Cara Menghitung Daya Dukung Tanah Untuk Merencanakan Struktur Pondasi Bangunan

Untuk dapat merencanakan suatu struktur pondasi dengan baik, maka seorang ahli teknik hendaknya memahami dasar-dasar mekanika tanah.  Dari besaran-besaran dalam mekanika tanah tersebut, maka dapat dihitung daya dukung tanah yang menjadi dasar bagi suatu elemen pondasi. Terzaghi (1943) merupakan orang pertama yang memberikan teori secara komprehensif mengenai daya dukung tanah ultimit untuk pondasi dangkal.

Beberapa persamaan yang sering digunakan untuk menghitung daya dukung tanah pada pondasi dangkal adalah:

Untuk pondasi lajur/menerus

qu = c’Nc + qNq + ½ gBNg

Untuk pondasi persegi

 qu = 1,3c’Nc + qNq + 0,4gBNg

Untuk pondasi bentuk lingkaran

 qu = 1,3c’Nc + qNq + 0,3gBNg 

Daya Dukung Tanah

Selanjutnya untuk memperoleh daya dukung ijin, maka besarnya daya dukung ultimit, qu , tersebut harus dibagi dengan suatu angka keamanan (safety factor) yang umumnya diambil sama dengan 3.

Read more...

Rekayasa Pondasi Pada Teknik Sipil

Pondasi dalam istilah ilmu teknik sipil dapat didefinisikan sebagai bagian dari struktur bangunan yang berhubungan langsung dengan tanah dan berfungsi untuk menyalurkan beban-beban yang diterima dari struktur atas ke lapisan tanah. Proses disain struktur pondasi memerlukan analisis yang cukup lengkap, meliputi kondisi/jenis struktur atas, beban-beban kerja pada struktur, profil dari lapisan tanah tempat bangunan/struktur tersebut berada serta kemungkinan terjadinya penurunan (settlement).

Pondasi dari suatu struktur pada umumnya terdari dari satu atau lebih elemen-elemen pondasi. Elemen pondasi adalah elemen transisi antara tanah atau batuan dengan struktur atas (upperstructure). 

beberapa langkah yang perlu diambil pada

suatu proses disain struktur pondasi :

1. Penentuan Beban Rencana
2. Penyelidikan Tanah
3. Pemilihan Jenis Pondasi
4. Penentuan Dimensi Pondasi
5. Tahap Konstruksi 

Jenis dan Tipe-Tipe Pondasi 

Suatu elemen pondasi harus mampu mendistribusikan dan mentransmisikan beban – beban mati maupun beban – beban dinamik dari struktur atas ke lapisan tanah keras, sehingga tidak terjadi perbedaan penurunan (differential settlement) yang besar. Pemilihan jenis pondasi pada dasarnya tergantung pada letak kedalaman dari tanah keras.

Pada umumnya jenis pondasi dapat dikelompokkan menjadi dua bagian besar, yaitu •

• pondasi dangkal (yang memiliki dasar pondasi pada kedalaman maksimal 2 m dari muka tanah asli)
• pondasi dangkal (yang memiliki kedalaman tanah keras lebih dari 2 meter).

Jenis Pondasi Dangkal

Pondasi dangkal terdiri dari beberapa macam, antara lain pondasi telapak, pondasi lajur, pondasi gabungan serta pondasi raft/rakit (atau sering disebut juga mat foundation).

Gambar: Jenis Pondasi

Jenis-Jenis Pondasi Dalam

Pada beberapa kondisi yang dijumpai di lapangan, terkadang lapisan tanah keras sebagai dasar pondasi, terletak cukup dalam dari lapisan muka tanah.  Atau dengan kata lain, lapisan tanah tersebut memiliki daya dukung yang kurang bagus. Sebagai akibatnya maka seorang ahli teknik tidak dapat menggunakan sistem pondasi dangkal, dan sebagai alternatifnya dapat dipilih sistem pondasi dalam berupa tiang pancang atau tiang bor. [upj]

Read more...

