/mr.
Rencanakan ukuran fondasi tersebut bila diketahui bahwa beban yang beker.ja terdiri atas:
Baban
4.
(ton)
P1
(ton)
P2
Beban Tetap
t20
r50
Beban Sementara
135
r60
M1 (ton meter)
M: (ton meter)
+32,50
+50
Direncanakan fondasi kaki gabungan bentuk strap-footing, ukuran kolom adalah 4C cm x 40 cm, jarak antara kolom 6,0 m, tebal fondasi 0,75 m, tanah disebelah kiri fondasi terbatas, dan disebalah kanan fondasi bebas, lihat gambar di bawah. Daya dakung tanah dasar 1,6 kglcm2 dengan berat
volume:
1,6 ton/m3.
Rencanakan ukuran fondasi tersebut bila diketahui bahwa beban yang bekerja terdiri atas: Baban
P1
(ton)
P2
(ton)
Beban Tetap
100
150
Beban Sementara
150
175
M1 (ton meter)
M2 (ton meter)
+30
+50
-oo0oo-
nru r/frfrFf F0ttflfif, Tt0ttl
5.1
PENGERTIAN FONDASI PELAT/RAKIT
Pondasi rakit (raft foundation) adalah pelat beton yang berbentuk rakii melebar keseluruh bagian dasar bangunan, yang digunakan untuk meneruskan beban bangunan ke lapisan tanah dasar atau batu-batuan di bawahnya.Sebuah pondasi rakit bisa digunakan untuk menopang tangki-tangki penyimpanan atall digunakan untuk menopang beberapa bagian peralatan industri. Pondasi rakit biasanya digunakan di bawah kelompok silo, cerobong, dan berbagai konstruksi bangunan' Fondasi pelat lrakit merupakan pondasi gabungan yang sekurang-kurangnya memikul tiga kolom yang tidak terletak dalarn satu garis lurus, lihat Gambar 5.1.
tl
E E E
fI a. Fondasi
rakit dengan tiga
kolom
Gambar 5.1
B entuk
b.
Fondasi rakit dengan dua kolom dan satu dinding beton
fondasi rakit minimal
Pada prinsipnya fondasi rakit adalah bahwa untuk satu bangunan menggunakan satu fondasi telapak untuk menopang seluruh beban kolom yang ada pada bangunan tersebut, lihat Gambar 5.2.
ri, IE,
&
70
Rekal'asa Fondasi
Pot A
-.4,
Gambar 5.2 Fondasi rakit
5.2
KETENTUAN PENGGUNAAN FONDASI RAKIT
Fondasi rakit digunakan, apabila jumlah luas seluruh telapak melebihi serengah luas bangunan {muatan bangunan cukup besar), lebih ekonomis apabila digunakan pcndasi rakit, dan juga untr"rk nrenqatasi tanah dasar yang tidak honiogen, misal pada tanah dimana bangunan akan didirikan terdapat tanah lunak (daya dukung tanah tidak begitu besar), supaya tidak terjadi perbedaan penurunan cukup besar. Secara struktrr, fondasi rakit merupakan pelat beton bertulang yang mampu menahan momen, gaya lintang, geser pons yang terjadi pada pelat beton, tetapi masih aman dan ekonomis. Apabila beban tidak teriaiu besar dan jarak kolom sama maka pelat dibuat sama tebal. Untuk mengatasi gaya geser pons yang cukup besar, dilakukan pertebalan pelat dibawah masing-masing kolom atau diatas pelat. Pemberian balok pada kedua arah dibawah pelat bertujuan menahan momen yang besar dapat juga dipakai pelat dengan struktur seluler(bilik-bilik).Sedangkan untuk mengurangi penurunan pada tanah yang kompresible dibuat pondasi yang agak dalarn, struktur ini disebut pondasi pelat terapung I floatingfoundation Pondasi rakit biasanya juga dipakai untuk ruang-ruang bawah tanaln (lta.rement) yang cialarn, baik untuk menyebarkan beban kolom menjadi distribusi tekanan yang lebih seragarn dan juga dapat berfungsi scbagai lantai ruang bawah-tanah.Keuntungan khusus nntuk ruang bawah-tanah yang berada pada atau di bawah MAT (Muka Air Tanah) aclalah clapat menjadi penyekat air tar-rah.
Bangunan bawah tanah yang lantainya terletak beberapa meter di bawah permukaan tanah, dibangun dengan cara menggali tanah saurpai kedalaman dasar pondasi. Untuk menghindari penurunan bangunan, maka diusahakan penggalian tanah untuk fbnclasi beratnya > berat bangunan. Jadi bangunan scbesar ini dapat didukung oleh ruang bawah tanah yang tanerh dasamya berupa lernpung sangat lunak dan mudah mampat, yang secara teoritis beban tersebut tidak akan mengakibatkan penurunan. Pondasi rakit bisa ditopang oleh tiang-pancang, apabila dimana fondasi akan dibuat air tanah cukup tinggi atau cli mana tanah dasar uruclah terpengaruh oleh penurunan yang besar. Pondasi rakit terbagi lagi dalam bcberapa jenis yang lazim atau sering digunakan, yaitu:
Fondasi
L 2. 3. 4. 5.
P e latlRakit
(lvlat/Rc{.f FounCati o n)
71
Plat rata Pelat yang drtetralkan di bawah koiom
Baiok dan plat Plat deugen kaki tiang Dinding n:ang bawah tanah sebagai bagian pondasi telapak
5.3
TAIIAPAN PEL-AKSA,NAAN PEMBUATAN PONDASI RAKIT (Rdpp FOUNDAT{*N)
5.3.1 Persiapan peralatan Termasuk dalam pekerjaan persiapan peralatan adalah sebagai brikut:
l.
Menentukan peralatan apa saja yang akan digunakan dalam pekerjaan pengecoran, peralatan tersetrut harus memiliki daya jangkau dan daya angkut yang memadai.
2. 3.
Melakukan pemeriksaan terhadap peralatan yang akan digunakan untuk pengecoran. Menyediakan penerangan yang baik di lokasi pengecoran, apatrila pekerjaan diperkirakan akan sampai malam hari.
4. 5.
Menyiapkan terpal (tarpaulin) penutlp untuk mengantisipasi bila terjadi hujan dan mengarahkan air hujan ke luar lokasi pengecoran. Menempatkan pompa beton dekat dengan lokasi pengecoran untuk menghindari terlalu banyaknya sarnbungan pipa.
5.3.2 Persiapan Pengecoran Beton Termasuk dalam pekerjaan persiapan pengecoran beton adalah sebagai berikut:
1.
Memberi tanda dengan jelas
di
sekitar formwork, sebagai batas ketinggian beton yang akan
dituangkan.
2. 3. 4.
Melakukan pembersihan tempat pengecoran, membuang sisa-sisa kawat pengikat, dan menyiram dengan air tempat pengecoran kemudian dialirkan keluar lokasi pengecoran. Membuat pagar pengaman agar proses pengecoran tidak mengganggu pekerjaan yang lain. Pemesanan adukan beton, untuk pengecoran skala kecil, pemesanan dilakukan sesuai perhitungan, sedang untuk pengecoran skala besar, jumlah pemesanan ditambah 3oh dar\ total beton yang dibutuhkan dan harus dihitung secara cermat untuk mencegah pemesanan berlebih.
5.3.3 Pengecekan Adukan Beton Tremasuk dalam pekerjaan pengecekan adukan beton adalah sebagai berikut:
1. 2. 3.
Melakukan pengecekan surat pengantaran beton, untuk memastikan mix design, sesuai kuantitas, dan slump tepat. Melakukan tes slump, sehingga sesuai dengan nilai slumpyang telah disepakati Untk fondasi rakit, pelat lantai dan balok: setiap 25m3 adukan beton harus diambil I set sampel (3 silinder). Bila jumlah beton melebihi 100m3 I set sampel diambil setiap 100m3"
Rekavasa Fondasi
72
4.
Untuk kolom dan d:1ding , sctiap truk mixer harus diambil I set sampei. Satu set sampel berisi 3 silinder. I silinder untuk pengujian kuat tekan beton 7 hari,1 silinder untuk pengujian kuat tekan beton 28 hari, dan 1 siliniier untuk cadangan.
5.3.4 Hal-hal yang hams diperhatikan dalam pelaksanaan pengccoran fondasi rakit
1. Z. 3. 4.
Tidak boleh ada penambahan air pada adukan bett:n' Memastikan semua platform dan jalan pekerja telah terpasang di sek-itar lokasi pengeooran' pengecoran harus dikerjakan sedemikian rupa sehingga tidak terjadi pengecoran tidak rata, segregasi, terbuangnya materi al, serta rusakny a fo rmw a rk'
Beton haruslah terbentuk sedekat mungkin dengan hasil akhir sehingga tidak mernbutuhkan pekerjaan lain setelahnYa'
5. 6. 7. g.
yang dieor Beton haruslah dicor secara berlapis sesuai ukuran vibrator, kecuali untuk area basemen langsung hingga level final. Beton tidak boleh digerakkan secara lateral oleh vibrator' Beton harus digetarkan sesuai pola yang ditentukan untuk memastikan kepadatan beton' pekerjaan Beton tidak boleh jatuh bebas, lebih rlari l,5m untuk pekerjaan tertutlrp dair 0,9m untuk terbuka.
g. Bila adukan
beton akan dituang ke lokasi yang bersinggungan dengan beton yang sudah ada sebelumnya, beton yang telah atla hendaknya disiram air atau dilapisi cairan pengikat. goni basah 10. Setelah beton mengeras danformv,orktelah dilepas, beton diselimuti dengan kar.rng dengan overlap 100mm dan tidak dibuka setidaknya selama 7 hari.
5.4
PERENCANAAN FONDASI PEI..AT
pa6a dasarnya untuk merencanakan fondasi rakit sama dengan perencanaan fondasi kaki gabungan, yaitu:
l.
fondasi Mengusahakan resultante muatan ( R ) termasuk berat tanah di atas fondasi dan berat yang melalui/bcrimpit dengan titik berat luasan fondasi, dengan demikian besar-nya tegangan ( o ) bekerja di bawah semua kolorn sama yaitu sebesar:
o = 4 densan A
:
luas dasar fondasi
A
2.
Akan tetapi untuk mendapatkan hasil perencanaan dengan resultante muatan berimpit dengan titik pada berat luasan fondasi adalah sulit, maka untuk keperluan menentukan tegangan yang timbul setiap titik dengan koordinat (* , y) dipakai persamaan 3.15 sebagai berikut:
Vr oc.,r,im-j-
R , M,'x , M*.Y , M,,.x I u'""uc.rrrint 'r + M-.v x.-+4 atauo-,.-,...=-+ \
dengan syarat
onrin
'=
)
A
Iy
Ir
0
Didalam perencanaan fondasi rakit ada beberapa kemungkinan yang bisa dilakukan di lapangan yaitu, apabila beban tidak terlalu besar dan jarak kolom sama maka pelat dibuat sama tebal. Untuk
'ii
dl:
$r
&
ffi ffi
F on das i P e lat/R aki t ( Ma t/Raff F ou ndat
io
73
n)
mengatasi gaya geser pons yang cukup besar, dilakukan pertebalan pelat dibawah masing-masing kolom atau diatas pelat. Selanjutnya lihat Gambar 5.3.
b.
a. Pelat fondasi dengan tebal sama
Pelat fondasi dengan tebal tidak sama
Gambar 5.3 Fondasi pelat i rakit Contoh Soal8: Diketahui:suatu fondasi mat I rakit dengan dengan ukuran seperti tergambar, menahan beban:
Pl : 175 ton P2:270 ton
:
300 ton
P4:
500 ton
P3
Tebal fondasi : 0,60 meter Muatan dinding: 1,5 tor/m'
Berat volume pasangan beton, (f,pu,
)=
2,50 ton/m3
l{Dr* Pertanyaan : Berapa besarnya tegangan yang terjadi di bawah fondasi?.
Penyelesaian: Muatan merata (q)
q R
:
:
tebal fondasi x berat volume pasangan beton
0,60 m .2,50 tonlm3
:
1,50ton/m2
Pr + Pz + Pj + Pq + berat dinding
175 ton+2-0 ton+300 ton+500 ton+7,3
=
1245 ton + 10,95 ton + 13,05
ton:
m. l.51silrn'+(9m-0,3m) . 1,5 ton/m'
1269 ton
74
Rekayasa Fondasi
My = Pi. (-xr) + (P:) . (-x:) + (Pz) .(xz) +G+) . (xa) + (9m-0,3m).1,5 ton/m,. (x5) = 175 ton. (-3,35 m)+300 ton . (-3,25 m)+(270 ton) . (2,35m)+(500 ton).(2,35m) + : =
(8,3m).
1,5
-586,25
tonm-900 tonm+634,50tonm*
ton/m'. (3,50m) 1175
tonm*43,575 tonm
366,825 ton m
M, = Pr.(yr)+ (Pz) . (yz) + (P:) .(-y3) +G4) . Cy+) + (7,3m).1,5 ton/m,. (y5) + =
(4,5m-0,3m).1,5 ton/m'. (yo) + (4,5m).1,5 torlm'. (y7) 175 ton.(3,5 m) +270 ton.(3,5 m) + 300.(-3,5m) + 500.(-3,5m)
+ (4,2m).1 ,5 ton/m'
=
612,5 ton
m*
13,23 ton m
=
-
.
(2, I m)
945 ton
m-
*
10,95ton.4,35m
+ (4,5m). l ,5ton/rn' (2,2 5 m) .
1050 ton
m-
1750 ton
m+ 47,6325 ton m-
15,1875 ton m
- 1196,825 ton m
Iy : lll2 .by. b*' = lll2 . g . (7,3)t :291,76275 ma I, lll2 .b^. br' : lll2. (7,3) .93 : 443,47500 ma A : b*.br:9m.7,3m=65,7m2 R , M,.x M..y .T "ex*tm=-i
A-
I,
----:--Q
I*
"!
Tegangan maksimum (o,,ur, ) dimungkinkan terjadi pada titik A, dengan koordinat (+ 3,65 ; - 4,5)
o''ok'=
t269 . 366,925. 3,65, (-ltg6,g25).(-4,5) ., .^ + * + l'5u 65J ,rrJ6r3t oot*
o,,uk, = 19,315 + 4,589 +12,144+ 1,50 =37,548ton/m2 Tegangan minimum (o,,in) dimungkinkan terjadi pada titik B, dengan koordinat (-3,65 ; + 4,5)
1269 366,825.(-3,65) (-1196.825).r+4.5)
65,7 291,76235 o,,, i n
= I 9,3 1 5 - 4,589
-
12,1
44+
1,50
443,475
= 4,082 ton/ m2
_
_
Fo ndas
i
5,5
SOAL-SOAL
l.
Pe I at/Rokit ( fu{at/Ralf
Diketa.hui: suatu fondasi mat
0,3m
75
F cuncicttion)
I rakit
6m
dengan ukuran seperti tergambar:
lm
f
dengan ukuran seperti tergambar menahan
o,r.
beban:
Pl =
170 ton
P2: 265 ton P3 :300 ton P4:475 ton Tebal fondasi : 0,60 meter Muatan dinding: 1,5 ton/m Berat volume pasangan beton, (Yo*
): 2,5G ton/m3
Ukuran kolom 1 dan kolom Ukuran kolom 3 dan kolom
2:0,6m 4:0,8m
x 0,6m x 0,8m
Pertanyaan: Berapa besamya tegangan
yang
terjadi di bawah fondasi?.
2.
Diketahui: suatu fondasimat lrakit dengan muatan dan ukuran seperti tergambar:
0.5;n 6rn
6m
ffir
Tebal fondasi
.0.5m ),5)m
--tr-------tr------tr-- F, ton
4$
ton
ton
rtl ttl tll tll tll
23,5 rn
140 I 4Q
Ukuran kolom masing-masing 0,40 m x 0,40 rn.
,5im
146iton
l
Pertanyaan:
a. b. c.
I l0rton
r5im
ton 146lton I 461 ton
l
lOlton 0i tor
1 II
tl ll
,.
i '
ton
Tentukaan titik berat resultante muatan ( R ) Tenukan besamya exentrisitas Tentukan besarnya tegangan yang tirnbul di bawah fondasi
-tr-------tr------{I- Tt.5m 38
(ypu,)
Ypn.: 2,50 ton/m3
43iton
--tr-------tr------E146
0,60 meter
Berat volume pasangan beton
tll
3$ rtl rtl trl rtl rtl ttl ttl
:
7,5
48 ton
i:i-
.r:'lrr
'I
-rL ,
0.:5m
;
-oo000-
/
ffiErfiffittrffiwfilll
Konstruksi dinding penahan tanah dewasa ini semakin banyak digunakan dan semakin berkcrnbang sesuai dengan perkembangan kebutuhan. Banyaknya pemakaian dinding penahan tanah teniten:a dikarenakan oleh kebutuhan lahan yang semakin meningkat, sehingga banyak bangunan-banglrnan yang iiiciirikan di daerah-daerah yang punya kemiringan cukup besar (lereng). Bangunan-bangunan yang mernerlukan konstruksi dinding penahan tanah antara lain bangunan jalan raya terutama yang dibangun di daerah perbukitan, bangunan jaian kereta api, ba"ngunan gedung yang dibangun di daerah lereng perbukitan, pangkal jembatan, dan lain-lain.
Fungsi dinding penahan tanah adalah untuk menahan tanah pada tebing-tebing supaya tidak terjadi bahaya pelongsoran, sehingga dinding penalian tanah akan menahan gaya-gaya sebagai berikut: Gaya lateral atatJ gaya mendatar, yang dapat berupa tekanan tanah, tekanan air, gaya tarikan kapal, dan lain-lain.
Gaya vertikal, yang dapat berupa berat tanah, berat air, berat sendiri bangunan, dan berat muatan yang berada di permukaan tanah.
Kata"lateral" berasal dari Bahasa Inggris yang berarti ke-sisi. Kata lain dalam bahasa Inggris yang mempunyai arti yang sama adalah "to the side" atart"sideways". Dengan demikian tekanan tanah lateral dapat diartikan sebagai tekanan tanah yang bekerja ke sisi dinding penahan.
Perhitungan tekanan tanah arah lateral/horisontal sangat dilakukan dalam perencanaan dinding penahan tanah atau konstruksi lain seperti 'oabLttment", dermaga dan konstruksi iain yang sejenis.
Didalam perencanaan suatu dinding penahan tanah atau konstruksi penahan tanah lainnya. harus memperhitungkan besar dan tempat tekanan tanah lateral bekerja, dengan demikian dinding penahan 1'anl direncanakan akanmampu menahan tekanan secara aman.
Rekayasa Fondasi
78
6.I
TEKANAN TANAH DAIAM KEADAAN DIAM (EARTH PR.ESSUREAT REST)
Tekanan tanah dalam keadaan diam (Earth Pressure At Rest) adalah tekanan tanah yang terjadi akibat massa tanah pada dinding penahan dalam keadaan seimbang.Tegangan yang bekerja sebesar
on: Ko . Ytunuh . H
IQ:
koefisien tanah diam
Harga Ko untuk beberapa macam tanah tertentu adalah sebagai berikut:
= 0,35 = 0,45 Pasir lepas Lempung "Normally Consolidated" = 0,4 - 0,8 Lempung "Over Consolidated" : 0,8 - 2,0 Pasir padat
Bila ditinjau suatu mas tanah sebagimana ditunjukkan dalam Gambar 6.1, masa tanah dibatasi oleh dinding dengan permukaan licin AB yang dipasang sampat kedalaman tak terhingga' Suafu masa tanah yang terletak pada kedalaman h, maka tanah ini akan mendapat tekanan vertikal (o') dan tekanan horisontal/lateral (o6)
= Yr.Hz.y.Ko
H.1.Ko
Gambar 6.1. Tekanan tanah dalam keadaan diam Perbandingan antara tekanan horisontal dengan tekanan tanah vertikal disebut "koefisien tanah dalam keadaan diam
Ko
(Ko)"
=% ov
6.1
Ou=y.h Gt
=T'h'Ko
Koefisien dalam keadaan diam dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang disampaikan Jaky (1994) seperti berikut:
Dinding Penahan Tanah (Retaining llall)
K, =l
79
- tgb
Kenyataan di lapangan ada heberapa dinding penahan tanah yang dapat bergerak artinya dinding tidak mampu menahan tekanan tanah. Gerakan dinding tersebut disebabkan oleh adanya tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif. Apabila dinding penahan tanah bergerak menjauhi tanah yang ditahan (Gambar 6.2),maka permukaan tanah akan cenderung turun dan tekanan tanah lateral yarig bekerja pada dinding akan berkurang. Apabila gerakan dinding cukup jauh, maka pada tanah akan terjadi kegagalan geser dan kegagalan ini cenderung bergerak ke depan dan ke bawah. Tekanan pada dinding seperti ini diketahui sebagai tekanan tanah aktif(Ea). Dinding sebelum bergerak
Psmukamtandr Dindirrg bergmak Ke deparr
Kegagalan geser
Gambar 6.2. Penjelasan tekanan tanah aktif Apabila dinding bergerak menekan tanah (Gambar 6.3), maka permukaan tanah cenderung naik dan tekanan tanah lateral yang bekerja pada dinding akan bertambah. Apabila gerakan dinding menekan cukup jauh, maka kegagalan geser juga akan terjadi dan geseran tanah cenderung bergerak ke belakang dan ke atas. Tekanan pada dinding ini diketahui diketahui sebagai tekanan tanah pasif. Dinding bergerak rnendesak tanalr Permukaan tanah,*oesa|
}Y:g_\
_
)
Gambar 6.3. Penjelasan tekanan tanah aktif
&
/
80
6.2
Rekayasa Fondasi
TEKANAN TANAH AKTIF DAN PASIF
Tekanan tanah aktif dapat diartikan sebagai tekanan horisontal (Ea)., yaitu tekanan yang bersifat mendorong dinding penahan tanah, sedangkan tekanan tanah pasif (Ep) dapat diartikan sebagai tekanan horisontai yang bersifat menahan dinding penahan tanah. Tekanan tanah aktif maupun tekanan tanah pasif sangat penting artinya didalam perencanaan dinding penahan tanah,, karena kedua tekanan tersebnt berhubungan erat dengan stabilitas konstruksi.
6.2.1 Teori Rankine tentang tekanan tanah Teori Rankine membahas tentang tekanan tanah lateral. Teori inimendasarkan pada beberapa asumsi, salah satu asumsi yang penting adalah bahwa antara permukaan dinding dengan tanah tidak ada lekatan ataupun gesekan (licin). Perhitungan tekauan tanah lateral dengan teori Rankine arialah terbatas pada dinding vertikal danresultante tekanan diasumsikan terjadi pada sepertiga tinggi diukur dari dasar Cinding (Gambar 6.4), sedangkan arah resultante tekanan adalah sejajar dengan oerrnukaan tanah.
Asumsi pertama yaitu dinding adalah licin kurang berlaku, rneskipun persamaan yang didasarkan ini sudah secara luas digunakan untuk menghitung tekanan tanah lateral. Hasil yang dicapai dengan menggunakan persamaan ini seharusnya tidak berbeda dengan hasil perhitungan ysog cliCasarkan pada teori yang lebih akurat, kenyataannya hasil perhitungan dengan menggunakan teori Rankine lebih besar. sehingga apabila digunakan sebagai dasar perhitungan perencanaan dinding penahan tanah akan menghasilkan ukuran dinding yang lebih besar, hal ini akan menambah faktor keamanan. pada asumsi
Gambar 6.4: Arah dan letak tekanan tanah menurut Rankine Perhitungan tekanan lateral yang didasarkan pada teori Rankine adalah sebagaimanadintunjukkan padaGambar 6.5. Tekanan tanah yang bekerja pada dinding sifatnya dapat disamakan dengan tekanan zat cair, yaitu apabila tanah yang bekerja di dinding berupa tanah homogin, maka bentuk diagram tekanannya seperti terlihat pada Gambar 6.5.
