PP

STRUKTUR PONDASI

1. Pendahuluan

Pondasi merupakan elemen bangunan yang berfungsi memindahkan beban

struktur ke dalam tanah, baik secara menyebar (pondasi telapak) maupun melalui

beberapa titik dukung (pondasi tiang pancang). Struktur pondasi direncanakan

sedemikian rupa agar dapat mendukung beban-beban struktur, baik berat sendiri

maupun beban hidup disamping beban angin atau beban gempa. Pondasi

tersebut harus dibuat cukup kuat sehingga penyaluran gaya-gaya dapat langsung

tanpa menyebabkan rusaknya pondasi tersebut.

Karena kekuatan tanah lebih rendah dibandingkan dengan kekuatan bahan

bangunan, maka tanah memerlukan luas permukaan yang lebih besar, dimana :

A perlu =

dimana :

A perlu = Luas permukaan tanah yang diperlukan untuk memikul beban P.

P = Beban banguan

σ = tekanan yang diijinkan

σt = tekanan tanah yang diijinkan

Beban pada tanah : Beban pada bahan bangunan :

Gambar 6.1. Pembebanan P pada tanah dan kolom

1

Kolom (tiang)

σ

σ

P

Elemen yang harus menyebarkan beban dari permukaan elemen yang lebih kecil

ke permukaan yang lebih besar disebut pondasi (pondasi telapak).

Gambar 6.2. Pendistribusian beban dari kolom ke tanah

Apabila tanah di dekat permukaan terlalu lunak ( –nya kecil), luas permukaan

pondasinya A akan sangat besar, berat dan mahal. Sehingga dipilih jalan lain,

yaitu dengan menanamkan tiang pancang sampai pada kedalaman yang lebih

besar, sampai tanah tersebut mampu mendukung beban, atau dengan

menggunakan pondasi dalam lainnya seperti sumuran.

Pondasi bertujuan untuk meratakan beban ke dalam suatu bidang yang

cukup luas, sehingga tanah yang ada dapat mendukung beban diatasnya

dengan aman, tanpa penurunan yang berlebihan.

Untuk menjamin keamanan pondasi tersebut, dan untuk dapat menentukan

pemilihan jenis pondasi secara tepat, perlu dilakukan penyelidikan kekuatan

tanah yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah.

Ada beberapa rumus untuk menghitung daya dukung tanah ultimate (σult) pada

pondasi telapak, misalnya Terzaghi, Hansen, Skemton, Meyerhoff dan lain-lain.

Dalam banyak hal penurunan pondasi perlu dibatasi sekecil mungkin.

2

Tanah

Pondasi

Kolom

L L

N N

y y

σ σ

Pembahasan struktur pondasi pada buku ini hanya dibatasi pada perencanaan

pondasi telapak, sedangkan untuk pondasi dalam tidak dibahas di sini.

Dianjurkan pembaca mempelajari literatur lain.

2. Tegangan tanah yang Timbul

Agar tidak terjadi penurunan yang berlebihan, di dalam perencanaan pondasi

harus diusahakan sedemikian rupa sehingga tegangan tanah yang timbul

harus lebih kecil dari tegangan tanah yang diijinkan.

Apabila tegangan tanah yang timbul (σ) dianggap disebarkan secara linier, maka

pondasi tersebut harus cukup kaku, yaitu bahwa deformasi ujung y harus sangat

kecil. Apabila pondasi tersebut tidak cukup kaku dan y-nya sangat besar maka σ

akan menjadi sangat besar dibawah beban aksial kolom N dan hampir nol pada

ujung-ujungnya.

Pondasi kaku (σ linier) Pondasi tidak kaku (σ variabel)

Gambar 6.3. Penyebaran σ dibawah pondasi

Agar penyebaran σ bisa lebih seragam, maka perlu memberikan kekakuan

yang cukup pada pondasi.

3

L L

N N

σ σ

Dengan menganggap bahwa terdapat suatu distribusi linier, maka tegangan

tanah yang timbul untuk pondasi telapak akan mengambil satu dari dua bentuk

yang diperlihatkan dalam gambar 6.4.

e = M/N

Lebar pondasi = B Lebar pondasi = BEksentrisitas e = 0 Eksentrisitas e < L/6

a. Sentris b. Eksentris

Gambar 6.4. Distribusi tegangan pondasi telapak

Dalam gambar 6.4a. tidak ada momen, dan tegangan adalah merata, maka

besarnya tegangan yang timbul :

Dengan bekerjanya suatu momen M seperti diperlihatkan pada gambar 6.4b. ,

maka besarnya tegangan tanah yang timbul akan diberikan oleh persamaan

untuk beban normal ditambah momen lentur, sehingga :

dimana :

W = tahanan inersia = I/Y

I = momen inersia dari luas dasar terhadap sumbu lentur

Y = jarak dari sumbu sampai ke tempat di mana tegangan akan dihitung

4

(6.1.)