Jenis-Jenis Pondasi

1. Pondasi Batu Kali

pondasi batu kali
Pondasi ini digunakan pada bangunan sederhana yang kondisi tanah aslinya cukup baik. Biasanya kedalaman pondasi ini antara 60 - 80 cm. Dengan lebar tapak sama dengan tingginya.
Kebutuhan bahan baku untuk pondasi ini adalah :
- Batu belah (batu kali/guning)
- Pasir pasang
- Semen PC (abu-abu).

Kelebihan :
Pelaksanaan pondasi mudah
Waktu pengerjaan pondasi cepat
Batu belah mudah didapat, (khususnya pulau jawa)
Kekurangan :
Batu belah di daerah tertentu sulit dicari
Membuat pondasi ini memerlukan cost besar (bila sesuai kondisi pertama)
Pondasi ini memerlukan biaya lebih mahal jika untuk rumah bertingkat.

2. Pondasi Tapak (Foot Plate)

pondasi tapak
Pondasi yang biasa digunakan untuk bangunan bertingkat atau bangunan di atas tanah lembek. Pondasi ini terbuat dari beton bertulang dan letaknya tepat di bawah kolom/tiang dan kedalamannya sampai pada tanah keras.
Pondasi tapak ini dapat dikombinasikan dengan pondasi batu belah/kali. Pengaplikasiannya juga dapat langsung menggunakan sloof beton dengan dimensi tertentu untuk kepentingan pemasangan dinding. Pondasi ini juga dapat dipersiapkan untuk bangunan di tanah sempit yang akan dikembangkan ke atas.
Kebutuhan Bahannya adalah:
- Batu pecah / split (2/3)
- Pasir beton
- Semen PC
- Besi beton
- Papan kayu sebagai bekisting (papan cetakan)
Kelebihan :
Pondasi ini lebih murah bila dihitung dari sisi biaya
Galian tanah lebih sedikit (hanya pada kolom struktur saja)
Untuk bangunan bertingkat penggunaan pondasi foot plate lebih handal daripada pondasi batu belah.
Kekurangan :
Harus dipersiapkan bekisting atau cetakan terlebih dulu (Persiapan lebih lama).
Diperlukan waktu pengerjaan lebih lama (harus menunggu beton kering/ sesuai umur beton).
Tidak semua tukang bisa mengerjakannya.
Diperlukan pemahaman terhadap ilmu struktur.
Pekerjaan rangka besi dibuat dari awal dan harus selesai setelah dilakukan galian tanah.

3. Pondasi Pelat Beton Lajur

Pondasi pelat beton lajur atau jalur digunakan bila luas penampang yang menggunakan pondasi pelat setempat terlalu besar. Karena itu luas penampang tersebut dibagi dengan cara memanjangkan lajur agar tidak terlalu melebar
Pondasi ini lebih kuat jika dibanding dua jenis pondasi dangkal lainnya. Ini disebabkan seluruhnya terbuat dari beton bertulang. Harganya lebih murah dibandingkan dengan pondasi batu kali untuk bangunan rumah bertingkat.
Ukuran lebar pondasi pelat lajur sama dengan lebar bawah pondasi batu kali, yaitu 70 - 120 cm. Ini disebabkan fungsi pondasi pelat lajur adalah menggantikan pondasi batu belah bila batu belah sulit didapat, atau memang sudah ada rencana pengembangan rumah ke atas.
Kelebihan :
Pondasi ini lebih murah bila dihitung dari sisi biaya.
Galian tanah lebih sedikit karena hanya berada di titik yang terdapat kolom strukturnya.
Penggunaannya pada bangunan bertingkat lebih handal dibanding pondasi batu belah, baik sebagai penopang beban vertikal maupun gaya horizontal seperti gempa, angin, ledakan dan lain-lain
Kekurangan :
Harus dipersiapkan bekisting atau cetakan terlebih dulu (Persiapan lebih lama).
Diperlukan waktu pengerjaan lebih lama (harus menunggu beton kering/ sesuai umur beton).
Tidak semua tukang bisa mengerjakannya.
Diperlukan pemahaman terhadap ilmu struktur.
Pekerjaan rangka besi dibuat dari awal dan harus selesai setelah dilakukan galian tanah.