Dinding Penahan Tanah (Retainine W'ali)
81
E.=u3
+
har
I 1/3 hr
iLGambar 6.5 Tekanan lateral aktif dan pasif
Besamya tekanan horisontal yang bekerja pada dinding adalah sebagai herikut:
Eu: /,
h12
r
Er: % hr'r Ko Ko :
:
koefisien tanah koefisien tanah pasif
Ku dengan Ku
aktif
5.2
Kemiringan permukaan tanah (5) dan besarnya nilai sudut gesek oalam tanah (Q) akan berpongaruh terhadap besarnya koefisien tanah aktif dan pasif. Apabila sudut kemiriangan permukaan tanah : nol (datar), maka untuk mencari besamya koefisien tanah aktif maupun pasif dapat dipergunakan persamaan sebagai berikut, lihat Gambar 6.6:
Ko:
1- sin {
i+sin$
'
l+sind I -sin6
6.3
Keterangan: Tanah yang di atas fondasi menambah berat dinding Tasah di atas I'qrdssi b{f;at dinding
I
u3bf
l/3 hr
Gambar 6.6. Arah dan letak tekanon tanah lateral menurut Rankine
Nilai Ka dan Kp dapat juga dicari dengan persamaan sebagai berikut: Ka
:
tg' (45" - % Q) dan Kp : tg' (45" +
V,
q1
6.4
Untuk dinding penahan tanah yang menahan tanah tidak datar (sudut kemiringan permukaan tanah tidak sama dengan nol), lihat Gambar 6.7, maka untuk mencari besarnya koefisien tanah aktif maupun pasif dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:
Rekayasa Fondasi
82
Ka = Cos6.
Co.r6-
r-.-
{Crrt 5 - Ca.s2 q
CosD +
Kp
6.4
cosz 6 -Cosz q
('os6+"/Cos2 6
=Cos6.----l"r:-+ --;_--CosS +dCor'6 -Crr',P
U3
Cos'
5.5
h"t
Gambar 6,7 Arah dan letak tekanan tarrah menurut R.ankine Rankine menyatakan bahwa untuk tanah berpasir tidak kohesif, besarnya gaya lateral pa,Ja dinding akibat tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif pada dinding setinggi hr dan tinggi tanah rl,:pan sebesar h2, untuk satuan lebar I m tegak lums bidang gambar dapat dinyatakan dalam persamaan berikut. E^
: ll2.hr' .y r.Kn
Ep: ll2.hr' .yr.Kn dengan: Y
berat volume tanah
aktif
K"
l.-oefisien tanah
Kp
koefisien tamah pasif
@
sudut geser dalam tanah sudut permukaan tanah, lihat Gambar 6.7.
6
6"2.2 Teori Coulomb tentang tekanan tanah lateral Coulomb mengembangkan teori untuk menentukan besarnya tekanan tanah lateral, pada waktu teori Rankine belum dikemukakan. Asumsi yang dipakai Coulomb bahwa pola kegagalan suatu lereng terjadi dalam bentuk baji dan terjadi geseran altara permukaan dinding dan tanah. Sisi baji adalah merupakan sisi tanah yang berdekatan dengan dinding dan sedangkan bidang kegagalan diasurnsikan melalui kaki dinding penahan tanah, lihat Gambar 6.8.
Dinding Penahan Tanuh (Retaining Wall)
83
Resultante iekanan tanah aktif yang terjadi pada dinding terletak pada suatu titik yang terletak pada
suatu garis memotong dinding yang melalui
titik berat baji dan sejajar
dengan bidang longsor, lihat
Gambar 6.9.
Gambar 6.8" Bidang kegagalan menurut Coulomb Arah dan letak resultante tekanan adalah menurut garis yang membentuk sudut B terhadap garis nomral (garis datar) di belakang dinding penahan tanah, sehingga sudut B juga menrpakan sudut gesek dinding, lihat Gambar 6.9 dan Gambar 6.10.
Gambar 6.9. Letak resultante
Gambar 61A. Arah resultante
Besarnya tekanan tanah aktif maupun pasif dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Coulomb sebagai berikut:
E, =12 .hr .T .Ko
6.6
Ep=l2.h.y.Ko
6.7
Sedangkan koefisien tanah aktif (Ka) maupun koefisien tanah pasif (Kp). menurut Coulomb dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Rekayasa Fondasi
slt
K,=si n2 a. s i n {a- p)
[r
"
1.-*b)
futo:ovro.o ]'
t
". -Q)--_ -----]
r\ . -
sjr,cr sin(o - 'Bl [r .
6.8
.
[t:l(01
p)!{al!r
L I Sln(c + B) Slr(ct + 6)
6.9
l' _l
dengan:
= Kp : Ka
5 : B: 0 :
koefiisen tanah aktif koefisien tanah pasif sudut kemiringan dinding sisi dalam (lihat Gambar 6.9) sudut kemiringan permukaan tanah sudut gesek dinding (eitgle of wallfriction) sudut gesek dalam tanah (engle of internal.friction)
6.2.3 Pengaruh beban di atas permukaan tanah terhadap gaya lateral (Ea) a. Pengaruh beban merata (Q) Muatandi atas dinding penahan tanah dapat disebabkan oleh adanya tanah yang berada di atas dinding (W) atau beban tambahan, sedang beban di atas permukaan tanah dapai berupa muatan merata (q) atau muatan titik (P). Beban permukaan tersebut pada umumnya berasal dari beban jalat raya, tiang listrik, bangunan rumah atau beban lainnya, lihat Gambar 6.1 I .
k_>l<__+l 'e.Ku ' H.y,.Ku
I
Gambar 6.11Diagram tekanan pengaruh muatan merata
Bila Q adalah muatan merata di atas permukaan tanah per satuan panjang, maka tekanan tanah akibat muatan merata tersebut adalah Q.Ku, yang nilainya konstan setinggi dinding. Kemudian total tekanan beban permukaan menjadi:
Dinding Penahan Tanah (Retaining lltall)
8i
E"r:Q.Ku.H
6. 10
Apabila ujung beban muatan merata berada pada jarak h dari muka dinding vertikal, lihat Gambar 6.12 maka beban tersebut akan memberikan tekanan pada dinding dengan diagram tekanan berbentuk segiempat dengan tekanan merata sebesar sebesar Q. Ka.Penyebaran tekanan membentuk sudut 450 dengan nilai konstan setinggi h2. Tekanan total akibat beban permukaan dan akibat tekanan tanah adalah sebagai berikut Eul
:
h2.Q.Ku
6.1
1
denganhz:H-hr Euz: /z .H' . y, .Ku
6.12
Q ton/m'
i
i,i,i;**a $oI '.?,",,,,1,, I '.,.,.,1W.,. )I ,i
'.'.'.Y'.'.'.
1
J
h2
I Q.ra I H.y,.K"
I
Gambar 6.12 Diagram tekanan akibat muatan merata pada jarak hdari dinding
b.
Pengaruh beban titik
Jika muatan
titik (P) berada pada jarak h dari muka dinding vertikal,
tekanan pada dinding sebesar
PJIr,
maka beban
ini akan memberikan
dengan diagram tekanan berbentuk segitiga terbalik. Adapun batas
diagram segitiga tersebut adalah: batas atas adalah titik yang ditentukan dengan menarik garis dari beban P dengan sudut Q (titik M), sedang batas bawah adalah titik yang ditentukan dengan menarik garis dari beban P dengan sudut 450* 0/2
(titik N), lihat Gambar 6.13.
Apabila titik yang ditentukan dengan menarik garis dari beban P dengan sudut Q (titik M) masih jatuh di dalam badan dinding penahan tanah, sedangkan titik yang ditentukan dengan menarik garis dari * beban P dengan sudut 450 4lZ ltitit N) jatuh di bawah titik A (di bawah fondasi), maka diagram tekanan
Rekayasa Fondasi
86
yang diperhitungkan adalah adalah diagram tekanan berbentuk segitiga terbalik dengan batas bawah dasar fondasi, lihat Gambar 6.14.
-f ,^*,
H'Tr.Ku
Gambar 6.14. Diagram tekanan pengaruh muatan titik (P) pada jarak ht dari dinding Total tekanan akibat beban permukaan (beban titik) dan akibat tekanan tanah adalah sebagai berikut:
EJ: P,[4
6.13
E^2: /2. H'. y, . K
6.t4
13 h2
Ll \
tso+rp/2
H.Y.K"
Gambar 6.14. Diagram tekanan pengaruh muatan titik pada jarak Ht dari dinding
Dinding Penahan Tanah (Retaining
Wall)
87
Tekanan total akibat beban permukaan (beban titik) dan akibat tekanan tanah adalah sebagai berikut:
E^t: P{1, Euz:
Yz
6.15
.H'. y,.Ku
Persamaan 6.13 dan persamaan 6.15 adalah sama, adapun yang berbeda adalah letak gayanya.
c.
6.16
titik
tangkap
Pengaruh kohesi (c)
Kohesi (c) bersifat menahan kelongsoran tanah karenaantar butiran tanah saling lekat, dengan demikian kohesi bersifat mengurangi gaya horisontal atau gayayang mendorong. Apabila dinding penahan tanah menahan tanah yang bersifat kohesif, maka diagram tekanannya adalah seperti tampak pada Gambar 6.15.
Gambar 6.15. Diagram tekanan tanah untuk tanah cohesive Berdasarkan Gambar 6.15 dapat diketahui bahwa dinding penahan tanah yang menahan tanah cohesive, maka diagram tekanannya berkurang sebesar h1 lang besamya adalah:
,2c
t
tt
-
6.t7
y
^lK,
hz=H-hr
H- 2' y
^lK, n:
) . y.xo ' a --2sy
r
p :H
^lK, y K,-2c^{l{-
Ea: 1/2. P . h2 atau Ea:1/2.P.(H-ht)
Ep:I/2.h| ./.Ko {
I I T
I
88
d.
Rekayasa Fondasi
Dinding penahan tanah menahan tanah berlapis
Apabila dinding penahan tanah menahan tanah berlapis atau tanah mengandung air, maka dinding penahan tanah selain menahan tekanan tanah juga menahan tekanan air tanah, sehingga diagram tekanannya adalah sebagai berikut, lihat Gambar 6.16.
m.t m.a.t
l<--+ ' h:.Yw
hr.Y.Kp
'
Gambar 6.16, Tekanan tanah aktif untuk tanah berlapis Eu1:112
.hr' . Tt.K*;
Tanah lapis I ini merupakan beban merata untuk tanah lapis II, sehingga tanah lapis I disamping menimbulkan tekanan pada lapis I (E"r) juga menimbulkan tekanan pada lapis II (E"2) yang besamya adalah:
Euz:hr ./a.hz.Kuz Tekanan yang timbul pada lapis
II
adalah tekanan akibat tanah lapis
Sehingga besarnya tekanan tanah lapis
II
II
(E"3) dan tekanan
air
(Eua).
adalah:
: ll2 .hz2 .T'.Kuz (tekanan yang ditimbulkan oleh tanah lapis II) Eu4 : ll2 .hzz .]ty1(tekananyang ditimbulkan oleh air yangberada pada lapis II) Ep : '/, . ht' .T a .Kp
Eu:
6.3 PERENCANAAN DINDING PENAHAN TANAH
/ ukuran penahan yang tanah stabil, kuat, dan ekonomis. dinding sehingga diperoleh suatu konstruksi dinding Untuk merencanakan dinding minimal harus ditinjau terhadap dua keadaan yaitu: stabilitas konstruksi dan kekuatan konstruksi. Pada prinsipnya perencanaan dinding penahan tanah adalah menentukan bentuk dan dimensi
6.3.1 Stabilitas konstruksi Perhitungan tentang stabilitas konstruksi dimaksudkan bahwa didalam perencanaan struktur dinding penahan tanah harus aman terhadap bahaya penggeseran, aman terhadap penggulingan, dan aman terhadap penurunan konstruksi yang terlalu besar.
89
Dinding Penahan Tanah (Retaining ll/all)
6.3.2 Stabilitas kekuatan konstruksi Perhitungan tentang stabilitas kekuatan konstruksi dimakusdkan bahwa didalam perencanaan struktur dinding penahan tanah harus aman terhadap pecahnya konstruksi terutama pada bagian-bagian yang rawan retak, Bagian-bagian yang rawan retak ini harus mampu menahan momen, gaya lintang, dan gaya geser yang terjadi.
Seperli pada umumnya perencanaan kosntruksi, bahwa dalam perencanaan dinding penahan tanah juga dilakukan penentuan awal ukuran konstruksi, kemudian ukuran yang telah ditentukan dilakukan kontrol terhadap stabilitas konstruksi dan stabilitas kekuatannya. Sebagai dasar ancer-ancer dalam penentuan ukuran awal dinding penahan tanah tipe gravity wall dan tepe cantilever wall adalah sebagai berikut:
1.
Gravity wall
Sebagai ancer-ancer dalam penentuan ukuran awal dinding penahan tanah tipe gravity wal/ditunjukkan pada Gambar 6.17 dan Tabel6.1.
k-1-J
Keterangan notasi pada gambar: lebar puncak : lebar dasar fondasi b
d :
Dr : h
tebal kaki lebar kaki / tumit kedalaman fondasi
tinggi diding diukur dari dasar
fondasi
Gambar 6.17. Dinding penahan tanah tipe gravity wall Tabel 6,1 Ukuran dasar dinding penahan tanah gravity wall
Lebar puncak dinding
a
Ukuran Dasar 0,5m s.d + 1/5 h
2
Lebar dasar fondasi
b
(0,4 s.d 0,7).h
.,
Tebal kaki
d
(116 s.d%).h
4
Lebar kak / tumit
e
(0,5 s.d l).d
No
Bagian kontruksi dinding
Notasi
Untuk keadaan tertentu ukuran lebar kaki / tumit dapat diperbesar, kalau e diperbesar, maka d juga harus diperbesar, sehingga ukuran saling berdekatan. Ukuran e : l5 cm s.d 20 cm sudah cukup baik. Dinding penahan tanah yang menahan tanah dengan tinggi lebih besar dari 2 m (h > 2 m), pada umunmya bentuk dinding bagian depan diberi kemiringan dengan ukuran kemiringan 20:1 sampai dengan 10: 1 . Untuk dinding penahan tanah yang menahan tanah dengan tinggi kurang dari 2 m (h < 2 m) dinding dapat dibuat dengan bentuk segi empat tegak, lihat Gambar 6.18.
Rekayasa Fondasi
90
k-lJ
Gambar 6.L8. Dinding penahan tanah tipe segi empat tegak
b.
Cantilever Wall
Sebagai ancer-ancer dalam penentuan ukuran awal dinding penahan tanah tipe cantilever tunjukkan pada Gambar 6.19 dan Tabel6.2.
wall di-
Keterangan notasi pada gambar:
k_g-*t
b : d : Di : h t :
lebar puncak lebar dasar fondasi tebal kaki lebar kaki / tumit kedalaman fondasi
tinggi diding diukur dari dasar fondasi tebal badan dinding
k__-i-__-tt Gambar 6.19. Dinding penahan tanah tipe cantilever wall Tabel 6.2 Ukuran dasar dinding penahan tanah cantilever
1
Lebar puncak dinding
a
Ukuran Dasar >20 cm
2
Lebar dasar fondasi
b
(0,4 s.d 0,7).h
3
Tebal kak
d
4
Lebar kak / tumit
e
5
Tebal badan dinding
t
(l/10 s.d l/12).h +1/3b (l/10 s.d t/t2).h
Bagian kontruksi dinding
No
Notasi
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan dinding penahan tanah antara lain sebagi berikut:
l. 2. 3.
Bentuk muatan, Keadaan tanah, tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif,
Mutu beton.
9t
Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)
6.3.3 Perihitungan stabilitas konstruksi
di muka, bahwa dalam
merencanakan dinding penahan tanah harus ditinjau terhadap stabilitas konstruksi sehingga aman terhadap bahaya penggulingan (over turning), penggeseran (sliding),maupun aman terhadap bahaya turunnya konstruksi (settlement). Adapun yang dimaksud dengan ke-tiga tinjauan tersebut adalah sebagai berikut: Sebagaimana telah disampaikan
1.
Aman terhadap bahaya penggulingan(over turning)
Yang dimaksud dengan aman terhadap bahaya penggulingan adalah apabila dinding penahan tanah mampu momen guling, sehingga perbandingan antara momen yang menahan (Mo) dengan momen yang menggulingkan (Mr) lebih besar 1,50. Momen guling maupun momen tahan diperhitungan terhadap titik putar penggulingan (titik A), lihat Gambar 6.20.
Me: Eu. 1/3.hr -Ep.ll3.h2
Mo:W'x Aman bila:
Mp/Ms>1,50
Gambar 6.20. Sketsa penggulingan dinding penahan tanah
di
atas dapat diketahui bahwa tekanan tanah pasif mwngurangi bahaya penggulingan, akan tetapi tekanan tanah pasif dalam perhitungan stabilitas konstruksi sering diabaikan karena kemungkinan terjadinya proses gerusan pada tanah pasif sangat mungkin terjadi, atau terlalu dipengaruhi oleh iklim sehingga dapat terjadi keretakan sehingga bekerjanya tekanan tanah pasif tidak efektif. Akan tetapi seandainya dapat dipastikan bahwa tanah bagian depan dinding ini baik dan tidak rnudah tergerus, maka tekanan tanah pasif dapat diperhitungkan.
Dari
persamaan-persamaan
Besarnya tekanan tanah aktif maupun tekanan tanah pasif sebetulnya dapat dihitung secara teliti, yaitu dengan menganggap bahwa gaya aktif lpasif bekerja membentuk sudut $'sesuai dengan kemiringan dinding bagian belakang maupun bagian depan, akan tetapi didalam prakteknya disederhanakan dengan menganggap bahwa tekanan bekerja melalui garis vertikal AB / CD, lihat Gambar 6.21.
Kalau ternyata dalam perhitungan stabilitas kosntruksi terhadap keamanan guling,
angka
keamanannya < 1,50, maka untuk memperbaikinya dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
./
Rekayasa Fondasi
92
1. Z. 3.
Meperbesar ukuran konstruksi (memperbesar W),
Menambah panjang tumit, atau menambah panjang kaki, sehingga secara tidak langsung akan menambah berat kontruksi sehingga menambah momen penahan (karena beban ataupun lengan momen penahan bertambah panjang). Membuat dasar fondasi miring ke kanan, sehingga lengan momen guling menjadi lebih kecil.
Selanjutnya lihat Gambar 6.22a,6.22b, dan Gambar 6.22c.
AB / CD vertikal O'diabaikan Akibat anggapan di atas, maka tanah di atas konstruksi diperhitungkan menambah berat konstruksi.
Gambar 6.21. Tekanan tanah aktif
Dalam penambahan panjang tumit perlu dipertimbangkan kalau e terlalu panjang, maka kontruksi mudah pecah.
L5 Gambar 6.222. Menambah paniang tumit
Dalam penambahan panjang kaki pertambahan berat konstruksi kecil, tapi lengan momen tahan menjadi tambah panj ang.
hl-+t Gambar 6.22b. Menambah panjang kaki
Dinding Penahan Tanah (Retaining lVall)
93
Titik putar guling yang tadinya A menjajadi A', sehingga lengan mumen guling yang tadinya h1 menjadi h2 (lebih pendek), momen guling menjadi lebih kecil
Gambar 6.22c. Membuat miring dasarfondasi
2.
Aman terhadap bahaya penggeseran (sliding)
Yang dimaksud dengan aman terhadapbahayapenggeseran adalah apabila dinding penahan tanah mampu menahan gaya geser, sehingga perbandingan antara jumlah gaya-gaya yang menahan (XW.f) dengan
jumlah gaya-gaya yang menggeser (xEa) > 1,50 atau dapat ditulis seperti berikut:
>.w.f ZE, dengan f
:
koefisien gesek: tg
6.18 Q.
Apabila tekanan tanah pasif diperhitungkan, maka persamaan 6.l8 menjadi sebagai berikut:
>,w.f 6.19
uuq -YE' uup 'F
Kalau dasar fondasi halus, atau perencana kurang yakin keamanannya, maka koefisien gesek tanah dasar dapat diambil : tg Q' dengan Q' = 213 $. Jika angka keamanan yang diperhitungkan masih < 1,50, maka untuk memperbaikinya dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. b' c. 3.
Memperbesarkonstruksi, Menambah tumit atau kaki, secara tidak langsung menambah berat konstruksi, Menambah tekanan tanah pasif.
Aman terhadap bahaya penurunan konstruksi
Persyaratan yang harus dipenuhi supaya konstruksi tidak turun adalah bahwa titik potong resultante gaya harus masih di dalam inti dasar fondasi atau nilai exentrisitas (e) < 116 b, lihat Gambar 6.23.
>M >W
IM:
Jumlah momen dari semua gaya terhadap pusat berat fondasi.
>W:
Jumlah gaya vertikal
Gambar 6.23. Resultane gaya R masih di inti
1
,,1
94
Rekayasa Fondasi
Tekanan maksimum yang timbul tidak boleh melebihi daya dukung ijinn tanah ( o Tegangan maksimum timbul ( o' ) dapat dihitung dengan persamaan 3.10 sebagai berikut:
)
atau
o > o'
6ektri^="r?-T) dengan:
A:b. L L: dipandang
1 m tegak lurus
bidang gambar
Catatan:
l.
Didalam melakukan perhitungan stabilitas konstruksi, apabila tanah yang ditahan banyak mengandung air, perlu diperhitungkan adanya gaya angkat ke atas (up lrft) oleh air. Adapun besarnya gaya angkat ke atas dapat dilihatpada Gambat 6.24.
Ult uu Gambar 6.24. Gaya angkat oleh air
Z.
Kalau dasar fondasi berupa lapisan batu / cadas, maka harga e < 116 b boleh tidak terpenuhi asal persyaratan lainnya terpenuhi, misal telah aman terhadap bahaya penggulingan dan aman terhadap bahaya penggeseran
6.3.4 Perhitungan terhadap stabilitas kekuatan konstruksi Kalau dinding penahan tanah mempunyai bentuk seperti ditunjukkan pada Gambat 6.25, maka setiap bagian konstruksi yang rawan retak perlu dilakukan pengecekan kekuatannya. Bagian-bagian yang diperkirakan mudah retak adalah: l. Bagian badan, yaitu bagian yang terletak antara badan dan kaki, bagian ini perlu di cek pada setiap jarak 0,5m s.d 1,0 m (bagian I - I)' 2. Bagian pangkal kaki,yang dimaksud dengan pangkal kaki adalah bagian yang terletak antara badan dan kaki.
3.
Bagian pangkal tumit,yang dimaksud dengan pangkal tumit adalah bagian yang terletak antara badan dan tumit.
Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)
95
Gambar 6.25.Bagian dinding yang rawan retak 6.3.4.1 Stabilitas kekuatan badan Perhitungan stabilitas kekuatan badan, dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. b. c. d. e. f.
Badan diperhitungan sebagai muatan menggantung (overstek) yang terjepit pada bagian kaki, Gaya-gayayang diperhitungkan adalah gaya-gaya yang bekerja di atas kaki, lihat Gambar 6.26.