(6.2)

M

Untuk dasar pondasi berbentuk persegi, maka :

sehingga persamaan (6.2) menjadi :

Tegangan maksimum :

Tegangan minimum

Hal ini berlaku asalkan disitu terdapat kontak positif diantara dasar dengan tanah

disepanjang L dari pondasi. Terdapat kontak positif, bila σ2 dari pers. (6.4)

mempunyai harga positif.

Bila tegangan yang timbul σ2 tepat sama dengan nol, maka :

Jadi supaya σ2 selalu positif, maka M/N atau eksentrisitas dari pembebanan

harus terletak di dalam kern, atau bagian tengah yang lebarnya sepertiga dari

lebar dasar

3. Jenis dan cara pemilihan pondasi

Ditinjau dari segi perencanaan, pondasi telapak dapat diklasifikasikan menjadi

a. Pondasi telapak setempat berbentuk bujur sangkar atau persegi

panjang.

Pondasi telapak dengan beban sentris berbentuk bujur sangkar atau

persegi panjang adalah pondasi yang ekonomis, yaitu hanya menumpu

satu beban kolom

5

(6.3)

(6.4)

(6.5)

b. Pondasi telapak gabungan berbentuk empat persegi panjang atau

trapesium

Bila pondasi telapak setempat tidak memungkinkan karena batas tanah

dan keadaan tanah yang kurang baik, atau kepekaan bangunan atas,

maka pondasi telapak gabungan merupakan jalan keluarnya.

c. Pondasi telapak dengan balok pengikat

Bila pondasi berbatasan dengan tanah milik orang lain, dengan pondasi

telapak setempat akan terjadi eksentrisitas yang besar, maka perlu

dipasang balok pengikat untuk menetralisir eksentrisitas tersebut,

sehingga disebut pondasi telapak dengan balok pengikat.

d. Pondasi Menerus

Bila keadaan tanah yang jelek, disamping beban struktur yang besar, dan

jarak beban terpusat berdekatan satu sama lain, maka pondasi menerus

adalah jalan pemecahannya. Dan bila luas pondasi menerus yang ada

telah memakan 80% luas bangunan yang ada, maka pondasi menerus

dapat berkembang menjadi pondasi pelat penuh.

6

Pondasi Menerus

Pondasi Pelat penuh untuk seluruh bangunan

Bila keadaan tanah terlalu jelek, semua tipe pondasi yang disebutkan diatas

dapat dikombinasikan dengan kepala tiang (poer) yang didukung oleh pancang.

4. Prosedur perencanaan pondasi

Prosedur perencanaan pondasi dapat dibagi menjadi beberapa bagian :

1. Hitung beban yang bekerja di atas pondasi

2. Perkirakan keadaan tanah di bawahnya

3. Tentukan muka air tanah tertinggi

4. Tentukan minimum kedalaman pondasi

5. Hitung daya dukung pondasi

6. Tentukan ukuran pondasi

7. Kontrol kemungkinan terjadi tegangan tanah yang melebihi tegangan yang

diijinkan

8. Cek penurunan total dan perbedaan penurunan yang mungkin terjadi

9. Kontrol stabilitas terhadap gaya horisontal dan gaya angkat dan lain-lain.

10.Rencanakan penulangan pondasi

7

Dari sepuluh bagian yang ada, yang akan dibahas disini hanya no: 1, 6, 7, dan

10 saja, dengan catatan yang lain diketahui. Berikut ini hal-hal penting yang

harus diperhatikan didalam merancang pondasi :

Beban yang harus diperhitungkan untuk merencanakan pondasi terdiri dari

beban mati dan beban hidup di samping beban angin atau beban gempa.

Untuk perencanaan pondasi gedung bertingkat, besarnya beban hidup

dapat direduksi sesuai dengan jumlah tingkat dan fungsi bangunan seperti

yang diuraikan pada PPIUG (Peraturan Pembebanan Indonesia untuk

Gedung) 1983.

Pada perhitungan penulangan dengan metode kekuatan (strength

method), maka beban yang ada harus dikalikan dengan faktor beban

seperti pada bangunan atas.

Ukuran pondasi ditentukan oleh daya dukung tanah yang diijinkan. Untuk

menghindari perbedaan penurunan yang terjadi, posisi pondasi ditentukan

sedemikian rupa sehingga tegangan yang terjadi di bawah pondasi

menjadi merata.

