ANALISIS DAN DISAIN PONDASI 2282021 Konstruksi Beton II

ANALISIS DAN DISAIN PONDASI 2/28/2021 Konstruksi Beton II 1

1. Pendahuluan Beban-beban dari bangunan, jembatan dari struktur lainnya, mesti disalurkan ke tanah melalui pondasi. Pondasi berfungsi untuk meneruskan beban-beban dari kolom dan atau dinding maupun beban-beban lateral penahan tanah , ke tanah tanpa terjadinya penurunan tak sama (differential settlement) pada sistem strukturnya, juga tanpa terjadinya keruntuhan pada tanah. Disain pondasi meliputi : studi tentang perilaku tanah, untuk menentukan tipe pondasi yang paling cocok, dan disain struktur, untuk menentukan dimensi dari elemen pondasi. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 2

2. Jenis-jenis Pondasi Meskipun kondisi lapisan tanah sangat bervariasi dan membutuhkan banyak kemungkinan perencanaan pondasi. Secara umum penggolongan pondasi bangunan dapat dibedakan sebagai : (a). Pondasi Dangkal, dan (b). Pondasi Dalam, tergantung dari letak pondasinya. Pondasi Dangkal : merupakan pondasi yang diletakkan langsung diatas lapisan tanah pendukungnya. Pondasi Dalam : merupakan pondasi yang mempunyai lapisan penghubung sebelum pondasi tersebut mencapai lapisan tanah pendukungnya (lapisan tanah keras) 2/28/2021 Konstruksi Beton II 3

Beberapa jenis pondasi dangkal yang umum digunakan diantaranya : 1. Pondasi Dinding : merupakan pondasi lajur menerus yang 2. memikul dinding struktur. 2. Pondasi telapak setempat : berupa pelat segi-empat, atau bujur sangkar atau lingkaran yang menahan kolom tunggal. 3. Pondasi telapak gabungan : berupa pelat segi-empat yang lebih panjang yang menahan dua atau beberapa kolom tunggal. 4. Pondasi kantilever : merupakan dua buah pondasi yang digabungkan oleh balok dengan beban-beban kolom tunggal pada masing-masing pusat dari bagian pondasi ini. 5. Pondasi terapung (Raft/Mat foundation) foundation : berupa pelat tebal yang menahan keseluruhan beban struktur. Pondasi ini biasanya digunakan pada daerah tanah lunak guna menghindari perbedaan penurunan. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 4

Beberapa jenis pondasi dalam yang umum digunakan diantaranya : 1. Pondari Bor : berupa sumuran yang dibor kedalam tanah dan di-isi dengan beton. Sumuran ini dibuat cukup dalam hingga mencapai lapisan tanah keras. 2. 2. Pondasi tiang pancang : berupa tiang beton bertulang yang dipancangkan kedalam tanah hingga mencapai lapisan tanah keras. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 5

Gambar 11. 1. memperlihatkan beberapa jenis pondasi yang umum digunakan pada struktur. (a). Pondasi Dinding (b). Pondasi Pelat Setempat (d). Pondasi Gabungan segiempat 2/28/2021 (c). Pondasi Pelat Setempat trapesium (e). Pondasi Gabungan Trapesium Konstruksi Beton II 6

(f). Pondasi Terapung (Mat Foundation) (g). Pondasi Terapung dengan Basement (i). Pondasi Terapung dengan Tiang pancang (h). Pondasi Tiang Pancang dengan Pile cap Gambar 11. 1. Jenis-jenis pondasi yang umum digunakan 2/28/2021 Konstruksi Beton II 7

3. Pemilihan Tipe Pondasi Tipe pondasi yang digunakan untuk jenis struktur tertentu, dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut : • Kekuatan dan tekanan tanah dari setiap level tanah pada lokasi. • Besarnya beban yang bekerja pada kolom • Letak dari muka air tanah • Kebutuhan akan basement • Kedalaman pondasi dibawah bangunan Jika lapisan tanah dengan daya dukung dan kekakuan yang cukup terletak dekat permukaan tanah, dapat digunakan pondasi dangkal, seperti pondasi dinding, pondasi telapak setempat atau gabungan. Jika daya dukung lapisan tanah pada permukaan tidak mampu memikul pondasi dangkal, maka digunakan pondasi dalam, yang dapat berupa pondasi tiang pancang, tiang bor, tiang franki, dll. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 8