Ditinjau satu meter tegak lurus bidang gambar ( L ), Besarnya gaya norrnal adalah merupakan jumlah gaya vertikal ( IW), Momen diperhitungkan terhadap pusat berat potongan I - I, Besarnya tegangan yang terjadi di dalam struktur dapat diperhitungkan dengan menggunakan persamaan 3.3 dan persamaan 3.4 sebagai berikut:
Gambar 6.26.Bagian dinding yang rawan retak
6'ok=i.#Toatattomqk:#,+ o*in=i
t#too-in=
! '
l=o'
r'-ffis
Untuk persamaan di atas, harga momen diperhitungkan terhadap titik berat dasar badan (titik o)
96
Rekayasa Fondasi
6.3.4.2 Stabilitas kekuatan
kaki/tumit
Stabilitas kekuatan kaki/tumit diperhitungkan pada kekuatan bagian pangkal kaki langkah perhitungan stabilitas pangkal kaki/tumit adalah sebagai berikut:
/ tumit. Langkah-
a. b. c.
Dianggap kaki/tumit merupakan batang yang tejepit, Diambil lebar kaki/tumit satu meter tegak lurus bidang gambar, Gaya-gaya yang bekerja pada kakiitumit adalah tekanan tanah yang berada dia atas kaki/tumit (W), tekanan tanah yang berada di bawah kaki/tumit ( o ), dan berat kaki/ tumit sendiri (Ws),
d.
Stabilitas kaki/tumit ditinjau terhadap dua kekuatan yang bekerja pada kaki/tumit yaitu: gaya lintanglgaya geser (D), serta momen murni yang tinjau pada pangkal kaki.
Untuk tinjauan kekuatan kaki/tumit, dimisalkan bentuk konstruksi seperti pada Gambar 6.27. Q
=ton/m'
Gambar 6.27.Bagian dinding yang rawan retak kemampuan kaki/tumit menahan gaya lintang (D) didasarkan pada kemampuan kaki/tumit menahan gaya geser ( t ). Kaki / tumit dikatakan aman apabila kemampuan geser > dari gaya gesernya, atau ( t <
Uji r'),
dengan:
3D 2 d.L dengan:
r' : Dd L
gaya geser kemampuan menahan geser gaya lintang tebal kaki/tumit panjang kaki/tumit ditinjau 1 m tegak lurus bidang gambar.
6.20
Dinding Penahan Tanah (Retaining lltall)
a)
97
Analisis kekuatan geser pada tumit: Tinggi tanah di atas A: h1 Tinggi tanah di atas B: h2 Tebal kaki/ tumit = d J, Panjang kaki : L (tegak lurus bidang gambar) Pada C bekerja
)^ 'ffi"1
tekanan tanah sebesar o*2, dan pada
D
bekerja tekanan tanah
sebesar o*1 oxl
;:)"^"
k--l-J
b)
Besarnya gayayang bekerja pada tumit, dapat dilihat pada diagram tekanan sebagai berikut: 9r = ht
,<----N fttilEFEiif
.Ytanah
Lz:hz.Ytanah dr:d'Ypurungun
-...,................J
dz:d.Yp*ungun Tegangan yang timbul dapat dihitungan dengan persamaan
-
sebagai berikut:
"muks Gmin
atau dengan menggunakan persamaan 3.1 c,,,ak
=
M
' b.L ll6.L.d2 M
bJ- ll6t7
I dan persamaan3.l2 sebagai
=i(r.T)r^o.in = :(r-Y)0.,*..
e:
berikut:
exentrisitas
o*r dan o*2 dicari dengan suatu pebandingan yang berlaku pada bidang segitiga atau bidang trapesium, sehingga besarnya gayayang diperhitungkan adalah sebagai berikut: Bidang Bidang
AC: BD:
q, q,
*
dr
I
dz- o,,;, misal sama dengan b ton/m2
-
oxr misal sama dengan
aton/r*
Dengan demikian bidang penjumlahan gaya adalah sebagai berikut:
o=(o*b).".r l)l
3D
/
6.21
2 d.L
J
Rekayasa Fondasi
98
Besarnya momen yang bekerja pada pada pangkal tumit dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:
Pr:a.e.L Pz:/z'(b-a).e.L M:Pr .O13. e)+P2 .Ql3.e) w:1/6 .L.d2 o : M/W ( otarik Pasangan beton Kaki dikatakan aman jika o yang timbul
6.4
( otu,ik beton yang ada'
CONTOH SOAL
Contoh Soal 9: Sebuah dinding penahan tanah vertikal seperti diperlihatkan pada gambar di bawah.
y : 1,6 ton/m3 A :30o c :0
Hitung: Besarnya tekanan aktif menurut teori Rankine, untuk 1 m tegak lurus bidang gambar'
Penyelesaian:
1- Sin$
K"
1+ SlnS
Po
t
-
Sir3Oo
:
:0.333
I + Sin30'
: l/2 . T .h' .Ko
:
ll2
. 1,6 .92 . 0,333
:22,927 ton Contoh Soal 10: Sebuah dinding penahan tanah vertikal seperti terlihat pada gambar di bawah. Permukaan tanah miring, : dengan kemiringan membentuk sudut 5 15o'
Hitung: Besranya tekanan tanah aktif menurut teori Rankine, untuk I m tegak lurus bidang gambar.
99
Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)
y : 1,6 ton/m3 0 :300 c :0
Penyelesaian:
Ka = Cos6.
CosD-JCos'5-Cos'6
crra
Ka = Cosl|o
*.@r'a -c^'q
Cosl5o-
coszl5o
cosz
3oo
Cosl5o +
cos2l5o -cos2
3oo
-
:0,373
Eo:I/2.7.h'.Ko : ll2 . 1,6 .92 . 0,373 :24,170 ton Contoh Soal 11: Suatu dinding penahan tanah tergambar, sudut gesek arrtara sisi dinding dan tanah adalah o, kemiringan permukaan tanah 6: 10o. Hitung tekanan aktif total menurut teori Coulomb.
: 1,6 ton/m3 0 :35'
y
c:0 cr
:
85o
:
85o,
100
Rekayasa Fonclasi
Penyelesaian:
E^: ll2 . jt
.h2 .Ka Sinz
K,, = Sin2
(a+
(0+ B) a.sin(o - sl.[r.,. lSin lst, (cr - B) Sin lS;r(cr-B).sir(cr+5)_]
@l'
I
Sinz (850 + J 5o)
Ko
sinz
Ea
6)
850.
sln (850
:
0,318
: :
14,31 ton
ll2
-
Sin(350 +zoo).sin(350
^ I srrz(850 -202).sin(850 I
zoo)
-
1oo)
+ 1oo)
. 1,6 . (7 ,5)' . 0,318
Contoh Soal 12: Diketahui suatu dinding penahan tanah dengan ukuran seperti tergambar
6:32' y: 1,7 ton/m3
Tanah
belakang
Tanah
depan 0:30" Y:2,0
ton/m3
Kemiringan tanah belakang 1:
5
Selidikilah stabilitas konstruksi dinding penahan tanah tersebut, apabila yb"ton
:
2,4ton/m3
Daya dukung tanah = 20 ton/m2 Penyelesaian:
y:
,lm
--
ll5 ,1,25 m:0,25
h:6,2m hy:
6,2 m + 0,25
m: 6,45 m
Tang 6 : ll5:0,20 5 : I 1,309" 0,4 m 0,8 m
tlLl
b:3.5
,0.6rn 0.65rn, '
rr
l|
m
m
lrn
r
,0.65rn, 0,6m.
|
'
hr.Y.K
101
Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)
a.
Mencari koefisien tanah aktif: Cos
Ka = Cos6.
6- Cosz6-Cosz$
CosS +
Ka = Cosll,309o.
Cos2 6 -Cos2 $
Cosl 1,309'- Cos2 | 1,309'
0,980
- J0,9
cosz 32'
cosz1l,3o9'
Cosl
Ka = 0,980.
-
615
-
0,7191
0,980 +./0,961 5 - 0,7
l9l
Ka = 0,e80.9,4:l: :0,325 1,4723
b.
Mencari gaya horisontal
Eu:'A.h,2.Y.Ku
:'/,
. 6,452 . 1,7 . 0,325
:
11,492 ton
Lengan ke titik putar E (y^):11 3 . 6,45
ME: U.
Eu . ya
:2,15
m
= I 1,492. 2,15 : 24,7078 ton m
Mencari gaya vertikal Gaya (ton)
No (1)
(3)
(2) W
r
2
Wz:
3
W
112.
0,65. 5,4.2,4.
1 . 5,4 .
| .2,4:
1
= 4,2720
72,9600
5
: 4,2120 Wa:3,5 . 0,8 . I .2,4 . 1 : 6,7200 W s: ll2 . 5,4 . 0,65 . 1,7 : 2,9835
6
Wo:
7
W7: 0,6 . 5,4 . 1. 1,7
t
rw:36,861r
4
f
112. 0,65 .
%
5,4. 2,4. 1
.0,25. 1,25. 1,7.1 :0,2656
Mp:75,6320 ton meter M6:24,7078 ton meter XW
:
Lengan terhadap titik o (m)
36,8611 ton
:
5,5080
Momen=gayaxlengan (ton meter) (4) -- 2
x3
0,7167
3,0186
I,7500
22,6800
2,4667
10,3896
l,7500
I 1,7600
2,6833
8,0057
3,0833
0,8189
3,2000
17,6256
75,6320
t t I
Rekayasa Fondasi
102
d.
Cek terhadap penggulingan:
o MG M
e.
75,63)n 24,',7078
Cek terhadap penggeseran: n
='W >,E-
f.
I
36'861
11,4920
= 3.207 >> 1.5oaman
Cek terhadap penurunan:
(1)
(3)
(2) W
r
Wz:
2
112.0,65. 5,4. 2,4. 1 . 5,4
.1 .2,4--
|
= 4,2120
12,9600
4
4,2120 W3: 112.0,65. 5,4.2,4. Wa: 3,5 . 0,8 . 1 .2,4 . 7 -- 6,7200
5
Ws: ll2 .5,4 .0,65 .1,7 =2,9835
0,9333
6
W
7
Wz= 0,6 .5,4
,
XW:
XW
:
Yz . 0,25
.
1
,25
.
7
,7
.1
:
(4)=2x3 4,3522
1,3333
.7.1,7:5,5080
4,3522
1,4500
2,7846 0,3541 7,9866 ll,l253
36,8611
36,8611 ton
ZM:24,7078 ton meter Exentrisitas >,1,y
c' ,=emak-
I
11,1253 ton
("):ZM - l3'5825 2W 36,861I
meter:
13,5825 ton meter
:0,3684 m< 1l6b:0,5833 m....
aman
(, 6.r) ll+b)
['-
36'861 I (r*o'o'losq): 6- moK ,-
3,50.1
[
3,50 )
,r.,r29
ron/m2<
( 6.e) , [r- b ) (, 6-q{!1):3.8805ton/m'> r)oovrLwL
20
ton/z
...... aman
2,W
omin=
o'in =-36'8611
3jol
['-
:.so )-
0
-{
0
0
0,2656
<-
0
0 1,0333
e:
(ton meter)
1,0333
7:
J
Momen=gayaxlengan
Lengan terhadap E (m)
Gaya (ton)
No
< 20tontz..,.......
aman
---l --r. --a 1,
Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)
g.
103
Cek terhadap kekuatan konstruksi
oxr:omin* o*r
:
3,8805
@5d.o,u *
(17,1829
-
3,8805)
.0,6
3'5
:6,1609ton/m2 0,4 rn
0x2= omin
,
1) a)
o.z:3,8805. b:3,5 m
Kekuatan tumit Kekuatan geser (
t
:
_**IuY
xffiflill1llllill
Or
+ 115.0,65 : 5,53 m 5,4 + 115.1,25:5,65 m hr . Ytu,uh : 5,53 . 1,7 :9,401 hz . Ytun,h: 5,65 .1,7 :9,605
dr:
dz:d.Ypu,
Oxl
0,8 .2,4: l,92ton/m2 6,1609 ton/m2 3,8805 ton/m2
9t
omin
W
ffiffi
:
9t*dt*o*r 9,401
b:
+
1,92
-
6, I 609
:
ton/m2 ton/mz
5,1 601
e2*dz-omrn
ton/m2
|
*
9,605+192-3,9905
ii
oxl
14,902 ton/mz
5,4
hz
-
qryI!,ffip
) hr
i
* @rft.r,,
7,6445 ton/m2
D
|
%.(a+U).e.Vtt/z . (5,1601
3D 2 d.L
+ 7,6445 ) . 0,6 .
3
3,8413
2
0,9.1
(kemampuan geser)
:
I
:
3,8413 ton
7,2024 ton/m2< 15 ton/m2
.2,9
Rekayasa Fondasi
t04
b)
Kekuatan tarik (
otu.;1.
)
. e:0.6m
l+-:+l ,l
Pr=
a.e.l
P2
t/2.(b-a).e.1
/ 1m
t/, . (7,6445
Jrn
Mr-rr
Pt.%e+Pz .213.e 3,0960 . 0,3 + 0,7453
o 2) a)
- 5,1601) . 0,6 ,
0,7453 ton
I
--N 0,4m
W
5,1601 . 0,6 . 1 :3,0960 ton
.0,4:
1,2269 ton meter
: tl6. 1 . (0,8)2= 0,1667 m3 M \zry :7,35ggtotVm2< oso,p(30 tonim2)
116
.L
. d2
w:woej
Kekuatan kaki
Kekuatan geser ( t )
, e =0.6m ie, hr
h2:0,4 m
Qt
gu
dr:
dz:d.Ypu,
=
0,8
lrr . Ytanolr : 0,4
.2,4:1,92
0x2
14,gO2 ton/mz
Omak
17,1829 ton/m2
.2,0:
0,80tor/m2
ton/m2
Qr+dr-omak dr
onrrk
f,W
W W
+ 1,92 - 17,l82g:14,4629 ton/m2 q2* d2- oa2 0,80 + 1,92 - l4,9O2O:12,1820 tor/m2 0,80
d2
%.(a+b).e.L % . (14,4629
ox2
t t
+ 12,1820 ) . 0,6 .
7,9934 ton
3 D 2 d.L
3
7,9934
2
0,8.1
(kemampuan geser)
14,9876onlmz< l5 ton/m2
Dinding Fenahan Tanah (Retaining Wall)
b)
105
Kekuatan tarik ( o,61)
b.e.1
P1
12,1820. 0,6 .
1
:7,3092 ton
Yr"(b-a).e.1
P2
% . (14,4629
- 12,1820) .0,6
,
0,6842 ton
Pt.% e+Pz .213.e
Mr-u
7,3092. 0,3 + 9,6342 . 0,4:2,4663 ton meter 116 .L . d2: 116. I . (0,8)2: 0,1667 m3
3)
y : Ty : w 0,1667
t4,7g48tor.t/m2
Kekuatan badan
Perhitungan stabilitas kekuatan badan, dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. b. c. d.
Badan diperhitungan sebagai muatan menggantung (overstek) yang terjepit pada bagian kaki, Ditinjau satu meter tegak lurus bidang gambar ( L ), Besarnya gaya nonnal adalah merupakan jumlah gaya vertikal ( tW),
Momen diperhitungkan terhadap pusat berat potongan I
-
I,
y:0,6515:0,13
Badan terjepit oleh fondasi
Eu
'/r.hr'. Y. Ka Y, .5,532
. 1,7 .0,32s:8,4479 ton
Lengan terhadap titik o Mu
:
Eu
(y1):
1/3 . 5,53
. y1:8,4479 ton . 1,833 m
:
:
1,833 m
15,4850 ton meter
m
Rekayasa Fondasi
t06
Lengan terhadap o (m)
Betran
No
(ton) t/2.0,65.5,4.1.2,4: 4,212
t:
I
W
2
w,
3
W3:
4
w
a
:
1.5,4. 1.2,4
%.5 ,4.0,65
:12,960
.l
.1
3,0186 +\
0,7167
0
0
3,0186 .' 2,8516 )
0,7767
Y2.0,65.5,4.7.2,4 -- 4,212
:
Momen terhadap o (ton meter)
,7 +
0,9333
%.0,65.0,13.1. 1,7:3,0553
2,8516
24,4393
Mu
'M
*
Mp
:
15,4850
- 2,8316:
a+
12,6334 ton meter
VM L U 6.L.d'
o'
b.
+ 12'6334 - = lo,8619 + 5,0625 2,25.1 116.1.(2,25)'
24'4393
15,9244 ton/m2<
b.
L
our:
150 lon/m2........ arlan
U 6.L.d2
12'6334 -: 2,25.1 I I 6.1.(2,25)',
24'4393
to,8619- 5,0625
5,7994 ton/m2< 30 ton/m2(kuat tarik beton)
6.5 1.
......
aman
SOAL.SOAI
Sebuah dinding penahan tanah dengan ukuran seperti tergambar,menahan tanah setinggi4 meter, tanah non kohesive dengan bidang permukaan datar. Tanah tersebut 0,4n.r
mempunyai
Yt:
1,5 ton/m3 dan
Q:25'.
Hitunglah stabilitas konstruksi tersebut yang mencakuptinjauan guling, geser, penuman dan retaknya konstruksi
#I
l,75rn
I
Dinding Penahan Tanah (Retaining Ll/all)
2.
Suatu pekerjaan penggalian tanah untuk pembuatan fondasi diberikan data y, :2,0 ton/m3. Apabila dalamnya penggalian mencapai 8 m, maka pada kedalaman galian berapa meter tanah tersebut mulai
runtuh. Dianggap 3.
107
$:0
Dinding penahan tanah mempunyai tinggi 12,5 m untuk menahan tanah pasir pada keadaan 1) lepas dan2) padat. Nilai c dan $ pada keadaan lepas : 0,6 ton/mzdan 25" Nilai c dan { pada keadaan padat :0,4 ton/m2dan 30o Anggaplah pasir tersebut kering dan mempunyai G
:2,65. Bandingkanlah nilai
Ea pada dua keadaan
tersebut di atas. 4.
Diketahui dinding penahan tanah seperti tergambar.
Hitung dan gambarkan diagram tekanan tanah aktif yang bekerja pada dinding tersebut.
Suatu dinding penahan tanah tinggi 5 m dengan sisi vertikal, menahan tanah non kohesive yang mempunyai berat isi kering 1,65 ton/m3, sudut gesek dalam 30o dan angka pori 0,60. Permukaan tanah ruta setinggi puncak dinding. Tentukan tekanan tanah total normal terhadap dinding untuk I m tegak lurus bidang gambar. Jika a) tanah dalam keadaan kering, dan b) terdapat air tanah setinggi 2,5 m di bawah muka tanah. 6.
7.
Dinding penahan tanah menahan tanah setinggi 7 meter.Tentukan besarnya tekanan aktif dan pasif pada tanah dalam kondisi kering dan tidak berkohesi, sudut geser dalam tanah: 20o dan berat volume tanah : 1,65 tlm3. Tentukan pula besarnya tekanan aktif dan pasif dalam kondisi tanah jenuh air, berat volume tanah jenuh (ysat) : 2,20 tlm3. Diketahui dinding penahan tanah dengan ukuran seperti tergambar. Berat volume pasangan 2,40 ton/m3.
Rekayasa Fonclusi
108
Hitunglah stabilitas konstruksi penaharl tanah tersebut bila diketahui tanah mempunyai data sebagai berikut:
volume: 1,65 tor/m3 Sudut gesek dalarn: 25o
Berat
Kohesi
t
l^8m
:0,4
ton/mz
I
0,5m
Hitunglah stabilitas konstruksi penahan trnah tcrsebut bila diketahui tanah mempunyai data sebagai berikut: Berat volume : 1,65 ton/m3 Sudut gcsek delam: 25o
Kohesi
l,8m ; l<--------------
I
l
-oo0oo-
:0,4
ton/mz
IU RIP
7.1
PENGERTLTN TURAP
Pada persoalan konstruksi penahan tanah, pemakaian konstruksi turap merupakan salah satu cara untuk keperluan tersebut. Jenis turap yang banyak dijumpai di lapangan antara lain sebagai berikut:
l. 2.
Turap dibuat dari konstruksi kayu, Turap dibuat dari kosntruksi baja.
Turap dapat dipakai sebagai bangunan penahan tanah, penahan air, ataupun untuk keduanya, Untuk perhitungan stabilitas turap, perlu diperhatikan berbagai gaya yang mengenainya yaitu gaya horisontal maupun gaya vertikal. Sebagaimana pada konstruksi dinding panahan tanah, maka gaya horisontal yang bersifat mendorong disebut tekanan tanah aktif, sedang yang bersifat menahan disebut tekanan tanah pasif.
Pada dinding penahan tanah, kekuatan konstruksi ditentukan oleh ukuran struktur bangunan. Ukuran struktur ini akan menentukan berat struktur, kekautan terhadap penggulingan, kekuatan geser, dan lain sebgainya. Sedang pada turap kekuatan konstruksi ditentukan oleh kedalaman fondasi turap dan bahan furap.
Cara pemasangan turap yang banyak dijumpai di lapangan dan keterangan mengenai bagian-bagian turap dapat dilihat pada Gambar 7 .l dan Gambar j .2 .
Untuk kestabilan turap, maka sebelum turap dipasang, perlu diadakan perhitungan secara tepat mengenai dimensi turap yang meliputi:
1. 2. 3. 4. 5.
Panjang turap,
Tebal turap, Tebal papan turap,
Ukuran balok angker, Diameter bantang angker.
Rekayasa Fondasi
110
Gambar 7.1. Turap tanpa papon turap
papan turap
f' t;
I a. Potongan
melintang
b. Gambar denah
Gambar 7.2. Turap dengan papan turap
7.2
PERHITT.]NGAN PANJANG TURAP
Untuk perhitungan panjang turap, lebar turap diambil satu meter tegak lurus bidang gambar. Panjang turap dihitung berdasarkan keseimbangan momen terhadap titik o, lihat Gambar 7.3.
l<+
F----l
Gambar 7.3. Diagram tekanan pada turap
Apabila turap dibangun untuk menahan tanah yang homogin, maka diagram tekanan tanahnya seperti Gambar 7.3, sehingga:
H
: h,+h,
Eu
:
Yr.H2, ytanah. Ka
Turap
Ep
Y,
.hr' . ytunan . Kp
XMo:0 Eu.1l3.H -
Ep
.
% . H2.ytunuh . Ku
113
.h2:0
. ll3
.H - Y, . hz'.yturor, . Kp
. ll3 .h2:
O
. H3. ytanoh . Ku - 116. h23 . ytun* . Kp : 0 116 . (\ + hz)3. ytunoh . Ku - 116.h23. ytunun . Kp : 0 116
7.1
Nilai K^ maupun Ko dapat dicari dengan persamaan 6.3 sebagai berikut: Ka: tg2 (45" - % g) dan
Kp:tg'(45o+%O) Karena nilai
hl
sepanjang hz'
:
sudah tertentu (merupakan tinggi tanah yang akan ditahan), maka dengan menggunakan persalnaan 7.1, dandengan melakukantrial and error nilai h2,makanilai h2 akan didapat. Sebagai angka keamanan (n) dapat dipakai 1,2 s.d 1,5, sehingga panjang turap yang dimasukkan dalam tanah adalah
7.3
n . h2, dengan demikian panjang turap keseluruhan
(H):
hr
*
hz'.
PERHITUNGAN TEBAL TURAP
Perhitungan tebal turap dilakukan sebagaimana perhitungan panjang turap yaitu, lebar turap diambil satu meter tegak lurus bidang gambar. Tebal turap diperhitungkan terhadap momen maksimum yang bekerja pada turap. Adapun caranya adalah sebagai berikut:Dimisalkan momen maksimum terjadi pada jarak x meter di bawah permukaan tanah di depan turap, maka momen maksimum yang terjadi pada turap adalah sebagai berikut, lihat Gambar 7.3.