Pada pondasi telapak setempat, eksentrisitas dapat mengurangi daya

dukung tanah. Untuk itu dibuat posisi yang sedemikian rupa sehingga letak

kolom terletak sejauh e = M/N di luar pusat pondasi.

Untuk pondasi telapak gabungan atau pondasi menerus, pondasi akan

ekonomis apabila titik berat pondasi terletak pada resultan beban.

5. Pola keruntuhan Pondasi telapak setempat

a. Keruntuhan geser

Jenis ini dijumpai dalam a/d sedang. Pelat runtuh dengan terbentuknya

retak miring pada keempat sisi dari beban terpusat. Hasil percobaan

menunjukkan bahwa penampang kritis berada pada jarak d/2 dari keliling

kolom.

8

b. Keruntuhan lentur

Keruntuhan ini terjadi sebelum terbentuknya retak miring. Umumnya

dijumpai pada a/d yang besar, dimana retak miring tidak terjadi sebelum

dicapainya kekuatan lentur.

Di dalam perencanaan suatu pondasi, keruntuhan geser hendaknya

dihindarkan sebelum struktur mencapai kekuatan lenturnya.

9

P

450

P

6. Kekuatan Geser

Kekuatan geser dari pelat pondasi telapak ditentukan oleh kondisi terberat dari

dua hal berikut :

1. Aksi satu arah

Gambar 6.6. Penampang kritis untuk geser dalam pondasi (Aksi Satu Arah)

10

d d

P

dd

d

σuσu

B

L

c1 + 2d ½ ( L – (c1 + 2d ))½ ( L – (c1 + 2d ))

c1

Pada peninjauan aksi satu arah berlaku seperti hitungan geser pada balok,

dengan penampang kritis terletak pada jarak d dari muka kolom. Dalam hal ini

pelat atau telapak pondasi harus direncanakan sebagai berikut :

VU = 1/2 (L-(c1+2d) B . σu (6.8a)

(6.8.b)

dimana :

Φ = faktor reduksi kekuatan

Vn = kekuatan geser nominal (Newton)

VC = kekuatan geser nominal yang disumbangkan beton (Newton)

VS = kekuatan geser nominal yang disumbangkan tulangan geser

(Newton)

VU = gaya geser berfaktor pada penampang kritis, yaitu pada jarak d dari

sisi luar kolom (Newton)

Bila tidak diperlukan tulangan geser, maka harus dipenuhi :

Rumus (6.9) ini dapat dipakai untuk menentukan tebal pondasi telapak, dimana

tidak diperlukan tulangan geser yaitu :

Bila dipakai tulangan geser (VU > ΦVC), maka :

dimana :

AV = luas tegangan geser (mm2)

fy = tegangan leleh tulangan yang disyaratkan (MPa)

α = sudut antara tulangan miring dengan sumbu mendatar

11

(6.6)

(6.7)

(6.8)

(6.9)

(6.10)

(6.11)

(6.12)

2. Aksi Dua Arah

Gambar 6.7 Penampang kritis untuk geser dalam pondasi (Aksi Dua Arah)

Vu= (B L - (c1+d).(c2+d)) . σu

Pada peninjauan aksi dua arah, penampang kritis ditentukan pada jarak d/2 dari

muka kolom. Pondasi telapak harus direncanakan sebagai berikut :

12

d/2 d/2

d/2

d/2

c2 + dc1

c2

c1 + d

L

B

σuσu

d/2d/2

d

P

Jika pelat pondasi dirancang tanpa tulangan geser, Vu ≤ Vc

dimana :

βC = perbandingan antara sisi kolom terpanjang dan sisi kolom

terpendek (= c1/c2,untuk c1>c2).

bO = keliling dari penampang yang terdapat tegangan geser.

(penampang boleh dianggap terletak pada jarak d/2 terhadap sisi

kolom) = 2 (c1+c2 +2 d).

d = tinggi efektif dari pelat pondasi telapak

Dalam segala hal kekuatan geser VC pada persamaan (6.13) dibatasi sebagai

berikut :

Bila dipakai tulangan geser, maka :

7. Kekuatan Lentur

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penampang kritis untuk momen terjadi pada

sisi kolom atau dinding beton bertulang.

13

(6.13)(6.13a)

(6.14)

(6.15)

(6.16)

(6.17)

(6.18)

(6.19)

(6.20)

Gambar 6.8. penampang kritis untuk hitungan momen

Momen berfaktor untuk menghitung tulangan lentur dapat dihitung dengan :

14

(6.21)

σu σu

d

P

l = ½ (L – c1) l = ½ (L – c1)

Bc1

L

l = ½ (L – c1)l = ½ (L – c1) c1

- -

Mu = ½ . σu . B . l2

300

3000

60

300

15D22

15D22

15D22

dimana :

σu = tekanan tanah akibat beban berfaktor.