4. Tekanan Tanah dibawah Pondasi Tekanan tanah didasar pondasi ditentukan dengan asumsi pondasi merupakan elemen yang kaku dan tanah yang berada dibawah dasar pondasi merupakan material elastis dan homogen. Tekanan tanah di-asumsikan seragam (uniform pressure) akan terjadi dibagian bawah pondasi akibat beban aksial yang bekerja (Gambar 11. 2(a). ) (a). Distribusi tekanan (b). Distribusi tekanan tanah (c). Distribusi tekanan tanah pada tanah seragam (asumsi) pada tanah non-kohesi Gambar 11. 2. Distribusi tekanan tanah dibawah pondasi 2/28/2021 Konstruksi Beton II 9

Pada kondisi sebenarnya, distribusi tekanan tanah dibawah pondasi tidak seragam, tetapi bervariasi. Variasi ini tergantung dari : (1). flexibilitas dari pondasi, (2). kedalaman pondasi dari permukaan tanah, dan (3). tipe dari tanah (lempung atau pasir). Pada kondisi tertentu, sebuah pondasi mesti di disain untuk memikul beban aksial dan momen lentur. Kombinasi gaya aksial dan momen yang bekerja akan memberikan eksentrisitas e, yang akan memberikan tegangan minimum dan maksimum pada sisi pondasi. Gambar 11. 4. memperlihatkan tekanan tanah pada beban eksentris pada pondasi segi-empat. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 10

(a). tampak atas (b). beban dengan eksentrisitas kecil, e < h/6 (c). beban dengan eksentrisitas besar, e > h/6 Gambar 11. 3. Tekanan tanah pada beban eksentris dari pondasi segi-empat 2/28/2021 Konstruksi Beton II 11

Besarnya tegangan-tegangan yang bekerja (pmin dan pmax) pada pelat pondasi akibat adanya eksentrisitas dapat ditentukan sebagai berikut : …. . (11. 1) …. . (11. 2) dimana : p ; besarnya beban aksial yang bekerja M ; besarnya momen lentur yang bekerja e ; eksentrisitas, dengan e = M/P c ; tinggi garis netral , c = h/2 I ; momen inersia penampang pelat pondasi, I = 1/12. b. h 3 2/28/2021 Konstruksi Beton II 12

Apabila eksentrisitas yang terjadi sangat besar, dapat menyebabkan terjadinya tegangan tarik pada satu sisi pondasi karena distribusi tegangan lentur bergantung pada besarnya eksentrisitas beban. Agar tidak terjadi tegangan tarik pada pondasi, di-sarankan untuk men-disain pondasi dengan titik tangkap gaya aksial yang bekerja terletak pada bidang kern tengah dari pelat pondasi. Bila eksentrisitas beban jatuh diluar bidang kern, pers. (11 -1) dan (11 -2) tidak dapat digunakan, distribusi tegangan tanah pada Gambar (11. 3 c), dapat dihitung sebagai berikut : …. . (11. 3) dimana : a = h/2 - e 2/28/2021 Konstruksi Beton II 13

Bila beban P bekerja dengan eksentrisitas e 1 dan e 2 (Gambar 11. 4), besarnya tegangan-tegangan yang bekerja pada pelat pondasi dapat ditentukan sebagai berikut : …. . (11. 4) …. . (11. 5) Gambar 11. 4. Pondasi telapak dengan beban P dan eksentrisitas e 1 dan e 2 2/28/2021 Konstruksi Beton II 14