4. Pondasi Sumuran

pondasi sumuran
Pondasi sumuran adalah jenis pondasi dalam yang dicor di tempat dengan menggunakan komponen beton dan batu belah sebagai pengisinya. Disebut pondasi sumuran karena pondasi ini dimulai dengan menggali tanah berdiameter 60 - 80 cm seperti menggali sumur. Kedalaman pondasi ini dapat mencapai 8 meter.
Pada bagian atas pondasi yang mendekati sloof, diberi pembesian untuk mengikat sloof. Pondasi jenis ini digunakan bila lokasi pembangunannya jauh sehingga tidak memungkinkan dilakukan transportasi untuk mengangkut tiang pancang.
Walaupun lokasi pembangunan memungkinkan, pondasi jenis ini jarang digunakan. Selain boros adukan beton, penyebab lainnya adalah sulit dilakukan pengontrolan hasil cor beton di tempat yang dalam.
Kelebihan :
Alternatif penggunaan pondasi dalam, jika material batu banyak dan bila tidak dimungkinkan pengangkutan tiang pancang.
Tidak diperlukan alat berat.
Biayanya lebih murah untuk tempat tertentu.
Kekurangan :
Bagian dalam dari hasil pasangan pondasi tidak dapat di kontrol (Karena batu dan adukan dilempar/ dituang dari atas)
Pemakaian bahan boros.
Tidak tahan terhadap gaya horizontal (karena tidak ada tulangan).
Untuk tanah lumpur, pondasi ini sangat sulit digunakan karena susah dalam menggalinya.

5. Pondasi Strauss Pile atau Bored Pile
6. Pondasi Tiang Pancang

Read more...

Penurunan Pondasi Dangkal

BEBAN YANG ADA DIATAS TANAH Seperti  timbunan (pondasi menerus), bangunan gedung, jembatan (pondasi telapak) dan lain lain menyebabkan terjadi penurunan tanah. Penurunan disebabkan oleh :

1. Deformasi partikel tanah
2. Relokasi partikel tanah
3. Keluarnya air dari rongga pori, dan karena hal lain.

Umumnya penurunan tanah dikatagorikan menjadi 2 yaitu :

1. Penurunan elastik (Elastic Settlement ).
2. Penurunan Consolidasi Consolidation settlement)

PENURUNAN ELASTIK
Penurunan elastik pondasi dangkal dapat diestimasi menggunakan teori elastik. Dari Hukum Hooke’s diaplikasikan pada gambar ini.

Dimana :
Se = Penurunan elastik
Es = Modulus elastisitas
H = tebal lapisan
ms = Voisson’s ratio
Δsx, Δsy, Δsz = Penambahan tegaangan akibat beban yang bekerja.
Jika tanah fleksibel (Bowles, 1978) besar penurunan dapat ditentukan dengan persamaan :

qo = Beban yang bekerja pada pondasi = P/A
ms = Poisson’s ratio tanah
Es = Modulus elastisitas rata-rata diukur dari z = 0 sampai z = 4 B
B’ = B/2 dipusat pondasi
B’ = B untuk ditepi pondasi
Is = faltor bentuk
If = faktor kedalaman.
Is menurut Stainbrenner, 1934 adalah :

F1 dan F2 diperoleh dari tabel dibawah ini dimana
Untuk menghitung penurunan di pusat pondasi digunakan
a = 4
m’ = L/B dan n’=H/(B/2)
Untuk menghitung penurunan di pojok pondasi digunakan
a = 1
m’ = L/B dan n’=H/B

< /div>

Penurunan elastik untuk pondasi rigid diestimasi dengan persamaan adalah :
S_e(rigid) =
If (Fox, 1948) merupakan fungsi dai Df/B, L/b dan ms seperti terlihat pada grafik dibawah ini.