Gambar 7.3. Diagram tekanan pada turap
.(h, *
X)2. ytun* . Ku
Eu
%
EP:
Yr.x2. yturul,. Kp E^. 113.(h1 + x) - Ep . l/3 . x %.(hr* x)2. ytonur, .K^.113.(h1 + x) -t/r.x2.ytanar. Kp
M* M* M*
116 .
(\+ *)'
. ytanuh. Ka
-
116 .X3 . ytunuh. Kp
.ll3 .x 7.2
Rekayasa Fondasi
I t1
M* akan maksimum jika auri
6Y :0
6Mx 5x
-
-u
akan didapat nilai x
6x
Dengan memasukkan nilai x kedalam persamaan 7.2, maka didapatkan milai mencari tebal papan turap dipakai persamaan sebagai berikut:
M* maksimum. Untuk
M -W dengan: o : tegangan tarik kaYu M : momen maksimum (M^) W : tahananmomen : 116 .L .t2 L : lebar turap diambil 1 m tegak lurus bidang gambar T : tebal kayu
7.3
o=
7.4
PERHITUNGAN TEBAL PAPAN TURAP
Tebal papan turap dihitung berdasarkan momen maksimum yang bekerjapada papan turap. Momen yang bekerja pada papan turap dihitung berdasarkan tekanan maksimum yang diterima papan turap, lihat Gambar
7.4,yaitl
sebesar: hr . y . K"
.
,r'up
\ fu/
vu9un*ruo
JfrE rffiE H a. Potongan melintang
b. Garnbar denah
Gambar 7.4, Beban yang bekeria pada papan turap Tekanan maksimum yang diterimapapan turap dianggap sebagai muatan merata (q), sehingga momen yang bekerja papan turap adalah sebesar:
M o:
ll8 . q.Lz M
W:
116.b.tz
b :
W
lebar turap diambil 1 m tegak lurus bidang gambar
dengan persamaan di atas, maka tebal papan turap (t) dapat dicari'
Turap
7.5
113
PERHITUNGAN BALOKANGKER
Balok angker dihitung berdasarkan reaksi yang bekerj apadabalok (balok A), lihat Gambar 7.5.
|<_>l
(h,+h2).y.K" t
Gambar 7.5. Turap dengan balok angker A Reaksi pada balok
A (RA) dihitung berdasarkan keseimbangan momen terhadap titik o, sehingga:
M.(f,, ahz-y)+Ep.ll3hz-E^.113 (hr+h2):0
7.4
Karena nilai E, dan Eo sudah dicari sebelumnya, maka dengan persamaan 7.4 besarnya RA dapat diketahui. Dalam perhitungan balok angker nilai RA dianggap sebagai muatan merata (q pada balok A, sehingga momen yang bekerja balok A adalah:
M
:
l/8 . q . L2dengan
L:
:
ton/m') yang bekerja
jarak antaraturap (lihat Gambar 7.4b)
Bila tampang balok A diambil bentuk bujur sangkar dengan masing-masing sisinya
:
a, maka tahanan
momennya adalah:
W:
116 . a3
Dengan menggunakan persamaan
7.3,yaifio=L
maka ukuran balok angker (balok
A)
dapat
diketahui.
7.6
PERHITUNGAN DIMENSI BATANG ANGKER
Dalam perhitungan batang angker nilai RAjuga dianggap sebagai muatan merata (q : ton/m'). Bila angker dipasang setiap jarak L m, maka beban yang akan bekerja pada batang angker adalah = L . RA, lihat Gambar 7.6.
Rekayasa Fondasi
114
T lL
l_
T
+ lL
rL
b. Gambar denah
a. Potongan melintang
Gambar 7.6. Turap dengan balok angker Luas penampang batang angker (F.) dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:
_ _ Is
L.RA
-
7.5
C tarik
-
Karena penampang batang angker bulat, maka luas penampangnya adalah
F":
t/+. n
d2, dengan
d:
diameter batang angker, sehingga:
L.RA:
i fc. Tt.or, karena L, RA, dano6.ipsudah ada, maka nilai d dapat diketahui.
6 tarik
7.7
CONTOH SOAL
Contoh Soal 13: Diketahui turap kayu tanpa angker seperti tergambar. Turap tersebut terdiri atas tiang-tiang vertical setiap jarak (L) : 1,20 meter, dan papan-papan turap yang dipasang secara mendatar, lihat gambar di bawah: papan turap
I I
lL:1,20m
Il+
To.zo'n
lr.=t,zoI
T a.Potongan melintang
b. Gambar denah
Ttrrap
I 15
Pertanyaan:
a. b.
Ukuran penampang turap (tampang segiempat), apabila tebal tegak lurus bidang gambar Tebal papan turap Data tanah: 0 : 20o, berat volume y Data kayu: o: 60 kglcm2
:
Penyelesaian:
a.
Menentukan penampang turap
Ku -
tg' (45" - Ol2): tgz (45' - 20't2) 0,49
Kp :
Ez (45' + Qtz):
W2
(45, + 2o,tz)
2,04
Eur'/r.hr'.yturar,.Ku % . (1,50)2. 1,60 . O,4g .1,20 1,0584 ton
xo:
(1/3 hr + x) meter Eu2 dan E6 menekan furap selebar 0,20 m Euz : hr .x .Ytunuh .Ku . b Lengan ke
1,50.
x.
1,60 . 0,49 .0,20
0,2352 x ton Lengan
Eu:
x,:
(Y2. x) meter
.x2 . ytunun .Ku . b /r. . x2 . l,60 .0,49 .0,20 0,0784 x2 ton Y,
1,60 ton/m3
:20
cm
Rekayasa Fondasi
r16
x":
Lengan ke
(1/3 . x) meter
Ep
Yr.x2 .ytunur,.Kp
Ep
/,.x2 . t,60 .2,04
Rumus ini hanya berlaku untuk turap berbentuk tiang
(r.+),
(r.#J.o,ro
0,3264 x2+1,088 x',ton Lengan ke xo: (l/3.x) meter M.up, terjadi di xo (x m di bawah permukaan tanah depan) M* E,r. (1/3 hr +x) +Eaz.Yzx*Euz.ll3x-Eo. l/3 x M* 1,0584 . (l/3.1,50 + x) + 0,2352x. * (0,326412+ 1,088 x',;. 1tl: x; 0,5292 + 1,0584 x *0,
M*
6Mx _
1 17
(ll2 x) + 0,0784 x'. 1l/3 x)
6 x2 + 0,026l x3
-
0, 1 088 x',
-
0,3626
*
0
6x 1,0584 + 0,2352x + 0,0783 1,0584 +
x'
-
0,3264
0,2352x-0,2481x'-
1,4504
dicoba x :
*' - 1,4504x3 : x3:0
0
- 0,4049 + 0 dicoba x:0,95 diperoleh - 0,185610 dicoba x : 0,90 diperoleh - 0,01 17 + 0 dicoba x : 0,905 diperoleh - 0,0070 = 0 dipakai
M*
o
l,00diperoleh
x:0,905 0,5292+ 1,0584 x *0,1 116x2 + 0,0261x3 - 0,1088 x'._ 0,3626x0 0,5292+ 0,9578 + 0,0963 + 0,0193 - 0,0806 - 0,2432 1,2788 ton meter:127880 kg cm
M W
127880 kg cm M w U6.b.f : trc.20.t o 60 kg/cm2 60-^ 127880
=3,3333t2
3,3333 t',
3,3333.60
6
:25,2863 cm = 30 cm
Turap
b.
I17
Menentukan tebal papan turap
q=
hr.Y'Ku 1,5 .1,60 .0,49
1,176 tonlm2
,-1,*
O,ll76kglcmz
ll8 , q.L2 t/8.0,1176.Do2
M
210,78 kg cm Potongan melintang
w 60
Tampak atas
116.L.tz 210,79
Ttet7 @:,4
1l
v60
Dipakai tebal papan
turap:
wt[l
5 cm
Contoh Soal l4: Diketahui turap kayu setinggi 1,75 m tergambar, menahan tanah dengan
Q:
20o
,beratvolume:
1,6
ton/m3, tegangan tarik kayu (or.uy,): 100 kg/cm2 Tentukan panjang dan tebal turap tersebut. Penyelesaian:
K,
tg2
145',-%.4)
tg2 145o -%.20',)
:0,490 llK^:110,490:2,04
tg2 35o
K, a.
Menghitung panjang turap: Eu
:
%. (hr+ d)'.
ytanuh. Ka
% . (1,75+d)2 .1,60 . o,4g
.l
0,392 . (1,75+d)2 ton
Ep:
o:
l/3 (1,75+d) meter %.d2.ytunan.&
Lengan ke
%. d2 .1,60 .2,04 1,632 d2 ton
I
Rekayasa Fondasi
ltB
Lengan ke
o:
(l/3 . d) meter
IMo:0 E^ .
ll3 (1,75+d)
- Ep . (1/3 . d)
:
0
0,392 . (1,75+df . rl3 (1,75+d) - 1,632 d2 . (113. d) 0,1306 (1,75 + d)3:0,544. d3
:
0
(t,75+d)3:4,1653.d3
1,75+d:d 1,75 +
d:
3GJ653
1,6089 . d
d:1,75 d:2,874 m 0,6089
panjang turap yang masuk dalam tanah d'
d' :1,2 .2,874
1,2 . d
m: 3,4488 m = 3,5 m
Jadi panjang secara keseluruhan
b.
:
:1,75 *
3,5
:
5,25 meler
Menentukan tebal turap
Eu
%.(hr+*)'.
ytanah. Ku
% . (1,75+x)' ,1,60 .0,49
0,392 . (1,75+x)2 ton Lengan ke
Ep
o:
l/3 (1,75+x) meter
%.d2.Ytunuh.Kp
l,60 .2,04 l,632xz ton
% . d2 .
Lengan ke
o:
(1/3. x) meter
M* = Eu .ll3 (1,75+x) - Ep . (l/3 . x) M* : 0,392 . (1,75+x)2 , ll3 (1,75+x) M^:0,1306 (1,75 + x;3 - 0,544. x3
-
1,632 xz . (1/3 . x)
6Mx _:0 6x
0,3918 (1,75 + x)2 . I - 1,632 x2 :0 0,3918 (1,7 5 + x)2 : 1,632 x2 (1,75 + x)z : 4,1653 x2 1,75 +
x:
x
4,1653
1,75+x:x r/4163 1,75 +
M* M*
x:
2,0409
x,
maka x
:
1,6812 m
0,1306 (1,75 + 1,6812)3 - 0,544. (1,6812)3 5,2757 + 2,5849 :7,8606 ton meter 786060 kg cm
:
.1
Turap
119
Untuk
b: 1 m: 100 cm M W
M
786060 kg cm
w
u6.b.(:
o
100'kg/cm2
100
U6. 100 . t'z :16,6667
t2
786060 16,6667 t2
t:
786060 _ 16,6667.100
Dipakai tebal turap
7.8 1.
t:22
E8606o :21.7171 cm
-l\11666,67
cm
SOAL-SOAL
Suatu cofferdam dibuat dari baja menahan air setinggi 2,5 meter,dipancang dalam tanah dengan data sebagai berikut:
Berat volume tanah terendam = 0,9 torl/m3 Sudutgesekd alam obaja
:
:
25o
1200 kglcm2
berat volume
air:
1 ton/m3
Tentukan panjang dan tebal papan turap
2.
Suatu tiang beton dengan penampang 35 x 35 cm2, dipancang dalam tanah dengan 0: l5o, c:0,15 kglcm2, dan y' : 0,8 gram/cm', Jika dikehendaki tiang akan mempunyai daya dukung : 30 ton/tiang, berapa dalam tiang harus dipancang?
3.
Diketahui suatu turap menahan beban seperti tergambar
q:0,5 ton/rrf dalam 0:30"
Muatan merata Sudut gesek
Berat volume tanah: 1,6 ton/m3 Rencanakan panjang turap
120
4.
Rekayasa Fonda.si
x 30 cm'. Dipancang dalam tanah dengan 0 : 20o, berat volume tanah terendani (y') : 0,95 gram/cm3. Tentukan gaya H yang dapat ditahan oleh tiang, apabila panjang tiang yang ada dalam tanah: 10 meter. (d: 1,2 d") Suatu tiang dengan penampang 30
5.
Tersedia papan-papan dengan ukuran panjang 5 m dan tebal l0 cm, akan digunakan sebagai turap untuk menahan tanah yang mempunyai data sebagai berikut, sudut gesek dalam : 30o, dan berat volume tanahnya: 1,65 ton/m3. Hitunglah berapa tinggi maksimum tanah yang dapat ditahan oleh papan-papan turap tersebut. Selanjutnya apakah papan-papan yang tersedia tersebut cukup tebalnya? apabila tegangan yang diijinkan pada kayu tersebut adalah : 100 kg/cm2.
6.
Turap tergambar menggunakan angker pada setiap jarak 1,75 m, dan menggunakan balok angker (balok A) untuk meratakan gaya angker Data tanah:
Berat jenis tanah (G) : 2,70, porositas (n) sudut gesek dalam (0) :30" Data kayu: Tegangan ij in kayu (tarrU deraWlentur)
o:
100 kglcm2
Hitunglah:
a. b.
panjang papan turap Tebal papan turap
c. d.
Ukuran balok A yang diperlukan Dimensi batang angker
-oo0oo-
:
0,35,
]ll 1I IIASI IIA]I G PA]I GA]I G HIECNPFOATOAflOffi
8.1
PENDAHULUAN
Fondasi Tiang pancang saat ini banyak digunakan di Indonesia untuk berbagai bangunan seperti, jembatan, gedung bertingkat, gedung-gedung industri, menara, dermaga, bangunan mesin-mesin berat, dan lain-lain yang semuanya merupakan konstruksi-konstruksi yang memiliki dan menerima beban yang relatifberat. Penggunaan fondasi tiang pancang didasarkan padaperhitungan adanya beban yang besar yang akan diterima fondasi sehingga penggunaan pondasi langsung tidak efektiflagi, danjuga didasarkan pada
jenis tanah pada lokasi fondasi akan dibangun kondisinya relatif lunak (lembek) sehingga pmggunaan pondasi langsung tidak ekonomis.
Bila dilihat dari segi pembuatannya,pondasi tiang pancang mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan pembuatan pondasi lain. Adapun keuntungannya adalah sebagai berikut: 1.
Biaya pembuatannya kemungkinan bisa besar, akan tetapi dapat lebih murah bila dikonversikan
2.
dengan kekuatan yang dapat dihasilkan. Pelaksanaannya lebih mudah.
3.
Peralatan yang digunakan mudah didapatkan.
4.
Para pekerja
5.
mempergunakan pondasi tiang pancang. Waktu pelaksanaannya relatif lebih cepat.
di
Indonesia sudah cukup terampil untuk melaksanakan bangunan yang
Secara umum pemakaian pondasi tiang pancang dipergunakan apabila tanah dasar dibawah bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan, dan juga letak tanah keras yang memiliki daya dukung yang cukup untuk memikul berat dari beban bangunan terletak pada posisi yang sangat dalam.
t22
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Dalam merencanakan fondasi tiang pancang, berbagai data yang perlu diketahui adalah sebagai berikut:
l. 2. 3.
Data tanah dimana bangunan akan didirikan. Daya dukung dari tiang pancang itu sendiri (baik single pile ataupun group pile). Analisa negative skinfriction (karena mengakibatkan beban tambahan).
Gaya geser negatif (negative skinfriction) adalah suatu gaya yang bekerja pada sisi tiang pancang, gaya tersebut justru bekerja kearah bawah sehingga memberikan tambahan beban secara vertikal. Negative skin friction berbeda dengan Positif skin friction, karena positif skin friction justru membantu memberikan gaya dukung pada tiang dalam melawan beban luar/verlikal.Positif skin friction bekerja dengan cara memberikan perlawanan geser disisi-sisi tiang, dengan arah yang berlawanan dengan arah gaya luar yang bekerja ataupun arah gaya negative skin friction tersebut.
Negatif skin friction terjadi ketika lapisan tanah mengalami penurunan yang cukup besar akibat proses konsolidasi, akibat proses konsolidasi ini, tiang mengalami gaya geser dorong ke bawah yang bekerja pada sisi sisi tiang, keadaan ini disebut sebagai keadaan dimana tiang mengalarni gaya geser negatif (n e gat iv e s kin fr ic t io n). Jika jumlah gaya luar dan gaya geser negatif
ini melebihi gaya dukung tanah yang diizinkan, maka dapat terjadi penurunan tiang yang disertai dengan penurunan tanah disekitarnya.Keadaan seperti ini bisa terjadi apabila tanahnya yang lembek, pemancangan pondasi pada daerah timbunan baru, ataupun akibat penurunan air tanah pada tanah yang iembek, sehingga kondisi tersebut memungkinkan terjadinya penurunan atau konsolidasi tanah yang cukup besar. Pondasi tiang pancang hendaknya direncanakan scdemikian rupa sehingga gaya luar yang bekerja pada tiang tidak melebihi gaya dukung tiang yang diizinkan. Adapun yang dimaksud dengan gaya dukung
tiang yang diizinkan adalah meliputi aspek gaya dukung tanah yang diizinkan, dankekuatan tiang yang diizinkan, dan gaya- gaya lain (seperti perbedaan tekanan tanah aktifdan tekanan tanah pasif). Perhitungan serta pengevaluasian hasil pemancangan tidak saja drlaksanakan terhadap tiang secara individu (single pile) tetapijuga dilaksanakan terhadap tiang-tiang secara kelompok (group pite). Dalam
perhitungan dan evaluasi pondasi tiang pancang dapat ditinjau melalui dua keadaan yaitu:
l. 2.
i bahan yang digunakan, seperti dari kayu, baja, atau dari beton, ataupun mungkin kombinasi dari bahan-bahan tersebut (komposit) Cara penerusan gayalbeban oleh tiang Jenis
8.2
PENERUSAN GAYA/BEBAN OLEH TIANG
Apabila tiang dibuat sedemikian panjang, sehingga pemasangannya ujung tiang sampai tanah keras atau menembus tanah keras (lapisan pasir/kerikil padat, lapisan batu, dan sebagainya), maka gaya yang diterima oleh tiang akan diteruskan ke tanah melalui ujung tiang. Keadaan seperti ini disebut dengan "End Bearing Pile" atau "Point bearing Pile",lihat Gambar 8.1.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
123
BEBAN
@
Tiang Pancang
t fI t I t t a. Menembus tanah
keras
Ouyu dukung tiang akibat gesekan dan lekatan, relatif kecil
b. Sampai tanah keras
Gambar 8.1 Pemancangan sampai tanah Penjelasan Daya dukung tiang keras (end bearing pile) "end bearing pile" Pada endbearing pilesebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari perlawanan tanah keras pada ujung tiang. Tiang yang dipancang sampai lapisan tanah keras, secara teoritis dianggap bahwa seluruh beban tiang dipindahkan kelapisan tanah keras melalui ujung tiang.sehingga pada kondisi end bearing pile kemunskinan terjadinya penurunan fondasi (settlement) sangat kecil = 0. Bila tiang tidak dipancang sampai tanah keras (friction and cohesive pile), maka daya dukung utamanya adalah akibat gesekan dan lekatan, sedang daya dukung akibat perlawanan tanah yang ada di bawahnya relatif kecil, lihat sketsa Gambar 8.2.
Tiang Pancang
t I ilu#J.:,:;'r,, I
t"tutun"
L]I
ff II
Ouyu dukung tiang akibat perlawanan tanah keras relatifkecil
Gambar 8.2. Sketsa daya dukung tiang tidak dipancangsampai tanah keras
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
124
Perbedaan dari kedua jenis tiang pancang di atas (end bearing pile dan friction and cohesive pile), semata-mata hanya dilihat dari segi kemudahan, karena pada umumnya tiang pancang berfungsi sebagai kombinasi antarafriction and cohesive pile (tumpuan sisi) dan end bearing pile (tumptan ujung).
Jika pemancangan tiang tidak sampai tanah keras, maka penunrnan bangunan masih mungkin terjadi, sehingga masih perlu diperhitungkan besamya penurunan.Bentukpenyebaran tekanan pada tiang pancang adalah seperti diperlihatkan pada Gambar 8.3.
Gambar 8.3. Penyebaran tekanan padafondasi tiang
8.3
MACAM-MACAM FONDASI TIANG PANCANG
Macam fondasi tiang pancang digolongkan berdasarkan bahan/material yang dipergunakan untuk pembuatan tiang dan rnenurut cara pembuatannya. Menurut bahan/material yang digunakan, tiang pancang dibedakan menjadi empat macam yaitu tiang pancang kayu, tiang pancang beton, tiang pancang baja;'dan tiang pancang composite (kayu dengan beton atau baja dengan beton). Sedang menurut cara pembuatannya dibedakan menjadi dua macam yaitu:
1. 2.
Fondasi tiang dibuat ditempatpekerjaan (Cast in place pile) Fondasi tiang yang dibuat atau disiapkan ditempat lain, kemudian dibawa ke lokasi pekerjaanuntuk dimasukkan kedalam tanah dengan cara ditumbuk atau dipancang (Precast pile).
8.3.1 Fondasi tiang dibuat ditempat pekeriaan Fondasi tiang pancang yang dibuat/di cor ditempat pada umumnya berupa tiang beton. Pembuatannya dilakukan dengan cara membuat lubang dengan cara mengebor ditempat yang telah ditentukan dengan ukuran sesuai kebutuhan.Untuk menghindari tanah di tepi lubang berguguran maka perlu di pasang casing, yaitu pipa yang mempunyai ukuran diameter dalam kurang lebih sama dengan diameter lubang bor. Setelah pengeboran selesai dan telah mencapai suatu kedalaman yang 'mencukupi', maka pekerjaan selanjutnya adalah penempatan tulangan rebar, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 8.4.
125
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Diakses dari:http://www.google.com/
Gambar 8.4. Penempatan tulangan dalam lubang Setelah proses pemasangan tulangan selesai, maka pekerjaan selanjutnya adalah pengecorall beton. pekerjaan pengecoran merupakan bagian yang paling kritis yang menentukan berfungsi atau tidaknya tahapan suatu pondasi tiang, karena meskipun proses pekerjaan sebelumnya sudah benar, tetapi kalau pengecoraflgagal maka bisa dikatakanproses pembuatan pondasi gagal secara keseluruhan. Pengecoran disebut gagal jika dalam pengecoran tidak merata dalam arti lubang pondasi tiangtidak terisi adukan beton secara merata, misalnya ada bagian yang belum terisi, bercampur dengan galian tanah, segresi tepat' dengan air, atau adanya tanah longsor sehingga adukan beton mengisi bagian yang tidak pengecoran tiang beton ditempat (Cast in place pile) dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:
l. 2.
Tiang beton di cor tanpa menggunakan kulit besi (pipa besi), Tiang beton di cor dengan menggunakan kulit besi (pipa besi), pelaksanaan pengecoran tiang beton tanpa menggunakan
kulit besi, dapat dilakukan dengan
dua
eara sebagai berikut: Cara pertama:
l.
1,50 rn Dibuat lubang pada tanah (bored pile) dengan diameter sesuai yang dikehendaki 0,60 m s.d untuk katagori besar dan 0,20 m s.d 0,30 m untuk katagori kecil'
2. 3.
Tulangan yang sudah dirakit dimasukkan ke dalam lubang' Adukan beton dimasukkan kedalam lubang sampai rata.
Cara kedua:
l.
pipa besi dengan ujung terbuka dengan diameter sesuai yang dikehendaki di pancang ke dalam tanah, kemudian tanah berada di dalam pipa dikeluarkan dengan cara dibor atau disemprot dengan air.