5. Perilaku Geser dan Momen pada Pondasi Dalam perencanaan pondasi dapat digunakan asumsi tekanan tanah dibawah pondasi merata (seragam). Tegangan tanah netto yang digunakan untuk menentukan momen lentur dan gaya geser, diperoleh dengan cara tekanan tanah total dikurangi dengan tegangan dari beban diatas pondasi. Tegangan tanah netto dianggap bekerja pada slab (pelat) kantilever yang ditumpu oleh kolom, maka slab tersebut akan mengalami momen lentur dan geser seperti halnya slab aktual yang mengalami beban gravitasi. Apabila beban terpusat yang bekerja relatif besar, maka yang menentukan dalam perencanaan pondasi adalah geser, bukan momen lentur. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 15

Mekanisme kegagalan geser pada slab pondasi sama dengan slab lantai. Karena pondasi akan mengalami lentur dengan kelengkungan ganda, maka perlu ditinjau adanya geser dan momen lentur terhadap kedua sumbu utama dari slab (pelat) pondasi. Tegangan yang terjadi pada elemen pondasi umumnya merupakan kombinasi dari geser, lentur dan aksial tekan. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 16

6. Mekanisme Keruntuhan pada Pondasi Retak geser miring pada pelat pondasi dapat terjadi dengan cara yang sama dengan balok. Retak ini selalu terjadi di dekat beban terpusat atau reaksi kolom pada pondasi atau pelat dua arah, membentuk sudut 450 terhadap sumbu vertikal, seperti diperlihatkan pada Gambar (11. 5). Hal ini diakibatkan oleh besarnya momen lentur di sekitar muka kolom sehingga terbentuk piramid terpancung di kaki daerah kolom. Pada saat keruntuhan kolom tersebut dapat terjeblos dari pelatnya, apabila tidak dirancang dengan baik terhadap geser (disebut juga diagonal tarik atau geser-pons) 2/28/2021 Konstruksi Beton II 17

(a). Retak geser miring akibat beban terpusat pada pelat (b). Gaya-gaya yang bekerja sekitar kolom (c). Gaya-gaya yang bekerja pada daerah tekan Gambar 11. 5. Mekanisme keruntuhan pada pelat pondasi 2/28/2021 Konstruksi Beton II 18

Pada Gambar (11. 5 b), terlihat aksi bagian pelat di sekitar kolom berupa : • gaya geser V 1 dan V 2, • gaya tekan C 1 dan C 2 , dan • gaya tarik T 1 dan T 2. Gambar (11. 5 c) memperlihatkan elemen yang sangat kecil pada daerah tekan diatas retak miring. Terdapat 4 komponen tegangan yang bekerja, yaitu : • tegangan geser vertikal, v 0 , • tegangan tekan langsung, fc , • tegangan tekan vertikal, f 3 , dan • tegangan tekan lateral f 2. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 19

Tegangan geser vertikal v 0, merupakan hasil dari gaya geser total yang seluruhnya harus diteruskan oleh daerah tertekan diatas retak miring. Tegangan tekan langsung fc , merupakan hasil dari momen lentur. Gaya tekan vertikal f 3, merupakan akibat dari beban aksial yang sangat besar dari kolom. Tegangan tekan lateral f 2 , merupakan hasil dari keadaan tegangan triaksial. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 20

Mekanisme keruntuhan yang terjadi pada pelat pondasi dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu : • retak diagonal awal yang membentang sejauh d dari dinding atau kolom, dan • keruntuhan geser yang terjadi pada bidang muka dinding atau kolom. Untuk keperluan praktis, besarnya gaya geser (geser dua arah) arah yang terjadi dapat dihitung berdasarkan penampang kritis semu sejarak d/2 dari muka kolom. Untuk geser satu arah (pada pondasi menerus), kekuatan geser dapat dihitung berdasarkan penampang kritis sejarak d dari muka kolom. 2/28/2021 Konstruksi Beton II 21

Untuk peninjauan terhadap momen, bidang kritis terletak pada muka kolom. Gambar (11. 6). memperlihatkan penampang kritis untuk geser (a) dan momen lentur (b) (a). Penampang kritis untuk Geser, (1). Geser-pons, (2) dan (3). Aksi satu arah dalam arah sisi pendek dan panjang (b). Penampang kritis untuk Momen Gambar 11. 6. Penampang kritis untuk geser dan momen lentur pada pondasi 2/28/2021 Konstruksi Beton II 22