Untuk tanah yang tidak homogen Bowles 1987 merekomendasikan nilai Es :

Esi = modulus elastisitas untuk tebal lapisan ΔZ
Z = H atau 5 H ambil yang terkecil
Contoh Soal :

Pondasi rigid  dengan ukuran 1 x 2 m seperti gambar diatas tentukan besar penurunan dipusat pondasi.

 =(10000 x 2 + 8000 x 1 + 12000 x 2 ) / 5 = 10400 kN/m2
Untuk penurunan dipusat pondasi :
Untuk menghitung penurunan di pusat pondasi digunakan
a = 4
m’ = L/B =  2 / 1 = 2 dan n’=H/(B/2) = 5 / (1/2) = 10
Dari grafik diperoleh :
F1 = 0,641 dan F2 = 0,031

Is menurut Stainbrenner, 1934 adalah :

Penentuan If :
Df/B = 1/1 = 1, L/B = 2/1 = 2 dan ms = 0,3 dari grafik doperoleh If = 0,709

= 150 x 4 x ½ x

((1-0,32)/10400) x 0,716 x 0,709 = 0,0133 m = 13,3 mm.

S_e(rigid) = 0,93S_{e(flexibel,centre)}
S_e(rigid) = 0,93 x 13,3 = 12,40 mm


PENURUNAN ELASTIK UNTUK PONDASI PADA LEMPUNG JENUH
Janbu dan kawan kawan merokomendasikan untuk menghitung penurunan elastik dilempung jenuh (ms= 0,5) untuk pondasi fleksibel adalah :

A1 fungsi H/B dan L/B dan untuk A2 fungsi Df/B.

Christian dan Carrier (1978) memodifikasi nilai A1 dan A2 seperti pada gambar dibawah ini.


PENURUNAN ELASTIK UNTUK TANAH BERPASIR
Penurnan elastic untuk tanah berbutir dievaluasi menggunakan semiemperikal menggunakan factor mempengaruhi reganngan yang diusulkan Schmertmann (1978) adalah :

C1 = Faktor koreksi kedalaman pondasi = 1 – 0,5 {q / (q’ – q)}
C2 = Koreksi faktor creep = 1 + 0,2 Log ( T / 0,1)
T = waktu dalam tahun
= tekanan pada pondasi
q =  g x Df
Iz = Faktor regangan
Untuk pondasi bulat dan bujur sangkar,
Iz = 0,1 untuk z = 0
Iz = 0,5 untuk z = z1 = 0,5 B.
Untuk pondasi dengan L/B ³ 10
Iz = 0,2 untuk z = 0
Iz = 0,5 untuk z = z1 = B
Iz = 0 untuk z = z2 = 4B
Untuk L/B antara 1 – 10 diinterpolasi

PARAMETER TANAH UNTUK PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIK
Nilai modulus elastic tanah sepeti pada table dibawah ini

Berdasarkan uji SPT , Schmertmann (1970) modulus elastisitas adalah :

Dimana :        N₆₀ = nilai N_SPT
Pa = 100 kN/m2
Es (kN/m²) = 766 N
Es (ton/ft²) = 8 N
Berdasarkan uji sondir :
E_s = 2 x q_c
Schmertmann (1978) menyarankan nilai modulus elastisitas adalah :
E_s = 2,5 x qc è Untuk pondasi bulat dan bujur sangkar
Es = 3,5 x qc è Untuk pondasi menerus
Untuk tanah lempung besar modulus elatisitas adalah :
E_s = 250 C_u sampai 500 C_u è Tanah Normal konsolidasi
Es = 750 Cu sampai 1000 Cu è Tanah Overkonsolidasi
C_u = Kuat geser lempung jenuh.
CONTOH SOAL
Pondasi pada pasir dengan ukuran 3 m x 3 m, seperti gambar dibawah ini :

sumber:cwienn.wordpress.com/2010/07/09/penurunan-pondasi-dangkal/

Read more...