2. 3. 4.
Tulangan yang sudah dirakit dimasukkan ke dalam lubang. Adukan beton dimasukkan kedalam lubang sampai rata. Pipa besi ditarik ke atas.
,l
Fcrndasi TiLtilg P.m&tng (Pile Cup Fctutrdation)
126
pelaksanaan pengecoran tiang beton menggunakan
kulit besi, dapat dilakukan dengan dua cara
sebagai berikut: Cara pertama:
l. 2. 3.
pipa besi dengan diameter sesuai yang dikehendaki 0,60 m s.d 1,50 m untuk katagori besar clan 0,20 m s.d 0,30 m untuk katagori kecil, dirnasukkan ke dalam tanah, kemudian tanah berada di dalam pipa dikeluarkan dengan cara dibor atau disemprot dengan air' Tulangan yang sudah dirakit dimasukkan ke dalam lubang' Adukan beton dimasukkan kedalam lubang sampai rata'
Cara kedua:
l.
pipa besi ujung tertutup dengan diameter sesuai yang dikehendaki 0,60 m s.d 1,50 m untuk katagori besar dan 0,20 m s.d 0,30 m untuk katagori kecil, dimasukkan ke dalam tanah. Karena pipa tertutup ujungnya, maka tidak diperlukan pengeluaran tanah.
2.
Adukan beton dimasukkan kedalam lubang sampai rata.
Di Indonesia jenis tiang yang dibuat ditempat ada dua macam yaitu dan tiang Strauss dan tiang Frangky 8.3.1.1 Tiang FankY Cara pembuatan tiang Franki adalh sebagai berikut:
l. 2. 3. 4.
Pipa besi ujung terbuka dengan diameter sesuai yang dikehendaki dimasukkan ke dalam tanah pada tanah yang telah di bor sebelumlurnnya, atau dengan cara di pukul atau diputar, lihat Gambar 8.5. Untuk pipa yang dimasukkan diputar, maka setelah pipa masuk ke dalam tanah, tanah yang berada dalam pipa dikeluarkan dengan cara di bor, atau cara lainnya' Tulangan yang sudah dirakit dimasukkan ke dalarn lubang.
Adukan beton dimasukkan kedalam lubang, kemudian ditumbuk-tumbuk sampai rata, sehingga yang diameternya lebih dari 1 m, lihat _bagian bawahnya membesar. Itu khas-nya Franky. Ada Gambar 8.6
Gambar 8.5. Pekerjaan membor tanqh
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
t27
Gambar 8.6 Tiang Franlg, bagian bawqh membesqr
5.
Dalam pengisian adukan beton dalam lubang bor, setiap ketinggian adukan beon mencap ai 2 meter, pipa besi ditarik ke atas kemudian diisi adukan beton dan dipadatkan dan seterusnya hingga selesai sesuai yang dikehendaki.
8.3.1.1 Tiang Strauss
Strouss pileadalahpekerjaan pondasi dengan caratanah di bor secara manual atau penggerak mata bor nya adalah tenaga manusia. Alat bor pile sederhana dan ringkas serta tidak bising dalam pelaksanaannya menjadikan metode ini banyak di gunakan untuk pekerjaan pondasi rumah / bangunan 2lantai I 3 lantai, ruko, gudang, pagar dan lainnya. Kekurangan alat ini adalah terbatasnya pilihan diameter yakni 20cm, 25cm,30cm dan kedalaman pengeboran kurang lebih 6 meter, tentu saja itu karena tenaga penggeraknya hanya tenaga manual.Pembuatan tiang Strauss, paling tidak dilakukan dalam empat tahap yairu:
1.
Tahap persiapan kerja Persiapan kerja sangat sederhana hanya memerlukan waktu beberapa menit saja untuk men-setting alat berupa mata bor, pipa, setang dan alat pendukung lainnya.
2.
Tahap pengeboran Tanah di bor dengan besar diameter sesuai perencanaan tiang strauss, mata bor di putar dan di beri beban tekanan sampai dirasa sudah di penuhi tanah lalu diangkat dan di buang tanahnya, kegiatan tersebut dilakukan terus menerus hingga kedalaman yang diinginkan.Pengeboran tanah di kerjakan 2 orang untuk lalat (kadang adajuga yang dikerjakan 3 orang atau4 orang).
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
128
3.
Tahap pembesian
4.
Tahap pengecoran
Pekerjaan pembesian dengan pembuatan besi spiral dan pemotongan besi pokok untuk jari jari, dilanjutkan dengan perangkaian keduanya hingga menjadi kerangka fulangan seperti pada gambar.
Ini adalah tahap terakhir dalam pekerjaan strauss pile,yangjadi catatan apabila lobang bor dipenuhi air (biasanya daerah bekas rawa) maka pengecoran bisa menggunakan pipa paralon (sebagai pipa tremie) sebagai penghantar cor supaya tidak bercampur dengan air lumpur dan hasil beton yang lebih baik. tapi apabila tanah kering adukan cor bisa langsung di tuangkan.
Seperti layaknya pondasi tiang, pondasi ini ditumpu oleh kedudukan beton (pile cap), fungsi kedudukan beton adalah sebagai pengikat pondasi dengan kolom dan sloof, selain itu fungsinya adalah mentransfer beban beban diatasnya, lihat Gambar 8.7. Keuntungan menggunakan tiang Strauss Pondasi strauss pilepada dasarnya fungsinya sama dengan pondasi tiang pancang dan pondasi bor pile, yang membedakan adalah sebagai berikut: dari segi kedalamanpondasi strauss pileyang biasa di sebut
jugabor tanah manualatau bor tangan hanya mampu
mengerjakan maksimal
l0
meter, berbeda
dengan bor pile atau tiang pancang yang mampu sampai 25meter.
Diameter straus pile sangat terbatas yakni (20cm,25cm,30cm, 35cm, dan 40cm) lain halnya dengan bored pile (30cm s/d 60cm), namun demikian menggunakanstrauss pile/bor pile mar.l.tal mempunyai beberapa keunggulan dan keuntungan diantaranya:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Harga permeter yang relatif murah Tanpa mobilisasi (mungkin sekedar ongkos tukang atau tenaga) Kebutuhan alat mudah di sesuaikan dengan volume pekerjaan (tinggal ditambah pekerja dan set alat nya bila ingin pekerjaan selesai lebih cepat) Bisa mengerjakan di tempat yg sulit (misalnya di dalam bangunan, kondisi kavling tidak rata) Tidak menimbulkan suara bising dalam pelaksanaannya. Dapat meminimalisir resiko penurunan pondasi pada bangunan 2 lantai I 3 lantai yang biasanya mengakibatkan dinding retak.
STTAUSS
Gambar 8.7. Tiang Strauss
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
129
8.3.2 Fondasi tiang dibuat ditempat lain Fondasi tiang pancang yangdibuat ditempat lain (Precast pile), missal dibuat dipabrik ataulokasi lain, selain berbentuk tiang beton juga dapat berupa tiang kayu, ataupun tiang baja. Fondasi tiang yang dibuat ditempat dan fondasi tiang yang dibuat di tempat lain, masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan sendiri-sendiri. Untuk fondasi tiang yang dibuat ditempat (Cast in place pile), kelebihannya adalah sebagai berikut:
l. 2. 3.
Tidak menimbulkan getaran dan kegaduhan yang dapat menggangu lingkungan sekitar. Cocok untuk pondasi yang berdiameter besar. Pondasi dapat dicetak sesuai kebutuhan.
Adapun kekurangannya adalah sebagai berikut:
l. 2. 3. 4.
Pekerjaan agak rumit karena pondasi dicetak di lapangan.
Lebih banyak memerlukan alat bantu seperti mesin bor, casing, cleaning bucket dan alat bantu pengecoran sehingga mengeluarkan biaya yang lebih besar. Rentan terhadap pengaruh tanah dan lumpur di dalam lubang.
Waktu pengerjaan lebih lama.
Untuk fondasi tiang yang dibuat ditempat lain ((Precast pile)kelebihannya adalah sebagai berikut:
l. 2. 3. 4. 5.
Pemeriksaan kualitas pondasi sangat ketat sesuai standar pabrik. Pemancangan lebih cepat, mudah dan praktis. Pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah.
Daya dukung dapat diperkirakan berdasarkan rumus tiang. Sangat cocok untuk mempertahankan daya dukung vertikal.
Adapun kekurangannya adalah sebagai berikut:
1. 2. 3. 4. 5.
Pelaksanaannya menimbulkan getaran dan kegaduhan. Pemancangan sulit, bila dimeter tiang terlalu besar. Kesalahan metode pemancangan dapat menimbiilkan kerusakan pada pondasi. Bila panjang tiang pancang kurang, maka uinruk rnelakukan penyambungannya sulit dan memerlukan alat penyambung khusus. Bila memerlukan pemotongan maka dalarrr pelaKsirnaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama.
Secara umum pemakaian fondasi tiang mempunyai keuntungan, dan mempunyai kerugian sebagai berikut:
l.
Keuntungannyaadalah:
a.
Bila dipancang sampailapisan tanah keras,maka akan mempunyai daya dukung tanah yang besar.
b.
Daya dukung tidak hanya dari ujung tiang, tetapi juga karena gesekan dan lekatan pada sekeliling tiang.
130
2.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
c.
Pada penggunaan tiang kelompok atau grup (satu beban tiang bisa ditahan oleh dua atau lebih tiang), daya dukungnya sangat kuat.
d.
Harga relatif murah bila dibandingkandenganharga pondasi sumuran.
Kerugiannya adalah: a. Untuk daerah proyek yang masuk gang kecil, sulit dikerjakan karena factor angkutan. b. Sistem ini baru ada di daerah kota dan sekitarnya. c. Untuk daerah yang penggunaan tiang sedikit, maka harganya menjadi jauh lebih mahal. d. Proses pemancahgan menimbulkan getaran dan kebisingan.
8.3.3 Tiang pancang beton Sebagaimana telah disampaikan di atas, bahwa tiang pancang beton bila ditinjau dari segi pembuatannya dibedakan menjadi dua macam yaitu tiang pancang beton yang dibuat di tepat lain (Cast in place pile) dan tiang beton yang dibuat di lokasi pekerjaan (Precast pile).
Tiang beton,baru bisa dipancang minimal setelah beton berumur 28 hari, karena beton akan mencapai tingkat pengerasan secara sempurna setelah berumur 28 hari, sehingga sebelum mencapai 28 hari beton akan mempunyai kuat tekan yang berbeda. Untuk mengetahui perbandingan kuat tekan beton berkaitan dengan umur, dapat menggunakan tabel konversi beton untuk umur 3; 7; 14;21; dan 28 hari, lihat Tabel 8.2. Karena tegangan tarik beton adalah kecil, sedangkan berat sendiri beton adalah besar, maka tiang pancang beton ini haruslah diberi tulangan yang cukup memadai, sehingga bisa menahan momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan.
Tabel 8.2 Konversi kuat tekan beton berdasarkan umur
1.
Umur Beton (hari)
Capaian Kuat Tekan (%)
3
46
7
70
14
88
21
96
28
100
Penentuan Dimensi Tiang Pancang Beton
Penentuan dimensi tiang pancang beton diperhitungkan terhadap momen akibat berat sendiri sewaktu tiang diangkat untuk dipancang. Untuk tiang pendek, pada umuflmya pengangkatan dilakukan dengan menarik pada salah satu ujungnya, lihat skema Gambar 8.8.
Untuk tiang yang panjang, perlu diusahakan M.u1 = Mrln, hal ini bisa dicapai apabila penarikanlpengangkatan tiang dilakukan dengan cara sebagai berikut: pengikatan pengangkatan tidak pada ujung, tapi pada jarak a m dari ujung, lihat skema pengangkatn pada, Gambar 8.9.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
131
M = 1/8.q.Il dengan: q = berat sendiri tiang
Gambar 8.8. Skema pengangkatan tiang pendek
NI = 0,021.q.L2 dengnn:
{ = bcrat mndlrl tiang a = 0,21.L
Gambar 8.9. Skema pengangkatan tiang panjang Untuk tiang yang panjang sekali, maka pengangkatannya dilakukan dengan cara menarik pada dua tempat, lihat skema pengangkatan pada Gambar 8.10. l\,I =
0,02l.q,L'
dengan
{
;
= bcral scndlrl tlang
a=
{l,2l.L
Gambar 8.10. Skema pengangkatan tiang panjang sek{tli
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
1JZ
Panjang tiang maksimurn yang dapat dikertjakan dengan satu mesin uap adaiah 24 m,jika tiang yang akan dipancang lebih panjang dari 24 m, maka harus mendatangkan mesin pemancang yang sesuai dan dilakukan penyambungan.
2.
Penampang tiang pancang beton
Penampang tiang pancang beton yang banyak dijumpai di lapangan pada umumnya berbentuk bulat pejal,
bulat berongga, bujur sangkar pejal, bujur sangkar berongga, segitiga pejal, segidelapan pejal, segi delapan berongga, lihat Gambar 8.1
a.
Tiang pancang bulat pejal
e.
b.
Tiang pancang segitiga
l.
c.
Tiang pancang bulat berongga
L
Tiang pancang bujur sangkar pejal pejal
d. Tiang pancang bujur sangkar berongga
Tiang pancang
Tiang pancang
segi delapan
segi delapan berongga
pejal
Gambar 8.11. Bentuk penompang tiang pancang Teknologi bidang rancang bangun beton bertulang telah menghasilkan pondasi tiang pancang dengan beberapa variasi ukuran penampang dan panjang tiang pancang yang dibuat dalam pabrik dengan system "Beton Pra-Tekan".Salah satu bentuk variasiukuran tiang pancang beton berbentuk bulat yang di produksi dalam salah satu pabrik di Indonesiadapat dilihat pada Tabel 8.1, dan Tabel 8.2. Tiang Pancang Segitiga yang ditemui di lapangan antara lain, ukuran sisi: 22cm, 29cm, dan32cm, dengan panjang 3m, 6m, 9m,72m.12m.
Tiang pancang berbentuk penampang segitiga berukuran sisi 28 cm mampu menopang beban 25 - 30 ton, tiang pancang berbentuk penampang segitiga berukuran sisi 32 cm mampu menopang beban 35 * 40 ton.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
133
Tabel 8.1. Berbagai ukuran tiang pancang beton bulat Diameter
Tebal Beton
Luar (mm)
(T:mm)
300
60
350
Klasifikasi A2
Berat
Panjang
(kg/m')
(L=m)
Beban Axial Yang Diperbolehkan (ton)
452
113
6-13
72,60
A3 B
70,75
C
65.40
A1 A3 B
65
Luas Penampang Beton (cm2)
67,50
t45
582
6- 15
89,50 86,40
C
400
A2
75
85
766
191
6-16
A3 B
500
AI
80
14,40
I1,50 232
930
6-t6
45,80
A3
43,80
B C
39,10 34.90
290
I 159
6-16
81,70
A3
78,20
B
74,90
800
A1
100
169
393
1571
6-16
249
A3 B
234,20
C
229,50
238,30
2564
641
6-24
398,20
B
390,80
A1
140
406,20
367.60
946
3872
6-24
A2 A3 B
Sumber: Hasil
A1
150
KKI Mhs, tangal
18
614 604,80 590,60 575 552,90
C 1200
41s
A2 A3 C l 000
252,70
A2
AI
120
85,30
A2
C 600
49,50
A2
A1
90
2t,t0 17,60
C
450
93,1 0
4948
1237
6-24
802,40
A2 A3 B
778,t0
C
721,t0
Noperrber 2014 di PT.WIKA Boyolali
794 75 1,50
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
134
Tabel 8.2. Berbagai ukuran tiang pancang persegi Ukuran Tiang
Luas Penampang
20 x20
x25 30x30 35x35 40x40 45x45 50x50 55x55 60x60
3.
(.-o)
Berat Per Meter
(Ke/m)
3333
96
84,3
150
r2t,s 165,3
216 294
2025
32552 67500 125052 213333 34t7 18
216,0 z t 5,J
384 485
2500
52083 3
337,6
600
3025
'762552
726
3600
I
408,3 486,0
625 900
r225 1600
:/,tuj
Beban Axial Maksimum (ton) 54,0
400
25
Diakses dari : http
Momen Inersia
(.'n')
(cm)
1
080000
884
-pile.blogspot.com/
Luas tulangan
Luas tulangan (F5) yang digunakan dalam pembuatan tiang paqcang beton adalah sebesar 1% S Fs <2o/o. Adapun bentuk pemasangan tulangannya dapat dilihat pada Garnbar 8.12.
{f f,3
Gambar 8,12. Pemasangan ttrlangan pada tiang pancang
Untuk tiang pancang bentuk bulat,octagonal, ataupun bentuk bujur sangkar yang begelnya memakai bentuk spiral, maka bentuk umum pemasangannya adalah sebagai berikut, lihat Gambar 8.13.
Gambar 8.13. Pemasctngqn begel spiral
4.
Penyambungan tiang pancang
Apabila tiang yang harus dipasang lebih panjang dari yang tersedia, maka diperlukan penyambungan tiang. Cara penyambungannya tiang pancang dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut, lihat Gambar 8.14.
135
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Tabung besi
Pelat penyambung
Gambar 8.14. Penyambungan tiang bulat
Untuk penyambungan tiang untuk berbagai bentuk seperti bujursangkar, segitiga, lingkaran,
ataupu
bentuk octogonal, dapat dilakukan dengan cara sebagai sebagai berikut, lihat Gambar 8.15.
Tiang
r'
atas
Tiang bawah
Gambar 8.15. Potongan melintang penyambungan tiang
8.3.4 Tiang Pancang Kayu Jenis tiang yang sudah lama digunakan adalah tiang yang dibuat dari kayu.Pada umumnya tiang kayu digunakan pada pekerj aar, yang sifatnya sementara. Apabila tiang ka1'u dipancang pada daerah yang memungkinkan kayu selalu terendam air (dermaga), maka kayu dapat digunakan pada pekerjaan yang sifatnya peffnanen.
Panjang tiang kayu pada umumnya berkisar antara 6 sampai dengan 8 meter dengan diameter antara 15 cm sampai dengan 20 cm. Bahan kayu yang dipergunakan harus cukup tua, berkualitas baik (sesuai dengan penggunaannya sebagai tiang pancang), tidak cacat, dan lurus yang setidak{idaknya garis sumbu yang menghubungkan antarapangkal dan ujung masih dalam kayu, lihat Gambar 8.16.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
136
I \\ I
a)
garis sumbu ditengah tengah kayu, baik untuk tiang pancang
kayu bengkok garis sumbu masih dalam kayu, masih bisa digunakan untuk tiang pancang
c)
kayu bengkok, garis sumbu keluar kayu tidak bisa digunakan untuk tiang pancang
Gambar 8.16. Kayu untuk tiang pancang
Gambar 8.17. Model perlindungan pada tiang pancang kayu Tiang kayu harus diperiksa terlebih dahulu sebelum dipancang, yaitu untuk memastikan bahwa tiang pancang kayu tersebut betul-betul memenuhi ketentuan dari bahan dan toleransi yang diijinkan. Bila menyimpang dari ketentuan yang dijinkan, bisa menyebabkan kesulitan dalam pemancangan, ataupun tiang pancang kayu tidak bisa tahan lama.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
137
Sebelum pemancangan, untuk mencegah terjadinya kerusakan pada saat pemancangan, naka kepala
tiang pancang dipasang cincin baja atau besi yang kuat atau dengan metode lainnya yang lebih efektif.Setelah pemancangan selesai, kepala tiang pancang dipotong tegak lurus terhadap panjangnya kemudian diberi bahan pengawet sebelum pur (pile cap) dipasang. Kepala tiang pancang harus tertanam dalam pur dengan ke dalaman yang cukup sehingga dapat memindahkan gaya. Tebal beton di sekeliling tiang pancang paling sedikit 15 cm. Tiang pancang harus dilengkapi dengan sepatu yang cocok untuk melindungi ujung tiang selama pemancangan, kecuali bilamana seluruh pemancangan dilakukan pada tanah yang lunak. Sepatu harus benar-benar konsentris (pusat sepatu sama denganpusat tiang pancang) dan dipasang dengan kuat pada ujung tiang. Bidang kontak antara sepatu dan kayu harus cukup untuk menghindari tekanan yang berlebihan selama pemancangan. Adapun bentuk sepatu pelindung dapat dolihat pada Gambar 8.17.
8.3.4 Tiang Pancang Baja Struktur
profil H ataupun berbentuk pipa atau kotak baja. Pada tiang pancang baja pipa, dapat dipilih dengan ujung terbuka bebas ataupun terlutup. Bilamana tiang pancang pipa atau kotak digunakan, dan akan diisi dengan beton, mutu beton tersebut minimum harus K250, namun dalam beberapa hal dan kondisi, pengecoran tersebut dirasakan tidak perlu dilakukan. Pondasi tiang pancang baja biasanya berbentuk
Berdasarkan pengalaman, bentuk ujung terbuka lebih menguntungkan dari segi kedalaman penetrasi dan dapat dikombinasikan dengan pengeboran bila diperlukan, misalnya penetrasi tiang (menerobos) pada tanah berbatu.
Diakses dari: https:/iwww. google.com
Gambar 8.l8.Topi tiang pancang baja(driving cap) Tiang pancang baja mempunyai potensi kerawanan terhadap korosi. Berkaitan hal tersebut, maka perlu dilakukan penelitian sebelumnya pada bagian mana yang mungkin terjadi korosi. Untuk menghindarinya ruas-ruas yang mungkin terkena korosi harus dilindungi dengan pengecatan menggunakan lapisan pelindung yang telah disetujui danlatau digunakan logam yang lebih tebal. Apabila tiang
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
138
dipancang pada tanah asli yang kadar oksiginnya rendah, maka umur tiang bisa tahan lama. Akan tetapi jika ada bagian tiang pancang yang berhubungan langsung dengan air, maka harus diberi perlindungan, bisa dengan dilapisi beton atau dengan "cathodic protection" (dengan ditimbulkan aliran listrik) agar besi dapat tahan terhadap karat. Perlu diperhatikan, bahwasebelum tiang baja di pancang, pada kepala tiang harus dipasang topi pemancang (driving cap), yang berfungsi untuk menjaga rusaknya kepala tiang akibat pukul dan untuk mempeftahankan sumbu tiang pancang segaris dengan sumbu palu, lihat Gambar 8.18. Setelah selesai pemancangan, tiang pancang dengan panjang yang cukup harus ditanamkan ke dalam pur
(pile cap).
Apabila panjang tiang yang dibutuhkan lebih panjang dari panjang tiang yang tersedia, maka diperlukan perpanjangan. Perpanjangan tiang pancang baja dilakukan dengan penyambungan yang dilakukan dengan cara pengelasan. Pengelasan harus dikerjakan sedemikian rupa hingga kekuatan penampang baja semula dapat ditingkatkan. Sambungan harus dirancang dan dilaksanakan dengan cara sedemikian hingga dapat menjaga alinyemen dan posisi yang benar pada ruas-ruas tiang pancang. Bilamana tiang pancang pipa atau kotak akan diisi dengan beton setelah pemancangan, sambungan yang dilas harus kedap air. Sepatu tiang pancang tidak diperlukan pada
profil H atau profil baja giias lainnya. Namun bilamana
tiang pancang akan dipancang di tanah keras, maka ujungnya dapat diperkuat dengan menggunakan pelat baja tuang atau dengan mengelaskan pelat atau siku baja untuk menambah ketebalan baja. Untuk tiang pancang bentuk pipa atau kotak dapat juga dipancang tanpa sepatu, tetapi bilamana ujung dasar tertutup, maka diperlukan sepatu tiang.Penutup ini dapat dikerjakan dengan cara mengelaskan pelat datar, ata:u sepatu yang telah dibentuk dari besi tuang, baja tuang atau baja fabrikasi. Pondasi tiang pancang baja pada umumnya ringan, kuat dan Inampu menahan beban yang berat. Penyambungan tiangprm dapat dilakukan dengan sangat mudah. Namun pondasi tiang pancang baja mempunyai kelemahan, yaitu dapat tcrjadinya korosi pada tiang baja, yaitu akibat pengaruh dari asam
mauplln air. Namun penelitian menunjukkan, bahwa pemancangan terhadap tanah alamiah tak terganggu, maka korosi mcnjadi tidak masalah. Narnun, jika pemancangan dilakukan terhadap tanah urugkan. tnaka besar kemungkinar-rnya terjadinya korosi pada tiang pancang baja.