8. Contoh aplikasi

Periksalah kemampuan pondasi telapak bujur sangkar dengan lebar = 300 cm

seperti pada gambar 6.9., menurut SNI 03-2847-2002. Beton untuk kolom dan

pondasi mempunyai mutu f’c = 20 MPa, dan tulangan fy = 275 MPa. Tegangan

tanah yang diijinkan adalah 2,5 kg/cm2. Beban aksial kolom adalah 136 ton

akibat beban mati dan 62 ton akibat beban hidup (tanah urug diabaikan) dimensi

kolom 60x60 cm.

Gambar 6.9 Pondasi bujur sangkar

Penyelesaian :

1. Hitung tegangan tanah yang terjadi :

Beban kolom = 136 + 62 = 198,00 ton

15

15D22

60

3000

660 540 1200

Beban pondasi = 3 x 3 x 0,6 x 2,4 = 12,96 ton +

Berat total = 210,96 ton

Tegangan total = = 23,44 ton/m2

= 2,344 kg/cm2 < 2,5 kg/cm2 Ok !

2. Hitung kekuatan geser

Dua penampang kritis yang mungkin harus diperiksa

Dengan tebal pondasi h = 600 mm, penutup beton = 50 mm dan tulangan utama

D 22 maka di dapat : d = 600 – 60 = 540 mm = 0,54 m

a. Permukaan beban untuk aksi geser b. Permukaan beban untuk aksi geser satu arah dan untuk lentur. dua arah

Gambar 6.10. Penampang kritis dari permukaan beban

Kekuatan geser aksi satu arah

Dengan permukaan yang dibebani seperti pada gambar 6.10a. maka gaya geser

berfaktor :

VU = σu x luas efektif

= 29,155 x (0,66 x 3,0)

= 57,726 ton = 577,26 kN

16

1140

3000

Permukaan beban untuk momen

beban untuk geser satu arah

Bila tidak digunakan tulangan geser menurut persamaan (6.9) :

= 1207 kN

Φ VC = 0,6 x 1207 = 724,2 kN > VU (= 577,726 kN) Ok!

Kekuatan geser aksi dua arah

Geser berfaktor menurut gambar 6.10b. adalah :

VU = σu x luas efektif

= 29,155 x [(3x3)-(1,14 x 1,14)]

= 224,5 ton = 2245 kN

Bila tidak digunakan tulangan geser, kekuatan geser VC untuk βC = 1 ditentukan

menurut persamaan (6.15) :

= 3671 kN

Φ VC = 0,6 x 3671 = 2202 kN < VU (= 2245 kN)

Φ VC mendekati VU , maka dianggap memenuhi syarat.

3. Hitung Kekuatan lentur

Penampang kritis dan permukaan yang dibebani ditunjukkan pada gambar

6.10a. bagian kanan.

Momen lentur berfaktor :

17

Untuk pondasi telapak, berlaku tulangan minimum (ρmin = 0,002), sehingga :

As perlu = ρ.B.d = 0,0034 x 3000 x 540 = 5508 mm2

As min perlu = ρmin.B.d = 0,002 x 3000 x 540 = 3240 mm2

As ada = 15 x ¼ π 222 = 5702 mm2

Jadi penggunaan tulangan 15D22 memenuhi persyaratan dari 5508 mm2

Soal Latihan.

Pondasi telapak seperti tergambar, memikul Gaya aksial P akibat beban mati =

50 ton dan P akibat beban hidup = 20 ton. Momen M akibat beban mati = 5 tm

dan M akibat beban hidup = 2 tm. Tegangan ijin tanah = 3 kg/cm2. Kedalaman

tanah urug 1,5 m. Berat jenis tanah urug = 1,7 t/m3. Ukuran penampang kolom =

50 cm x 50 cm. fc’ = 20 MPa, fy = 320 MPa. Tersedia tulangan diameter 12,

16,19,22

18

L

B

L

Diminta :

a. Tentukan L apabila diketahui Lebar pondasi B = 200 cm.

b. Tentukan L apabila diketahui B = L. (bujur sangkar)

c. Amankah bila pondasi tersebut tidak dipasang tulangan geser.

d. Hitung dan gambar tulangan lentur untuk soal a dan b.

P

Urugan tanah

Muka Lantai + 0.00

- 1.50

- 2.00

19

50

M