5.4
PEI{NMPANAN TIANG
Cara standard untuk penumpukan/penyimpanan tiang pancang memang belum ada, akan tetapi dari berbagai carayangtelah dilakukan dibeberapa tempat (pabrik) adalah sebagai berikut, lihat Gambar 8.19. Jumlah tumpukan tiang yang diijinkan tergantung dari beberapa pertimbangan seperti berikut:
1. 2. 3.
Kekuatan balok kayu pengganjal.
Kekuatan spun pile untuk menahan beban (bearing, shear, hoop stress) di posisi tumpuan. Kekuatan lantai atau tanah dasar serta settlementnya.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
a. rounded
139
hollow pileb.
b. square pile
c. triangular pile
Diakses dari: https://www. google.com
Gambar 8.19. Model penumpukan tiang pancang beton Adapun persyaratan lain yang harus diperhatikan dalam menumpuk tiang pancang adalah:
l. 2. 3.
Permukaan tanah harus padatllttat danrata. Untuk alas dasar harus menggunakan balok kayu yang besar, tinggi minimum dari permukaan tanah harus memudahkan untuk proses pengangkatan dan jumlah alas hanya di bolehkan 2 alas dan di tempatkan pada posisi yang tidak mengganggu saat pengangkatan tiang pancang. Jumlah lapissan tiang pancang tergantung ukuran tiang pancang.
8.5
PEMANCANGAN TIANG
8.5.1 Tahapan pemancangan Proses pemancangantiang dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:
l. 2. 3.
PengangkataLtiangpancang.
titik yang akan di pancang.
Penyesuaian ujung tiang pancang dengan
Pemancangan tiang pancang sampai kedalaman yang telah ditentukan
Prinsip pemancangan tiang adalah dengan cara memukul tiang dengan B esarnya,/be r atny a
hummer/palu.
palu harus di sesuaikan dengan ukuran tiangnya.
Menurut Sardjono HS,hubungan antara berat penumbuk (hammer) dengan berat tiang pancang:
B:0,5P+600kg dengan:
: Berat palu penumbuk (hammer) : P Berat tiang pancang (kg) B
(kg)
Jadi misalnyapada pemancangan tiang pancang beton precast dengan ukuran 35 x 35 panjang 15 m maka penumbuk (hammer) yang diperlukan beratnya setidak-tidaknya:
B
:
0,5 x 0,35 x 0,35
x
15
x 2400 +600 :2805 kg:2,8 ton
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
140
4.
Apabila pemancangan perlu penyambungan, maka setelah tiang pancang tinggal sekitar 2 meter dari atas tanah, tali besi dilepas dari tiang pancang. Setelah talidilepas, pemancangan dilanjutkan kembali hingga mendekati posisi tinggi tiang ideal untuk penyambungan tiang.
5.
Penyambungan tiang pancang Setelah tiang pancangyang pertama terbenam, untuk menyambung pada tiang yang kedua sebaiknya menyisakan tiang pancang di atas permukaan tanah sepanjang 30 cm untuk memudahkan pengelasan tiang.
6.
Melakukan kalendering pada tiang pancang Saat tiang pancang hampir mendekati top pile yang disyaratkan untuk melakukan proses kalendering.
7.
Penyelesaianpemancangan Setelah dilakukan kalendering, kemudian pemancangan dihentikan.
8.
Tiang pancang yang tersisa diatas elevasi rencana dikelupas betonya sehingga tersisa besi tulanganyang akan dipakai sebagai stek untuk dihubungkan dengan pile cap pada bangunan gedung atau abutmen pada konstruksi jembatan.
Kesalahan yang mungkin terjadi pada cara pemancangan pondasi tiang pancang ini bisa terletak pada penggunaan bahan dibawah spesifikasi perhitungan sehingga pondasi tidak kuat, selain itu kesalahan dalam pengangkatan yang tidak berada pada titik aman dapat menyebabkan patah, kemiringan pemancangan juga bisa terjadi akibat kurang terkontrolnya ketegakan sehingga mengurangi kedalaman dan kekuatan pondasi yang berbeda dari perencanaan.
8.5.2 Macam-macam Hummer Jenis hummer yang banyak digunakan di lapangan antara lain seperti berikut:
1.
Drop Hammer
Penumbuk (hammer) ditarik ke atas dengan kabel dan kerekan sampai mencapai tinggi jatuh tertentu, kemudian penumbuk (hammer) tersebut jatuh bebas menimpa kepala tiang pancang. Untuk menghindari menjadi rusak akibat tumbukan ini, pada kepala tiang dipasangkan semacam topi atau cap sebagai penahan energi atatshock absorber yang biasanya dibuat dari kayu. Tenaga tarik drop hummer dapat berupa manusia atau mesin uap.
Drop hummer dengan tenaga tarik manusia, tinggi jatuh 1,00 s.d 1,50 meter, frekuensi pukulan 4 kali per menit, kalendering setelah 30 kali pukulan. Sama dengan a) yaitu drop hummer dengan tenaga tarik mesin uap, tinggi jatuh 1,00 s.d 1,50 meter. Keuntungan dari alat ini adalah:
l). 2). 3).
investasi yang rendah mudah dalam pengoperasian mudah dalam mengatur energi per blow dengan mengatur tinggi
t4l
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Kekurangan dari alat ini adalah:
1). 2). 3). 4).
kecepatan pemancangan yang kecil
kemungkinan rusaknya tiang akibat tinggi jatuh yang besar kemungkinan rusaknya bangunan disekitar lokasi akibat getaran pada permukaan tanah tidak dapat digunakan untuk pekerjaan dibawah air
hammer' Gambar 8.20 menunjukkan kegiatan pemancangan dengan menggunakan drop
illes*n Pancang * Tipe : Drup Harnmer * tlammer: 1,5 - 3 tofl * Eoom : 9tn
Diakses dari: h@s://www.google.com
Gambar 8.20. Pemancangan dengan drop hammer
2.
Diesel Hammer
pancang ke dalam Diesel Hammer adalah sebuah alat yang digunakan untuk memancang/memukul tiang tanah yang digunakan untuk pondasi sebuah bangunan, lihat Gambar 8.21. B
agian-bagian penting alat pancang
a. b. c.
:
pemukul (Hammer) bagian ini biasanya terbuat dari baja masif/pejal yang berfungsi sebagai palu untuk pemukul tiang pancang agar masuk ke dalam tanah' bawah' MacamLeader, merupakan jalan untuk bergeraknya pemukul (hammer) ke atas dan ke Leader macam Leader:- Fixed Leader (leader Tetap)- Hanging Leader (Leader Gantung)- Swinging (Leader yang dapat berputar dalam bidang vertikal)' hammer' Mesin uap untuk menggerakkan pemukul (hammer) pada single atau double acting steam
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
142
Diakses dari: https://www. google.com
Gambar 8.21. Pemancangan dengan diesel hammer Kelebihan Diesel Hammer
a. b. c. d.
Ekonomis dalam pemakaian Mudah dipakai di daerah terpencil Berfungsi sangat baik di daerah dingin Mudah perawatannya
Kekurangan Diesel Hammer
a. b.
Kesulitan dalam menentukan energi / blow Sulit / Sukar dalam pengerjaan pada tanah lunak
Diesel hummer merupakan pengembangan dari steam hummer, sebagai penggerak hummer adalah campuran gas dan udara. Spesialisasi diesel hummer adalah:
a. b. c. d.
Berat hummer 1,50 s.d 2,50 ton Tinggi jatuh 0.90 s.d 1,00 meter Frekuensi pukulan 40 s.d 50 kali per menit Kalendering setia l0 kali pukulan.
143
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Bagian-bagian penting lainnya diesel hammer, dapat dilihat pada Gambar 8.22. Bagian-bagian diesel hammer SP-79
1. Slinder atas 2. Piston 3. Tangkibahanbakar 4. Pompa bahan bakar 5. Silinder lebih rendah 6. Blok landasan 7. Selang minyak 8. Tangki air 9. Pompa minyak 10. I l. 12. 13. 14. 15.
Tangki minyak Crab
Kendali crab Selang minyak cincin Ram Mengisi batang pengisian Pipa batang pengisian
Diakses dari: https://www. google.com
Gambar 8.22. Bagian-bagian diesel hammer
3.
Hydraulic static pile driver (HSPD)
Secara garis besar pemancangan dengan Hydraulic Static Pile Driver untuk operasinya menggunakan sistem jepit kemudian menekan tiang tersebut, lihat Gambar 8.23. Main Frame Patented Grip Jacking System
Lateral Movement Mechanism In
Operating Control
x, y Direction
Diakses dari: https://www.google.com/
Gambar 8.23. Bagian-Bagian Hydraulic Static Pile Driver
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
144
HSPD memiliki 4 buah kak| 2 kaki pada bagian luar (rel besi berisi air) dan 2 kaki pada bagian dalam yang semuanya digerakkan secara hidrolis. Kaki-kaki ini disebut sebagai sleeper yang digunakan untuk bergerak menuju ke titik-titik yang sudah ditentukan sebelumnya dan diberi tanda. Hydraulic Static Pile Driver memiliki kemampuan mobilisasi dan mampu untuk memancang tiang pancang berdiameter besar. Alat lain yang digunakan untuk mendukung kinerja alat ini adalah mobile craneyang berfungsi untuk mengangkat tiang pancang ke dekat alat pancang. Mobilecrane sering digunakan dalam proyek-proyek yang berskala menengah namun proyek tersebut membutuhkan alat
untuk mengangkut bahan-bahan konstruksi yang cukup berat, termasuk tiang
pancang. Mobile
crane digunakan dalam proyek konstruksi dengan area yar.g cukup luas karena mobile crane mampu bergerak bebas mengelilingi area proyek. Cara kerja alat
ini secara garis besar adalah sebagai berikut:
a.
Tiang pancang diangkat dan dimasukkan perlahan ke dalam lubang pengikat tiang yang disebut grrp, kemudian sistemjack-in akan naik dan mengikat atau memegangi tiang tersebut. Ketika tiang sudah dipegang erat oleh grip,maka tiang mulai ditekan.
b.
Alat ini memiliki ruang kontrol/kabin yang dilengkapi dengan oil pressure atau, hydraulic yang menunjukkanpl/e pressure yang kemudian akan dikonversikan ke pressure force dengan menggunakan tabel yang sudah ada.
c.
d.
Jikagriphanya mampu menekan tiang pancang sampai bagian pangkal lubang mesin saja, maka penekanan dihentikan dangripbergerak naik ke atas untuk mengambil tiang pancang sambungan yang telah disiapkan. Tiang pancang sambun gan (upper) kemudian diangkat dan dimasukkan ke dalam grip (Gambar 8.23). Setelah itu sistemTack-in akan naik dan mengikat atau memegangi tiang tersebut. Ketika tiang sudah dipegang erat oleh grip, maka tiang mulai ditekan mendekati tiang pancang di bawah (lower). Penekanan dihentikan sejenak saat ke dua tiang sudah bersentuhan. Hal ini dilakukan guna mempersiapkan penyambungan ke dua tiang pancang dengan cara pengelasan. Untuk menyambung tiang pertama dan tiang kedua digunakan sistem pengelasan Agar proses pengelasan berlangsung dengan baik dan sempurna, maka ke dua ujung tiang pancang yang diberi plat harus benar-benar tanpa rongga.Pengelasan harus dilakukan dengan teliti karena kecerobohan dapat berakibat fatal, yaitu beban tidak tersalur sempurna. Apabila sudah penekanan tiang pancang dapat di lanjutkan, demikian seterusnya.
4.
Vibratory Pile Driver
Cara kerja alat ini menggunakan getaran yang ditimbulkan oleh motor, biasanya digunakan pada tanah granuler. Pemilihan penggunaan alat ini yaitu untuk meminimalisir getaran yang terjadi pada saat pemancangan. Getaran yang dibangkitkan untuk pemancangan suatu tiang berkisar antara 1200 VPM s.d 2400 VPM (vibration per minutes), Gambar 8.24 menunjukkan pekerjaan pemancangan tiang pancang baja dengan Vibratory Pile Driver.
145
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Diakses dari: https://www.google.com/
Gambar 8.24. Pemancangan tiang dengan Vibratory Pile Driver.
5.
Steam hammer
Ada dua macam steam hummer yaitu "single acting" dan double acting", lihat Gambar 8.25.
a.
Single
- Acting Hammer
Prinsip kerjanya: Pemukul aksi tunggal berbentuk memanjang dengan ram yang bergerak naik oleh udara atau uap yang terkompresi, sedangkan gerakan turun ram disebabkan oleh beratnya sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama dengan berat ram dikalikan tinggi jatuh (Gambar 8.25a). Silinder
-->Pelepasan uap
{Pelepasan
{F
<-Uap
uap
masuk
Bantalan tiang Pemasukan
Anvil
Penutup tiang
Bantalan Penutup tiang
Bantalan
Bantalan
a) Single acting hammer
(b) Double acting hammer
Diakses dari: httos :/iwww. eoogle.com
Gambar 8.25. Steam hammer
146
b,
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Double
- Acting Hammer
Prinsip kerjanya: Penumbuk (hammer) diangkat ke atas dengan tenaga uap samapai mencapai tinggi jatuh tertentu, kemudian penumbuk (hammer) tersebut ditekan ke bawah dengan tenaga uap pula (Gambar 8.25b). Jadi disini hammer jatuh dengan kecepatan lebih besar daripada single - acting hammer maupun drop hammer.
8.6
ARAH PEMANCANGAN
Ditinjau dari segi arah pemancangan tiang dapat dibedakan menjadi dua keadaan yaitu:
1. 2.
Tiang dipancang secara vertikal (tegak) Tiang dipancang miring
Tiang yang dipancang miring pada umumnya dimaksudkan untuk menahan gaya mendatar yang cukup besar, sehingga gaya ini dapat dianggap sebagai komponen gaya vertikal, lihat Gambar 8.27.
Pada umumnya nilai m berkisar antara 6, 5, 4, 3, dan 2,5
Gambar 8.27. Tiang dipancang miring
8.7
GAYA PADA TIANG
Ditinjau dari segi gayayang bekerja pada tiang minimal dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: gaya axial dan gay a transversal/horisontal
1.
Gaya axial, yaitu gayayang bekerja searah dengan sumbu tiang, gaya ini dapat berupa gaya tekan maupun gaya tarik. Apabila gaya yang bekerja pada tiang berupa gaya tekan, kekuatan tiang ditentukan oleh:
a. b. c.
Daya dukung tanah (pada end bearing pile). Gesekan (friction), Lekatan (adhesive).
Jika tiang menrima gayatarik, maka kekuatan tiang ditentukan oleh:
a. b. 2.
Gesekan (friction), Lekatan (adhesive).
Gaya transfersal/horisontal, adalah gayayangbekerja mendatar, lihat Gambar 8.26. Pada keadaan seperti ini, daya dukung tiang ditentukan oleh kekuatan tiang dan daya dukung tanah, yaitu tekanan pasif. Jika tanah sangat lemah (sudut gesek dalam $ dan kohesi c kecil), maka secara
teoritis daya dukung tiang terhadap gaya horisontal= 0.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
147
Gambar 8.26. Tiang menerima gaya tranversal oleh kapal
8.7.1 Kekuatan Tiang
l.
Apabila tiang dipancang sampai tanah keras (end bearing pile), maka kekuatan tiang ditentukan oleh daya dukung tanah keras. Luas penampang tiang
yr
:
(F):
bx
b:
b2
berat volume tanah di samping tiang
yz:
berat volume tanah di bawah tiang
oult:0
. c.Nc
+ Df.y1.No+ p.B.Vz.NY
o:1,3;p:0,4
2.
(o
):94n
n:
angka keamanan
8.1
Jika tiang dipancang pada tanah non cohesive, dan tidak mencapai tanah keras, maka kekuatan tiang ditentukan oleh gesekanantara permukaan tiang dengan tanah. Tiang pada kondisi seperti ini disebut "friction pile" atau tiang gesekan.
Purt:k.Eo.f
f : Ee Ke :
koefisien gesek: tg $ % .L2. yt. Ko
koefisien tanah dalam keadaan diam, besarnya antara Ku dan
Ko
8.2
K,
I + tg2$ jika tiang dipancang mengakibatkan
me-
madatnya tanah di sekeliling tiang.
Ks =
Cos2
$
iika tiang
dipancang tidak mengakibat-
kan memadatnya tanah di sekeliling tiang. trp.Tmrh lcres
=
1,, n
8.3
148
3.
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Jika tiang dipancang pada tanah lekat atau "cohesive soils", dan tidak mencapai tanah keras, maka kekuatan tiang ditentukan oleh lekatan antara permukaan tiang dengan tanah. Tiang pada kondisi seperti ini disebut "adhesive
pile"
.
: luas penampang tiang x c P,rt: k.L.c K : keliling tiang P,rt
8.4
rt)
t,h
p
g.5
n
n n n
angka keamanan, besarnya 2 atau3 2 konstruksi menahan beban sementara 3 konstruksi menahan beban tetap saja
Bila tiang dipancang pada tanah dengan kondisi pemancangan l),2), dan 3), maka daya dukung tiang (P) : Pr * Pz + P: Lep,Tanah (etes
P1
:
P2:
P3 : 4.
daya dukung tiang akibat daya dukung tanah daya dukung tiang akibat lekatan
daya dukung tiang akibat kohesi
Tiang dipancang miring Bila tiang dipancang miring, maka gaya yang bekerja pada tiang akan diuraikan menjadi gaya vertikal (V), dan gaya horisontal (H)
P2:H2 +Y2
H:-
V
> H':
m
V2 m
2
-.) / rr,2----f-'v rtz2 m
P2:
v2[+.,]
tr2 y =-
\m'
I m
V-
)
p2
2
+l
Pz
-
1.7
*' trt
t+
5)
m2'' 8.6
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
8.8
149
PERI{ITUNGAN PEMANCANGAN
8.8.1 Kekuatan tiang Jumlah pukulan yang diberikan oleh "hammer" akan semakin banyak pada pemancangan yang di lakukan pada tanah yang semakin keras. Apabila berat "hammer" : W ton, dan tinggi jatuh pemukul ("hammer" )
:
h meter, maka tenaga (E) yang diberikanoleh "hammer" adalah sebesar
E:
W . h.
Tenaga yang diberikan oleh "hammer" tidak semuanya dapat dimanfaatkan, karena adanya faktorfaktor lain (misal gesekan, dll). Jika perlawanan oleh : P ton dan masuknya tiang ke tanah sebesar s cm, maka:
E=W.h:P.s+P.catau o-W'h
8.7
kerana adanya faktor keamanan (n), maka persamaan 8.6 menjadi sebagai berikut:
_ I W.h n s+c dengan:
P
: h : W
n
perlawanan oleh tanah (:kekuatan tiang maksimum) berat pemukul (hammer)
tinggi jatuh masuknya tiang ke tanah konstanta, besamya 0,25 untuk "steam hammer" an2,5 wtuk "drop hammer" angka keamanan, menurut engineering new formula o : 6, sehingga persamaan 8,7 akan berubah menjadi:
o_l r--
w.h
6 s+c
8.9
8.8.2 Persyaratan-persyaratan pemancangan Persaratan-persyarata yang harus dipenuhi dalam melaksanakan pemancangan adalah:
1.
Hammer tidak boleh terlalu ringan, perbandingan antara berat hammer (pemukul) dengan berat tiang adalah sebagai berikut: Berat pemukul (hammer) : 3 s.d 3,50 kali berat tiang.
2.
Menurut modffied engineering new formula, untuk menghitung kekuatan tiang masksimum dapat digunakan persamaan sebagai berikut:
6 s+c W+p
Fondosi Tiang Punc'ang (Pile Cap Foundation)
150
dengan:
W
:
berat hammer
P 3.
berat tiang
Persamaan tinag pancang (persalnaan 8.8 atau persamaan 8.9) adalah sebagai dasar atau pedoman untuk menghentikan pemancangan tiang, agar vtiang tidak rusak karena pukulan. Sebagai ancer-ancer pemberhentian tiang saat melakukan pemancangan adalah sebagai berikut:
a. b. c.
8.9
Tiang beton, berhenti jika 10 kali pukulan, penurunan tiang hanya 3 s.d 4 crn. Tiang kayu, berhenti jika l0 kali pukulan, penumnan tiang hanya 5 s.d 6 cm. Tiang baja, berhenti jika 10 kali pukulan, penurunan tiang hanya 1,2 s.d 2 crn.
KALENDERING PEMANCANGAN
8.9.1 Pelaksanaan kalendering Secara umum kalendering digunakan pada pekerjaan pemancangan tiang pancang (beton maupun pipa
baja) yaitu untuk mengetahui daya dukung tiang melalui perhitungan yang dihasilkan oleh proses pemukulan alat pancang. Alat pancang bisa berupa diesel hammer maupun hydraulic hammer. Kalendering dalam proses pemancangan tiang pancang merupakan pekerjaan yang harus dilaksanakan dan djadikan laporan proyek. Scbagai tambahan selain kalendering dilakukan pengecekan dengan PDA test. Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung tanah dalam Ton.
Sebelum dilaksanakan kalendering basanya juga dilakukan monitoring pemukulan saat pemancangan yaitu untuk mengetahui jurnlah pukulan tiap meter dan total sebagai salah satu benuk data yang dilampirkan beserta hitungan kalendering. Untuk itu sebelumnya tiang pancang yang akan dipancang diberikan skala terlebih dahulu tiap meternya menggunakan penanda misalnya cat semprot / philox. Untuk mengitungnya disediakanterlebih dahulu counter agar mudah dalarn rnenghitung jumlah pukulan tiap meter dan totalnya. Sebenarnya metode pelaksanaan kalendering hanyalah sederhana. Alat yang disediakan cukup spidol, kerlas milimeterblock, selotip, dan kayu pengarah spidol agar selalu pada posisinya. Alat tersebut biasanya juga telah disediakan oleh subkon pancang. Dan pelaksanannya pun merupakan bagian dari
kontrak pemancangan. Pelaksanaanya dilakukan pada saat 10 pukulan terakhir. Kapan saat dilaksanakan kalendering adalah saat hampir mendekati top pile yang disyaratkan, Final Set 3 cm untuk l0 pukulan terakhir, atau bisa dilihat dari data bore 1og. Sebenarnya ada beberapa faktor lain tergantung kondisi dilapangan. Tahapan pelaksanaanya yaitu:
1. 2. 3. 4.
Saat kalendering telah ditentukan dihentikan pemukulannya oleh hammer Memasang kertas millimeter block pada tiang pancang menggunakan selotip, lihat Gambar 8.27.
Menyiapkan spidol yang ditumpu pada kayu, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas millimeter Menjalankan pemukulan / pemancangan
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
5. 6. 7. 8. 9.
151
Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta menghitung jumlah pukulan (bantuan counter). Setelah 10 pukulan kerlas millimeter diambil Tahap ini bisa dilakukan 2-3kali agar memperoleh grafik yang bagus Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer biasanya kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli. Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditanda tangani kontraktor, pengawas, dan direksi lapangan
untuk selanjutnya dihitung daya dukungnya.
Diakses dari: https ://www. google.com
Gambar 8.27. Memasang kertas milimeter pada tiang pancang
8.9.2 Penghentian pemancangan Penghentian pemancangan tergantung dari jenis tiang pancang yang digunakan. (tiang pacang beton,
kayu, atau tiang baja). Untuk tiang beton dihentikan apabila untuk 10 kali pukulan masuknya tiang pancang ke tanah hanya 3 - 4 cm atau untuk 16 -13 kali putaran hanya sekitar 5 cm, untuk tiang kayu bila untuk l0 kali pukulan hanya masuk ke tanah hanya 5 - 6 cm, sedangkan untuk tiang baja bila untuk l0 kali pukulan masuknya tiang ke tanah hanya sekitar 1,20 - 3,0 cm.
8.10 DAYA DUKUNG TIANG BERDASAR DATA KALENDERING Kapasitas daya dukung tiang pancang dapat diperkirakan dengan menggunakan data kalendering dengan menggunakan beberapa persamaan pendekatan sebagai berikut:
1. 2. 3. 4. 5.
Persamaan dinamis
Hiley
Persamaan Cobelco Persamaan Danish
Metode Modified New Enginering News Record (ENR) Metode WIKA
Fonriasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
152
a.
Persamaan Dinamis Hiley dan Cobelco dinamis Kapasitas daya dukung tiang pancang dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan (Hiley) atau persamaan Cobelco. Sebenarnya dalam hitungan kalendering bisa digunakan rumuslain, berikut: akantetapi persamaanHiley lebih sering digunakan. Adapun persamaannya adalah sebagai
LtY-r(persamaanHiley) 14t+NzP R--2WH . S+K. ll+P
8'll
S+K W+P " dengan:
R W P H S K N
: : : : : : :
Kapasitas daya dukung batas (ton) Berat pemukul (ton) Berat tiang pancang (ton)
tinggi jatuh Pemukul Penetrasi tiang pancang pada saat penumbukan terakhir, atau "set" (cm) Rata-rata Rebound uttluk l0 pukulan terakhir (cm) Koefisien restitusi
0,40 -0,50 untuk palu besi cor, tiang beton tanpa helm 0,30 -0,40 untuk palu kayu (landasan kayu), 0,25-0,30 untuk tiang kaYu
Agar didapatkan R yang aman, maka hasil penggunaan persamaan 8.10 dan 8.11 perlu dikalikan faktor keamanan (SF)dan efisiensi hammer (ef), sehinggaKapasitas daya dukung terpakai adalah:
I r-
e/"R Rp,r.ui=1;
8.13
dengan:
ef
0,8
SF :
juga menggunakan faktor besarnya tergantung dari perencana akantetapi perusahaan pancang keamaanan (SF) tersendiri'
- 0.9 tnf;k diesel hammer 0,7 - 0,9 untuk droP hammer 0,7 - 0,85 untttk single/double acting hammer
Faktor aman (SF):
SF: 3 untukPermanen load SF: I untuktemporary load (S) Untuk menentukan besarnya nilai penetrasi tiang pancang pada saat penumbukan terakhir 8.27 danrata-rata Rebound untuk l0 pukulan terakhir (K) dari millimeter kalendering. Gambar menunjukkan contoh hasil pencatatan pengukuran penetrasi tiang pancang (millimeter kalendering)'
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
153
$:lln'
rJ, iii
$.F,{}
&
€:* d*c}i's
l
;i;
Diakses dari : https ://www. google.com
Gambar 8.27 Hasil penetrasi tiang pancang Dari gambar 8.27 diambil yang 10 pukulan, maka didapatkan S dari 10 pukulan adalah 2cm, jadi S '= 2ll0 : 0.2 cm. Sedangkan reboundnya (K) ada 10. Diambilkan rata-rata K. dari grafik terbaca K sekitar: 0.9cm.
b.
Persamaan Danish.
D-
'"-
1'E
-
f.."e
J+
8.14
r
J
\2.A.Ee
dengan:
: : : : Wrr : H : L : A : Ep:
P, S I E
Daya dukungultimate tiang penetrasi pukulan
Effisiensi alat pancang Energi alat pancang: Wu
.H
Berat hammer
Tinggijatuh Panjang tiang pancang Luas penampang tiang di ujung
Modulus Elastisitas tiang
Metode Modified Enginering News Record (ENR)
Rdu:
ef
.W*.h
5. +
*W*.n2.llto
0,25
Wo +
Wrn
dengan:
ef :
efiisiensi Hammer
iYL)
8.1 5
154
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
: Berat Hammer ( Ton ) : Berat Pile ( Ton ) S : Penetrasi pukulan per cm ( cm ) n = koefisien restifusi = 0,4 h : Tinggijatuhhammer Wn Wp
d.
WIKA:
Metode
Rdu:
'W, *W* S+K Wr+W,
2'W^'H
+
e2
g.16
dengan:
: Wp: Wn
S : H : K :
BeratHammer ( Ton )
BeratPile(Ton)
koefisien retitusi : 0,25 Penetrasi pukulan per cm ( cm ) Ram stroke atau tinggi jatuh hommer Rebound
Eytelwein Formula
Qu:
2.a.W.H S + C.(P /W)
Dengan:
= Daya dukung ultimate tiang pancang : Q* Daya dukung ijin fl : efisensi hammer H : Tinggijatuh W = Berat hammer S : Penetrasi pukulan terakhir C : Konstanta Qu
Untuk Drop Hammer C = 2,540 cm Untuk Steam Hammer C= 0,254 cm Berat tiang
P = W : Berat hammer Vn Qu sF SF:6
8.17
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap
Foundation)
I 55
8.1I PERHITUNGAN PERENCANAAN TIANG PANCANG Perhitungan perencanaan tiang pancang dapat dilakukan dengan urutan sebagai berikut:
1. a.
Menentukan jumlah tiang Menentukan daya dukung tiang Daya dukung tiang (P) ditentukan dengan cara sebagai berikut, lihat Gambar 8.28.
a.
daya dukung tiang akibat kohesi (P1) Pr : l/n .k .z .c, lihat persamaan 8.4 dan 8.5
b.
daya dukung tiang akibat gesekan (P2) Pz: lln.k . Eo . f, lihat persamaan 8.2 dan 8.3
c.
daya dukung tiang akibat daya dukung tanah dasar
tiang, lihat persamaan 8.1. P: : (o) : ou11/ 11 Daya dukung tiang dapat P: P1 atau atau
P: P1+ P2 * P3, tergantung
P: P1 * P2
data tanahyangada
Gambar 8.28. Tiang pancang
b. c. 2.
Menentukan muatan vertikal total (V) yang ditahan tiang muatan vertikal total (V) yang ditahan tiang terdiri dari muatan yang ditahan kolom ditambah berat pur Jumlah tiang (n) dapat dicari dengan cara muatan vertical total (V) dibagi dengan daya dukungriang (P) atau n: V / P.
Mencari besarnya beban yang ditahan oleh masing-masing tiang.
Apabila tiang menahan muatan vertical (V) dan monen (M), maka besarnya muatan yang ditahan oleh masing-masing tiang adalah sebagai berikut, lihat Gambar 4.28.
a.
Akibat momen (M) Muatan momen akan terbagi rata secara linier oleh masing-masing tiang, maka berlaku hubungan sebagai berikut:
4 =Pr:Pt: &or, xt x2 x2 x4 IMo:9 Mo: Mv: P,
=
P,
xt xz
P'= n
___i_
-xt
P1
.xl +PZ . x2 +P3 ,x3 *P4,makan berlaku hubungn:
+p2 :
x3 ->
P,.*,
xl
^ _P,,*,
P3
xl
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
t56
D o Pt''o 'l ='4 -1' P-: xl xt x4 -
4'xl2 *P''x" * P''xt' *P''xo' M,: 'xtxtxtxl n s-2 Mr: 'i 'oni xl
Mr'*, n rl -- ------;2*i
8.18
Oleh muatan vertikal total
o rl--
:
Vton, tiang satu akan menahan beban sebesar:
-vn
8.19
dengan demikian P1 akan menahan beban sebesar:
o _V
*Mr.*,
"- n
g.2o
z*,'
Apabila tiang menahan momen dua arah M* dan
o
_V *Mr.*, * M,.!r
"- ,
zx,'
M,
maka persamaan 8.16 akan menjadi:
g.2l
zyiz
Dengan:
Pr : beban yang ditahan oleh tiang satu V : muatan vetikal total n : jumlah tiang My = momen yang mengitari sumbu Y M* : momen yang mengitari sumbu x X1 : koordinat tiang satu terhadap sumbu y yr : koordinat tiang satu terhadap sumbu x
Contoh Soal 15: Empat buah kolom dengan jarak masing-masing 4 meter, dipikul oleh fondasi tiang dengan menggunakan :0,15 kg/cm2,-berat volume tanah 1,65 pur. panjang tiang 14 meter, tebal pur: I meter, kohesi tanah c tor,/-', ut u.un p.nu-purg tiang 35 x 35 cm2, berat volume beton 2,50 ton/m3 dan sudut gesek dalam : tanah: 15o. Muatan normal yang bekerja pada kolom 1 : 60 ton, kolom 2:70 ton, kolom 3 80 ton,
4: gO ton. Ketika datang muatan darurat, kolom 1 menerima beban : 90 ton, kolom 2:80 ton, kolom 3:70 ton, dan kolom 4: 60 ton. Rencanakan denah susunan tiang yang : diperlukan dan usahakan jarak masing-masing tiang 1 meter. dan yang bekerja pada kolom
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
157
Penyelesaian: Mencari kekuatan tiang:
l.
Pengaruh kohesi
Pr:
lln.k.z.c U3 .4 .0,35 . 14. 9,80 ton
li
:
,-,-,-,-,-,-.-.L.-_-.-.-
2. Pengaruh gesekan Pz: l/n .k.Eo .f
i i2 i---tr-. ;'
Iq:
I
-
!
-.
1,5
-.-.! - -.
+ tg2o 1 + tg2 l5o 1
1,071
4m
F
Lo
Y, .h2 .y,unu,n.Ko
I
Y2
I I
)42J,65 .l,o7l
173,1807 ton I
- - -*r.-4I
4m
D_ t2-
ll3
P
14,2503 ton Pr + P2 9,80 ton + 14,2503 ton
Mencari muatan normal vertikal total (V) Muatan kolom Pr + P2 + P3 + P4
:
60 tn + 70 ton + 80 ton + 90 ton 300 ton
Ukuran pur diambil 5 m x 5
Beratpur
m:
25 m2
5 mx5 mx 1m x2,50
ton/m3
52,50 ton
Muatan normal
:
*
berat pur 300 ton + 52,50 ton 352,50 ton
Muatan kolom
:
Mencari jumlah tiang (n)
Muatannormal Daya dukung tiang
"n
Jumlah tiang
:
Muatannormal Daya dukung tiang
"^?.'t=o=!^i' 24,0503
:
l4,656tiang = 15 tiang
Mencari titik berat kolompok tiang: Statis momen terhadap kolom
300y:P3.4+P4.4 3ooy: 80, 4+ 9o .4y-
I-
2
go'1190'+ 300
:2,267 m
.4 .0,35 . 173,1807 . tg 10"
:
:
24,0503 ton
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
158
Statis momen terhadap kolom
I-
3
300x:P2.4+Pq.4 3oo x
:
70 . 4 + 90 . 4
x-
7o'4
+90'4
300
:
2.133 m Cek terhadap muatan darurat:
: Pz : P: : P+ : Pr
90 ton 80 ton
70 ton 60 ton
IP:300
ton
Mencari titik berat muatan darurat: Statis momen terhadap kolom
I
-2
300y:P3.4+P4.4 300
I
-
70 .4 + 60
280 + 240
' Statis momen terhadap klom
y:
300
:
.4
t.733 m
3
300x:P2.4+P4.4
300x:80.4+60.4 320 + 240 300 Titik berat kelompok tiang
Berdasarkan gambar exentrisitas
My: M- :
di
atas daoat diketahui antara
titik berat muatan dan titik berat kelompok tiang
sebesar e*: - 0,266 m dan €y : * 0,534 m, maka terdapat M* :
positif dan
Mr:
ada
negatif
300 ton. (-0,266 m): -79,80 ton meter 300 ton . (+0,534 m) : 160,20 ton meter
Dengan menggunakan persamaan 8.17 dicari besarnya beban yang ditahan oleh masing-masing tiang sebagai nerikut:
Mr'*, M ,. li . -V 't n Zr,' Zy,' rxi2 3.(-2)'+2.(-Dz +2.(+l)2 +3 .(+2)2 o
L2+2+2+12:28
}yt'
3 . (-2)' + 2 . (-D2 + 2 . (+Dz + 3 . (+2)2
12+2+2+12:28
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
D _ 300 - 79'90. (-2) 15
20 + 5,7
28
t59
160,20,2 28
+ 11,44:37,14 ton> 24,0503 (daya dukug tiang)
__p tidak aman
D _ 300 - 79,80. (+2) , 160,20 (-2) 15 28 28 20 - 5,7
- 11,44:2,86 ton< 24,0503
(daya dukug
tiang)
aman
Kesimpulan fondasi tidak aman, perlu penambahan jumlah tiang
8.T2 FONDASI TIANG PANCANG UNTUK DERMAGA Beban dominan pada konstruksi dermaga tidak hanya berupabeban vertikal saja, akan tetapi juga beban lateral. Kapal yang melakukan kegiatan sandar dan tambat akanmemberikan kontribusi beban arah lateral yang cukup besar pada konstruksi dermaga. Dengan adanya beban-beban tersebut maka panjang pondasi
tiang pancang tidak hanya ditentukan berdasarkan daya dukung saja, akan tetapi juga perlu memperhatikan gayalateral yang dapat diterima oleh tiang pancang.
Fondasi tiang pada konstruksi dennaga tidak semua tiang menahan beban lateral (beban dari samping), karena sebagian dari konstruksi dermaga berada di atas permukaan tanah (maksudnya ada sebagian beban berada di atas dermaga dan sebagianyang lain berada permukaan di tanah).
Didalam perencanaan tiang pancang untuk konstruksi dermaga, gayalateral yang ditimbulkan oleh tanah dibedakan menjadi dua yaitu, gaya lateralyang harus ditahan oleh tiang pancang dan gaya lateral yang harus di tahan oleh turap. Gambar 8.29 menunjukkan diagram tekanan tanah pada sebuah sketsa dermaga. Muatan merata (ton/m2)
Eal dan Ea2 ditahan oleh tiang pancang 1,2 dan
3
Ea3 dan Ea4 ditahan oleh turap A
Gambar 8.29. Diagram tekanan tanah pada konstruksi dermaga
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
160
Pondasi tiang pancang dalam konstruksi dermaga direncana untuk menerima beban dari berat struktur dermaga, peralatan penanganan kargo, dan beban-beban lateral yang disebabkan oleh kondisi lingkungan (arus, gelombang, gempa) dan operasi kapal (berthing, mooring).
8.13 CONTOH SOAL Contoh Soal 16: Sebuah dermaga (lihat gambar di bawah) yang pada arah tegak lurus bidang gambar panjang tak terhingga, dipikul oleh tiga baris tiang, sedang tanah di belakangnya dirahan oleh turap A. Muatan merata q = 4,5 ton/m2)
Ea3 <_
Berat volume beton
:
2,5 tonlm3, berat volume tanah di atas muka air
:
1,9 ton/t-tt3, sedang yang berada di
bawah muka air: 1 ton/m3, sudut geser dalam tanah : 25". Daya dukung axial tiang p :22 ton/tiang, daya dukung tranversal : I tor/tiang. Menahan muatan merata di atas dermaga q,: 4,5 tonlm2. Apabila dikehendaki jarak antara tiang pada arah tegak lurus bidang gambar baris 1 : x, baris 2 dan baris 3 masing-masing 2x. Rencanakan susunan tiang-tiang, bila perlu sebagian dibuat miring.
Penyelesaian: Bentuk susunan tiang dibuat seperti pada gambar berikut: Dipandang lebar kelompok tiang: 1,60 m Mencari pusat berat kelompok tiang: Pusat berat kelompok tiang ditinjau terhadap baris tiang I
4.xo:1.1,4+1.2,8
xt: 1.1.4 + l. 2.8 :l'u)m 4 r 1.,[m t 1.4m kl+{€Ki--+{ r l.4m
r
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
161
Diketahui:
: 2,5 ton/m3, berat volume tanah diatas muka air : 1,9 ton/m3, berat volume tanah di bawah muka air I tor/m3, daya dukung axial tiang p :22 ton/tiang,
Sudut gesek dalam tanah ($)
:
dan daya dukung
Ko :
=
25o, berat volume beton
tranversal: I ton/tiang.
E2@5',- 4,l2) tg'145' - 25" 12): 0,405 : KP tg2(45"+Ol2) : E2(45" + Z5.lZ):2,464 Tekanan tanah di atas muka air
Eut Q .K".ht : 4,5.0.405 .2,1:3,827 ton Euz : /r.hr'. yrr.Ka : Y, .2,12 . 1,90. 0,405 : 1,696 ton Tekanan tanah di bawah muka air
Eo: (q.K. * ht. Ytt.K"). (h2+ d") (4,5 . 0,405+ 2,1 .1,9.0.405) . (5,5 + d") 3,438 (5,5 + do) ton Lengan ke Do
:
% . (5,5
Eu4 = %. (5,5+ Eu+ :%.(5,5+do)2.
*
do)'. ytz.
I
do) meter
K
0,405
0,2025. (5,5 + d")2 Lengan ke Do
Ep
ll3
. (5,5 + do) meter
Y, . do'. vtz . Kp
=
I .2,464 1,232 doz ton
Y, . do'.
Lengan ke
a.
:
Do: l/3 do
Menghitung turap A: Dipandang 1 meter tegak lurus bidang gambar. Turap A hanya menahan Eal , Eu+ dan E,
xMD":
6
.t/2. (5,5 + do) + Eu4 . ll3 (5,5 + do) - Ee. ll3 do : 0 3,438 (5,5 + d.).uz. (5,5 + d") + 0,2025.(5,5 + il)z )B (5,5 + d")
Eut
1,232 ilzJB il:O I,719.(5,5 + do)' * 0,0675.(5,5 + d")3
Trial d":
l.
do: l5 m didapat 82,181+
0
2. do: 14,5 m didapat 24,470 + 0
-
0,4107.
do3
:
g
-
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
t62
3. d":
4.
14,25 didapat2,10l
+0
do: 14,27 didapat 0,0304= 0
Maka dipakai d,: 74,27 meter x angka keamanaan. Angka keamanan untuk panjang turap : 1,2 sampai dengan 1,5, sehingga dipakai do:1,2 .14,27 : 17,124 m = 17,50 m
b.
Menghitung tiang dermaga Dipandang lebar kelompok tiang 1,50 meter. Turap 1,2 dan 3 hanya menahan Eur , Eu2
E4:
3,B21ton . 1,5
:
5,740ton
:
Lengan terhadap titik o
% .2,1
:
1,05 m
Euz:\,696 ton . 1,5 : 2,544 ton Lengan terhadap titik o
:
113.2,1
:
0,70 m
Momen terhadap titik o akibat tekanan tanah: Mo:5,740 . 1,05 + 2,544 .0,70:7,808 ton meter
(-
negatip)
Mencari momen terhadap titik o akibat beban dermaga: Berat (ton)
Gaya
wl w2 w3 w4
: :
+
:
:
4,7 .1,5.0,5.2,5
:
47 ,627
1,05
7,808
+7,050
0,80
+ 47,627
61.305
-
- 3,656 +25,380 +18,853
0,80
: ll ,955 : 8,8 125
4,2.1,5.1 ,5.1,9
Momen terhadap
titik o (ton meter)
-1,30
2,8 13 1,5.0,5.1,5.2,5 4,5.7 ,5 .4,7 3l ,125
Jumlah momen terhadap
M
Lengan terhadap titik o (m)
:
titik
.-\
o (m):
39,819 ton meter
Jumlah tiang selebar bidang tinjauan (1,6m) Jarak tiang terhadak titik o:
:
4 buah
TiangI:x1 :-1,05m
Tiang 2 : x2: *0,35 m
Tiang3:x3:+1,75m zx2 : 2. (-1,012+ I . (0,35)2 + l
. (1,75)2
2,205+0,1225 r3,0625 5,390 m2
{., : gjgl+ vr :' n* *Lx' 4
Pl :
7,568ton < P tiang
39'81-9j(--l'0s) :15,326-7,757:7,568 5,390
:22 ton
1., : !r+ v: :' n* Y2x' 4
+
---->
39'8liil+-0'3s) 5,390
ton
t
aman
: $,326+ 2,58s: 17,91 I ton
t
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Pz
:
17,gllton < P tiang :22
163
ton
V:
-> _V , M.x3 _ 61,305 39,819.(+1,75)
P3
:28,254ton > P tiang :22
- 4 -
-f
5J9o
ton
aman
:
15,326+ 12,928:28,254
ton
t
----e tidak aman
Berdasarkan hasil hitungan di atas, karena ada baris tiang yang tidak aman maka perlu perubahan. Gaya transversal: T: H
H : Eur * Ea2: 5,740 ton+ 2,544 ton : 8,284 ton Berarti gaya transversal untuk kelompok tiang (T ) Gaya transversal untuk satu riang (t ) ,
-
8'284
ton
4
:
:
8,284ton
: I n
2,07l ton > t tiang : I ton
--->
perlu tiang miring
Perubahan: Muatan merata q
:5
ton/m2
Dicari titik berat kelompok tiang
4.xo:1.1,8+1.3,6 1,8
: t
Es* re}{,0}
Perhitungan tiang dermaga:
Dipandang lebar kelompok tiang : 1,20 m Turap 1,2 dan 3 hanya menahan Eur , Euz E.r: 3,827ton . 1,2 : 4,592 ton
+ 3,6 4
1,35 m
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
164
Lengan terhadap titik o
ton .
E u2:1,696
1,2:
:
Yz
= 1,05 m
.2,1
2,035 ton
Lengan terhadap titik o
: ll3.2,l:
0,70 m
Momen terhadap titik o akibat tekanan tanah:
Mo: 4,592. 1,05 + 2,035 .0,70 = 6,246 ton meter (5\negatip) Mencari momen terhadap titik o akibat beban dermaga: Lengan terhadap titik o (m)
Berat (ton)
Gaya W1
1,5.0,5.1,2.2,5:2,25
w2 w3 w4
4,5.1,2.4,7 :25,38 4,2.1,5.1,2.1,9
:
4,7 .1,2.0,5.2,5
:7,05
t
I
4,364
Momen terhadap titik o (ton meter)
-1,60
- 3,6
0,50
+12,69
0,75
+10,773
0,50
+3,525
:49,044
+
23,3gg.)(
Jumlah momen terhadap titik o (m): M + 23,388 - 6,246: 17,142 ton meter
:
Jumlah tiang selebar bidang tinjauan (1,6m) Jarak tiang terhadak titik o:
:
4 buah
Tiangl:xl:-1,35m TiangZ '. x2: +0,45 m Tiang 3
rx2
:
lvJ:
2.
+2,25 m
(-t1rz+ I . (0,45)2 + 1 . (2,25)2
3,645 + 0,2025 + 5,0625:8,91 m2
v :n *y+ n 2x' P1
:Vr. vl
-
m r/
P2
Vr
P3 :
4 =9,664.
m Hy
49,044
+
17,142.(-1.35)
:12,26r_ 2,597:9,664ton
8,91
t:, n'^* :
10,1835< P tiang
:
t
22 ton aman
3
9'664 :3.221 ton 3
V , M. x^ z nLx'4
49.044
t7,142.(0,45)
:
12,261+0,865: 13,126 ton
8,91
l3,l26ton
aman V M. x. 49.044 17,142.(2,25) : ,J-
sl/ --i----.----:_ NLXL+
16,589ton
g,g
---)
1
aman
12,261+4,328:
1
6,589 ton
t t
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap F"oundcrtion)
165
Gaya transversai pada tiang akibat beban:
UH:2 .Ht:2
.3,221 ton: 6,442 ton
-+
Gaya trarisversal oleh tanah: xEu
T T
:
Eu;
+
Euz
:
4.592 tan+ 2"035ton
6,627 ton- 6,442ton:0,185
L : 9lLYy n4
:
5,627
ton
+
ton<-
:0.04625 ron < t tiang: r ton ama*->
Dengatr demikian susunan perubahan sebagaimana gambar di atas dapat dipakai.
8.14 SOAL.SOAL
1.
2.
Direncanakan suatu fondasi tiang yang akan memikul beban normal P : 160 ton, momen yang mengitari sumbu x (Mx) : 50 ton meter, fitomen yang mengitari sumbu y (My) : 40 ton meter. Rencanakan susunan tiang-tiang, sehingga akibat beban normal gaya yang bekerja pada semua tiang sama besar. Tebal poer : 0,80 m, berat volume beton : 2,45 ton/m3, jarak rnasing-rnasing tiang ditentukan : I rrl, dengan daya dukung tiang : 20 ton/tiang. Apabila suatu saat muatan berubah menjadi menjadi P : 190 ton, Mr : -35 ton meter, My :40 tonim. llitunglah gaya maksimum dan minimum yang akan terjadi pada tiang. Suatu fondasi tiang menahan beban sentris sebesar 150 ton, menggunakan tiang dengan diameter 35 cm dan panjang 12 m (dari dasar poer ke bawah), dipancang pada tanah dengan data sebagai berikut: 1,6 ton/m3, sudut gesek dalam ($): l5', kohesi:0,15 kglcmz. Tebal poer direncanakan 0,70 tn, berat jenis beton : 2,5 ton/m3, permukaan poer sama dengan permukaan tanah.
berat volume
tanah:
Rencanakan susunan tiang-tiang tersebut, untuk
3.
$:
I l0o,
Nc:
12,9 ; Nq:4,40
;Ny:2,50.
Suatu fondasi tiang deugan susunan seperti pada gambar, menahan beban vertikal sebagai berikut:
oiq :@i oi9 o"d ,@|
,i o o eg. i; 0 I @i ia li e o p9 - wi
?i? *
.,
I
e --r-d ll
Kolom A, P: 140 ton, Mx:25 Kolom B, P: 140 ton, Mx:25 Kolom C, P: 110 ton, Mx:20 Kolom D, P: I l0 ton, Mx:20 Berat volume beton :2,5 tonlmz
ton meter ton meter ton meter ton meter
Pertanyaan:
Selidikilah apakah susunan tiang tersebut : 30 ton
cukup aman? Bila p tiang
Diketahui: Tiang kayu persegi, lebar 18 cm, pajang tertanam dalam tanah horisontal H: 1,5 ton (lihat gambar).
:
8 m, menahan gaya
166
Fondasi Tiang Pancang (Pile Cap Foundation)
Tentukan dimensi tiang jika tanah mempunyai data sebagai berikut:
tanah: 1,6 torvm3 dalam: l5o
berat volume sudut geser
Sedangkan tegangan tari
-oo000-
kayu:
100 kg/cm2
rwEuFnarulnnn
9.1
PENGERTIAN FONDASI SUMURAN
Fondasi sumuran adalah suatu bentuk fondasi yang dapat dikatakan sebagai peralihan antara pondasi dangkal dan pondasi dalam (fondasi tiang).Pondasi sumuran digunakan apabila tanah dasar terletak pada kedalaman yang relatif dalam. Fondasi sumuran merupakan jenis fondasi dalam yang di buat ditempat dengan menggunakan komponen beton dan batu belah sebagai pengisinya. Pada umumnya pondasi sumuran ini dibuat dari beton bertulang atau beton pracetak. Fondasi sumuran juga disebut dengan < 10 < Caisson (Perancis) atauwellfoundation (Inggris, Amerika), banyak digunakan apabila 4 Df/B dengan
Df adalah kedalaman fondasi, dan B adalah lebar atau diameter fondasi (K Basah S, 1994).
Fondasi sumuran dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran.Bentuk-bentuk fondasi sumuran yang telah banyak digunakan adalah bentuk lingkaran, segi empat, bentuk hexagonal, bentuk octagonal, dan bentuk huruf D, selanjutnya lihat Gambar 9.1 .
ffi
a.Bentuk lingkaran
b. Bentuk segi
empat
ffi
c. Bentuk hexagonal
d. Bentuk Octagonal
e. Bentuk
hurufD
Gambar 9.1. Bentukfondasi sumuran Pemasangan fondasi sumuran dapat dibuat dalam bentuk tunggal maupun dalam bentuk ganda, Gambar 9.2 menunjukkan tampang lintang fondasi sumuran.
168
Rekayasa Fondasi
Batu belah/ Beton turnbuk/
Pasir padat
Dinding sumuran sumuran
Fonillsi sumilran tunggal
b. Fondasi sumuran ganda
Gambar 9 "2" Tampang lintang fandasi,vurnuran Bentuk fondasi srlmuran yang banyak digunakan di Indonesia, terutama untuk fondasi jembatan banyak digunakan bentuk silinder dan rnerupakankonstruksi beton bertulang dengan diameter 250 cm,300 cm, 350 cm, dan 400 crn.
9.2
f"8"** Lifi,A'ITJV ilONDASI SUMURAN
Persyaratan yang harus dipenuhi dalam pembuatan fondasi sumuran aadalah sebagai berikut
l.
:
I)a;;a ui,l'ung pondusi harus lebih besar daripada beban yang akan dipikul oleh pondasitersebut (o < o,.;ir)'
2. 3.
4. 5.
i'cirul*rian yang tcrjadi harus sesuaidengan batas yang diijinkan (toleransi) yaitu 1" (2,54cm). Untuk fbndasi jcrnbatan, {bn.lasi sumuran harus aman terhadap penggerusan atau kedalaman pondasi surnriranharus lebih besar dari kedalaman maksimum penggerusan. Jika kedalaman pondasisumuran lebih kecil dari kedalaman maksimum penggerusan maka diperlukan perlindungan terhadap pondasi sumuralr 1cr'r.rbr;t. biameter pondasi sumuran harus dibuat 21.5 meter untuk kemudahan pelaksanaan Pondasi sr,iinuran tidak boleh digunakan pada kondisi tanah dengan lapisan atas merupakan tanah L-rnak dengan ketebalan
8.3
> 3 dan < 6 - 8 meter
ATASAN MEF{GGUNAKAN PONDASI SUMURAN
Pondasi sunturan adalah pondasi yang khusus, dalam perakteknya terdapat beberapa kondisiyang dapat dijadikan alasan untuk penggunaannya, diantaranya adalah sebagai berikut :
1. '2. 3.
Bila tannh keras terletak lebih dari 3 m, pondasi plat kaki atau jenis pondasi langsung lainnya akan menjadi tidak hemat (galian tanahnya terlalu dalam dan lebar). Bila air permukaan tanah terletak agak tinggi, konstruksi plat beton akan sulit dilaksanakan karena air harus ciipompa dan dibuang ke luar lubang galian. Dalam kondisi ini, pondasi sumuran menjadi pilihan tepat untuk konstruksi yang tanah kerasnya terletak 3-5 ni.
Fondasi Sumuran (LYell Foundation)
9.4 1.
169
CARA PEMBUATAN FONDASI SUMURAN
Pembuatan lubang
Pondasi sumuran di tempatkan sampai ke dalaman yang dibutuhkan dengan cara membuat lubang dengan
sistem pengeboran atau pengerukan tanah. Cara pengeboran dapat dialakukan dengan cara manual ataupun dengan cara hidrolik. Besar diameter dan kedalaman galian dan juga sistem penulangan beton berfulang didesain berdasarkan daya dukung tanah dan beban konstruksi yang akan dipikul oleh fondasi. Sistem kerja pondasi sumuran hampir sama dengan tiang pancang, yaitu meneruskan beban struktur bangunan ke tanah dasar yang ada di bawahnya sampai kedalaman tanah yang dianggap kuat (memiliki
daya dukung yang cukup). Berkaitan hal tersebut, maka sebelum perencanaan fondasi dilakukan, diperlukan kegiatan tes tanah lebih dulu, agar daya dukung pada lapisan tanah dibawahnya dapat diketahui, dan pada kedalaman berapa meter terletak lapisan tanah yang memadai untuk mendukung konstruksi fondasi sumuran beserta beban yang akan dipikul nantinya. Fondasi sumuran cocok digunakan untuk lokasi pekerjaan yang disekitarnya rapat dengan bangunan orang lain, karena proses pembuatan pondasi ini tidak menimbulkan efek getar yang besar, seperti pembuatan fondasi pile (tiang pancang) yang pemasangannya dilakukan dengan cara pukulan memakai beban/hammer. Gambar 9.3 menunjukkan proses pengeboran tanah untuk lubang fondasi sumuran.
Diakses dari :https://www.google.co.id/
Gambar 9.3. Proses pengeboran tanah
2.
Penulangan untuk fondasi sumuran
Setelah lubang untuk fondasi sumuran selesai di bor dan kedalaman sudah sesuai dengan yang ditentukan,
maka pekerjaan selanjutnya adalahpemasangan besi tulangan yang sudah dirakit sebelumnya, lihat gambar 9.4 dan Gambar 9.5.
Rekayasa Fondasi
170
Diakses dari :https://www.google.co.id/
Gambar 9.4. Perakitan tulangan untukfondasi sumuran
Diakses dari : hups:i/www.google.co.id/search?q:Pondasitsumuran&biw
Gambar 9.S.Besi tulangan sudah dimasukkan ke lubang bor
di lubang, maka pekerjaaan selanjutnya yang dengan besi tulangan.Gambar 9.6 pada lobang sudah siap adalahpengecoran adukan beton Setelah pekerjaan pemasangan rakitan besi tulangan sudah siap
menunjukkan fondasi sumuran yang sudah selesai dikerjakan.
9.5
DASAR PERHITUNGAN DAYA DUKUNG FONDASI SUMURAN
Persamaan daya dukung fondasi sumuran hampir sama dengan persamaan yang digunakan untuk menghitung daya dukung fondasi tiang pancang.Daya dukung fondasi sumuran juga ditentukan oleh daya dukung tanah dasar dan oleh gesekan ( f) dan atau lekatan( c ). Jika daya dukung oleh tanah dasar diberi
Fondasi Sumuran (Well Foundation)
171
notasi o1 dan daya dukung oleh gesekan dan atau lekatan diberi notasi o2, maka daya dukung ultimate fondasi sumuran (orr,i-u,.):6r * oz.
Diakses dari : https://www. google.co.id/
Gambar 9.3. Fondasi sumuran selesai dikerjakan
1.
Daya dukung tanah dasar (
o1
)
Untuk menghitung daya dukung ultiniate tanah dasar dapat digunakan persamaan klasik dari Terzaghi dan Peck sebagai berikut :
ourt:tl . C.Nc + Df
.y1.Nq + p.B.y2.Ny
9.1
Untuk fondasi bentuk bujur sangkar / segi empat
:
o6
1,3.c.Nc + Df . yr .NQ + 0,4.B.y2 l.I y
Untuk fondasi bentuk empat persegi panjang
o.rt: ((1 + 0,3 (B/L))c.Nq.c + Df . yr .Nq + 0,4.8. Untuk fondasi bentuk lingkaran
:
o.1
1,3.c.Nc +
Df . yr .Nq + 0,3.D.
yz .N y
dengan: 6urt
C yt
:
Daya Dukung Ultimit fondasi Cohesi Tanah Berat volume tanah disamping f'ondasi
yz.N y
t72
Rekayasa Fondasi
\z = Df = B
Berat volume tanah dibawah fondasi
Nc, Nq,
Ny:
Kedalaman sampai dasar fondasi Lebar atau diameter fondasi
Faktor daya dukung Terzaghi yang besanryaditentukan berdasar pada nilai sudut geser dalam ( Q), lihat Tabel 9.1. Tabel 9.1. Nilai-nilaifaktor daya dukung tanah Terzaghi (D
Nc
0 5
Nc'
Nq'
Nq
Ny
5,',l
[,0
0,0
5.7
17
1,6
o5
6,7
1.4
0,2
r0
9,6
11
t,2
8
1,9
0.5
15
12,9
4,4
9,7
t7.7
7,4
)1 1q
0,9
20
?( s0
25
t2,7
9,7
14,8
5,6
1)
30
25,1 -\1 )
)') \
19.7
t9
8,3
5,7
34
52,6
36,5
35,0
l t,7
9
35
57,8
41 ,4
42,4
)\ )
12,6
10,1
40
95,7
81,3
100,4
34.9
20,5
18,8
(t7
35,1
37,7
l l,8
NY, 0
t,1
45
172,3
t'73;3
,q7
48
258,3
287,9
780,1
66,8
50,5
60,4
50
347,6
415,I
n53,2
8l,.1
65.6
87. I
q
Setelah didapatkan nilai daya dukung ultirnit tanah (o,1,) , langkah selanjutnya menghitung daya dukung tanah ijin yaitu : o.1
:
os11
/
Sf
dengan
:
01
Daya Dukung
ourt : Sf
9.2
ijin Tanah Daya Dukung Tanah Ultimit Faktor Kcamanan biasanya nilainya diambil 3 Nilai
Besamya daya dukung fondasi sumuran akibat daya dukung tanah dasar (Qb) adalah
Qb: Ah . or
:
9.3
dengan : Ah: luas penampang fondasi sumurarl
2. a.
Daya dukung oleh lekatanan ( c ) dan atau gesekan (
f)
Daya dukung oleh lekatan ( c ) Jika fondasi sumuran dibuat pada tanah cohesive, maka kekuatan fondasi sumrrran ditentukan oleh lekatan. Besarnya daya dukung fondasi akibat lekatan (c) adalah seperti berikut :
Fondasi Sumuran (Well Foundatian)
t73
As.c c = kehesi As : luas selimut oulr
=
9.4
2.n.r.Df
Qs
daya dukung kuiit
-v
6utt
Os = Lap.Tanah Keras
b.
Daya dukung oleh gesekan (
f) k.Eo.f k : keliling fondasi : 2 . r . r f - Keefisien gesek: tg 0 ko = l+tg20 Eo : Yr.Df . yt. ko
9.5
o*11:
_s/
Qs
6
utt
Daya dukung fondasi sumuran (Q) adalah
fff
tan.ranahKeras
Q=Qb+Qs
:
9.6
Qb
@ fit 9.6
CONTOH SOAL
Contoh Soal 17 : Direncanakan pondasi sumuran dengan kedalaman (Df) :5,5 meter dan diameter (D) : 2,0 meter. Direncanakan menahan beban sebesar250 ton. Lokasi fondasi mempunyai data tanah sebagai berikut : berat volume tanah: 1,6 ton/m3, sudut gesek dalam :20', daya dan kohesi (c):0,5 kglcm2.Amankah fondasi tersebut? Bila untuk
0:20o, N6: 17,7;No:7,4
iN,:5,
Sf
:3.
Rekayasa Fondasi
174
Penyelesaian
:
Itdenghitung daya dukung tanah dasar:
oult
: =
l,3.c.Nc + Df . Tr .Nq + 0,3.D. Tz .N Y 1,3.5 .17,7 -r 6. 1,6 .7,4+0,3.2.1,6,5 115,05 +71,A4+4,8 190,89 ton/m2
190.896J,)J ton/m., -
o ,. O = -t!!!- :
Ah : = Qb =
sf3-:-
'ln.x.D2
t/t . n .22
Ah.
:
3,14 m2
:3,14
o
. 63,53
:
199,4842ton
Menghitung daya dukung akibat lekatan (c) dan gesekan (0
Akibat lekatan (c)
:
As : 2.n. r. Df 2.x.1.6:37,68m2
oult : As.c 37
es,
:
,68
.5
:
188,40 ton
6u, :
sf3ryq
:62,g0 ton
Akibat gesekan :
2.x.r:2.x. 1:6,28m k f : tg 0 : tg 20" :0,364 1
Eo
+ tg2 20'
%
.Df
Yr . 62
outt
:0,1324
.yt . ko . 1,6 . 0,1324: 3,813 ton/m
: k.Eo.f 6,28 .3,813 .0,363
esz
:
Qall:
:9!? sf3
ot!_
:8,692ton
:2,8973 ton
Qb + Qs1 + Qs2 199,4842 ton + 52,80 ton + 2,8973 ton 265,1815 ton > 250 ton
--|>
aman
Fon das i Sum
u
ran (ltte I I F ou ndat io n)
t75
Contoh Soal 18 : Direncanakan pondasi sumuran dengan kedalaman 5,5 meter dan diarneter 1,5 meter. Amankah ultimit 11,50 kg/cm,
perencanaan tersebut apabila gayayangbekerja sebesar 75 ton,daya dukung tanah dan kohesi (c):0,5 kglcmz, (SF:3).
Penyelesaian diketahui
Df D : oult : c =
:
5,5 ineter 1,5 meter 11,50 kg/cm,
0,5 kg/cm2
Penyelesaian
Qb
:
:
: Ahxoult (l14n 150,)
11,50
: 2031 18,75 kg As : n D L: 3.14. 150 .550 : 259050 cm , C : 0,5 kg/cm, Qs : Asxc : 259050 x 0,5 : 129525 kg Qult: Qb +Qs 203 I 18,7 5+ 129525 : 332643,7 5kg Check:
Qall:
Qult/Sf 332643,75kg13 110.643,75
kg:
I10,64375 ton>75
ton
_;
aman
Contoh Soal 19: Rencanakan dimensi pondasi sumuran (L dan D), apabila beban rencana sebesar 120 ton, tanah lapisan peftama (tanah lunak) sedalam 2 meter, tekanan tanah rata-rata : qcs 11,50 kg/cm2 dan qc2:
kglcm2,Kglcm2.
Penyelesaian diketehui
P : Qcr : Qcz :
(SF:3)
:
:
100 ton
I l,50kg/cm, 10,40 kg/cm'?
10,40
t76
Rekayasa Fondasi
Penyelesaian
:
Dicoba
D:2
: Asr :
zDLr
Qb :
meter, maka : Qb: Ah x qc2 Ahxqc2 (tl4 n 200) .10,40:326560 kg
:
3,14 x 200 x 200
Fsr =
0,012
Qs, :
0,012
x I 1,50 :
Aslx
Fs1
Dicoba
L:
Asz:
nDh2
:
0,138 kg/cm,
= 17332,8k9
6 meter, maka :
3,14 x 200 x 400
Lr:
69O
-200:400
cm
:251200 cm2
l--"-l
0,012 qc2 0,012
Ou:
cm,
qc1
125600 x 0, I 38
Fsz
125600
x 10,40: 0,l248kglcm2
As2 x Fs2
251200 x 0,1248: 31349,76kg
Qs:
Qs1 + Qs2 17
332,8+
3 1349,7
6:
48682,5 6kg
Qut, : Qb+Qs
326560+ 48682,56: Qalt
37
5242,56kg
: QulVSf 375,24256
= 125,08 ton >
3
P:
Dimensi pondasi yang direncanakan
9.7 l.
2.
:
37
5,24256 ton
120 ton (Ok)
(D
:2
meter dan L = 6 meter)
-4
aman
SOAL-SOAL
Direncanakan pondasi sumuran dengan kedalaman (D0 :6,0 meter dan diameter (D) : 2,0 meter. Lokasi fondasi mempunyai data tanah sebagai berikut : berat volume tanah : 1,6 torl/m3, sudut gesek
dalarn: l5o, daya dan kohesi (c):0,5 kg/cm2.Amankah fondasi tersebut? Bila untuk 0: l5o, Nc: 12,9;Nr:4,4;Nr= 2,5.Bila Sf :2,5, berapakah beban yang dapat ditahan oleh fondasi tersebut? Rencanakan diameter pondasi sumuran (D), apabila beban rencana sebesar 150 ton, tanah lapisan pertama berupa tanah lunak setebal 2 meter dengan sudut gesek daram : 10" dan berat volumenya
:
O
1,6 ton/m3 , lapisan tanah dari kedalaman
2
meter sampai lapisan tanah keras yang berada pada kedalam -7 m dari permukaan tanah berupa lapisan tanah dengansudut gesek dalam 0: l5o dan berat volumenya : 1,65 ton/m3. untuk $ : 10o, Ns = 9,6; No:2,6 ; Nr: 1,2 ; dan unfuk : l5o, y" : 0 12,9; Nr:4,4 ; N,: 2,5.(SF : 3)
Fondas i Sumuran (14/ell Foundation)
3'
177
Direncanakan pond&si sumuran dengan kedalaman 6 meter dan diametet l,7S meter. Amankah perencanaan tersebut apabila gaya yang bekerja sebesar 100 ton, bila tanah dasar mempunyai data sebagai berikut 0: l5o, Ns: 12,9;No:4,4 ; Nr:2,5,dan kohesi (c):0,5 kg/cm2, (SF:3).
Alwan l, dan Indarto, 2010, Pengaruh Variasi Kadar Air Terhadap Daya Dukung Fondasi Tiang Type Friction Pile Pada Tanah Ekspansif, Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Budi Susilo R, 1991, Mekanika Tanah, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta Cheng
Liu & Event Jack B, 1937,
Soils and Foundations, Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, New
Jersey 07632.
Donald W Taylor, 1948, Foundqmentalsos Soil Mechareics, John Qiley and Sons Inc, New York, Copyright @ 1948 by John Qiley and Sons Inc, Reprinted by Permission of John Qiley and Sons Inc.
Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan,1981, Peraturan Pembebanan Indonesia (Jntuk Gedung 1983. Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung. Departemen Pendidikan KMTS Universitas Gadjah Mada, 1979, Teknik Fondasi ll,Yogyakarta.
Feri Noviantoro, 2010, Manajemen Proyek dan Manajemen Kosntruksi,Civil Engineering Community,http:llferi82.blogspot.com/2010/08/manajemen-proyek-dan-manajemen .html. K Basah Suryolelono,1994, Teknik Fondasi II, Penerbit Percetakan Nafiri, Yogyakarta Joseph E. Bowles, 1991, Analisis dan DesainFondasi, Jllid I, Penerbit Erlangga, Jakarta.
L.D. Weslay,7977, Mekanika Tanah, Cetakanke VI, Badan Penerbit Pekerjaan LJmum, Jakarta Surendro
B,
1999, Teoridan Penyelesaian Soal Rekayasa Fondasi, Fakultas Teknik Universitas Tidar,
Magelang. Sardjono HS, 1991, Fondasi Tiang Pancang Jilid I, Sinar Wijaya, Surabaya.
180
Rekayasa Fondasi
Sardjono HS, i 991, Fondasi riang pancang Jirid
II, sinar wijaya,
Surabaya.
Budi Susilo S. dkk, 2001, Trend Telmik Sipil Era Milenium Baru, Penerbrt yayasan Hi-Tech Idetama, Jakarta.
http ://rumushitung. com/20 I 3 I 0 I I 3}lkonversi-s atuanJ