BAB V 5.1
PONDASI
Pendahuluan Pondasi yang akan dibahas adalah pondasi dangkal yang merupakan kelanjutan mata kuliah Pondasi dengan pembahasan khusus adalah penulangan dari plat pondasi.
Pondasi dangkal disebut juga pondasi
telapak yang berfungsi mendukung bangunan gedung bertingkat ringan pada tanah dengan daya dukung yang cukup baik. Di Indonesia pondasi ini biasanya diletakkan pada kedalaman 0,70m sampai 3,00m dibawah permukaan tanah. Jenis2 pondasi dangkal dan besarnya daya dukung tanah sudah dibahas pada mata kuliah Pondasi. Beberapa asumsi / anggapan yang berlaku pada pondasi umumnya adalah : •
Tanah dianggap sebagai lapisan yang elastis dan plat pondasi adalah lapisan yang kaku , sehingga tekanan tanah dapat dianggap terbagi rata atau berubah linear.
•
Tegangan tanah yang digunakan untuk menghitung pondasi adalah tegangan tanah total dikurangi tegangan tanah akibat beban diatas pondasi ( plat pons dan tanah urugan )
5.2
Dasar Teori Perilaku pondasi dapat dilihat dari mekanisme keruntuhan yang terjadi seperti pada gambar :
penampang kritis
Crack 45°
PONDASI 5 - 1
Retak miring dapat terjadi pada daerah sekitar beban terpusat atau daerah kolom, disebabkan karena momen lentur yang terjadi pada daerah muka kolom. Hal ini memperjelas akan adanya penampang kritis ( SK SNI 3.8.4.2 ) dari muka kolom : •
d/2 untuk pondasi plat 2 arah ( two way actions)
•
d
untuk pondasi plat 1 arah ( one way actions )
Distribusi tegangan kontak ( Contact pressure )
P
q = P/A P M e= M / P B e < 1/6 B e=
1/6 B
e > 1/6 B
PONDASI 5 - 2
Pada perencanaan pondasi dangkal ini ditinjau beberapa hal seperti : 1. Design terhadap lentur 2. Design terhadap Geser 3. Pemindahan gaya dan momen pada dasar kolom 4. Panjang penyaluran tulangan 5.3
Perencanaan Pondasi
5.3.1 Design Lentur Momen rencana adalah akibat gaya2 yang bekerja diseluruh luas pondasi pada satu sisi bidang vertical yang melalui pondasi. Bidang vertical terletak pada lokasi sbb ( SK SNI 3.8.4.2) o Pada muka kolom untuk pondasi plat telapak o Ditengah antara dinding tepid an tengah untuk pondasi yang memikul dinding o Ditengah antara tepi kolom dan tepi plat alas baja untuk kolom yang menggunakan plat dasar baja Distribusi tulangan pada plat pondasi segi empat 2 arah o Tulangan pada arah memanjang harus tersebar merata o Tulangan pada arah pendek , sebagian tulangan harus disebar merata pada jalur yang sama dengan panjang sisi pendek plat pondasi, yaitu : tulangan pada lebar jalur 2 ( β + 1 ) = tulangan pada lebar jalur β=
H/ B
Sisa tulangan harus disebarkan diluar jalur tsb SNI 3.8.4.4
PONDASI 5 - 3
B
B
H 5.3.2 Design terhadap geser Kekuatan geser dari plat pondasi telapak terhadap beban terpusat ditentukan oleh kondisi seperti :
One way action -
Aksi Balok satu arah
Two way action -
Aksi Plat , dua arah .
Ketebalan plat pondasi memberikan dukungan yang sangat besar pada kekuatan geser pondasi. Aksi Balok : SNI hal 49 Vc = 1/6 √fc’ bw d
>
Vn ~ Vu / ø
bw = lebar plat pondasi d
= tinggi efektif
Aksi Plat : SNI hal 50 Vc = ( 1 + 2 / βc ) √(fc’/6) bo d βc = sisi panjang / sisi pendek bo = keliling penampang kritis ( lokasi d/2)
PONDASI 5 - 4
5.3.3 Pemindahan Gaya dan Momen pada dasar kolom Gaya terpusat dan momen lentur pada dasar kolom dipindahkan ke telapak pondasi dengan jalan menumpu pada beton dan tulangan, pasak/angker atau alat sambung mechanic. Tegangan tumpu didasar kolom adalah : fs = ø ( 0.85 fc’ ) dimana ø = 0,70 fb = 0.60 fc’ Tegangan tekan yang melampaui teg izin tumpu ini harus dipikul oleh angker /pasak atau tulangan memanjang. Luas tulangan minimum adalah 0,5% Ag ,
dan paling sedikit ada 4
tulangan yang melintang pertemuan kolom dan plat pondasi apabila tegangan tumpu tidak terlampaui. Ag adalah luas bruto penampang kolom. Tebal minimum pondasi umumnya > 150 mm untuk pondasi diatas tanah
angker pasak H B
PONDASI 5 - 5
5.3.4 Daya dukung dan penjangkaran Daya dukung kolom dan pondasi umumnya berbeda sesuai dengan mutu beton nya sesuai dengan SNI ( hal 32 ) . Untuk Kolom : Ø Pn = Ø 0,85 fc’ A Untuk Pondasi : √ ( A2 / A1 ) < 2,0 Ø Pn = { √ ( A2 / A1 )} Ø 0,85 fc’ A Penjangkaran yang baik harus memenuhi panjang penyaluran sesuai dengan syarat yang ada seperti pada Kolom / Pondasi
ℓdb = (db fy ) / (4 √ fc’) >
0,04 db fy
5.3.5 Langkah2 Perencanaan Pondasi Beberapa langkah sudah dibahas pada mata kuliah Pondasi dan pembahasan berikutnya adalah penulangan sesuai dengan SNI 1991. Tentukan tegangan izin tanah , boring atau penyelidikan tanah Tentukan gaya yang bekerja pada dasar kolom yang berasal dari struktur diatas pondasi yaitu beban tak berfaktor. Tentukan kombinasi yang menentukan. Tentukan luas pondasi dari beban kerja sesuai metode elastis. Tentukan gaya beban nominal dari beban berfaktor dan faktor reduksi kekuatan Ø serta intensitas beban rencana. Tentukan tebal pondasi dengan cara trial n error berdasarkan check geser dari syarat pondasi . One action ; Vc = 1/6 √fc’ bw d
>
Vn ~ Vu / ø
Two action : Vc = ( 1 + 2 / βc ) √(fc’/6) bo d
PONDASI 5 - 6
Tentukan Luas tulangan berdasarkan Gaya dalam momen nominal Mn = Mu / Ø , dimana Ø = 0,8 pada bidang kritis pondasi. Tulangan minimum adalah 0,0018 bw d ( fy = 400 MPa ) atau 0,0025 bw d ( fy = 240 MPa ) Distribusi tulangan dalam kedua arah . Untuk pondasi persegi panjang , pada jalur pusat/inti adalah As1 = ( 2 / ( β + 1 ) ) As total Diluar jalur pusat As2 = As - As1 Panjang penyaluran / penjangkaran tulangan Kekuatan Daya dukung kolom Pnb > Pu / Ø sedangkan pondasi Pnb = { √ ( A2 / A1 )} Ø 0,85 fc’ A { √ ( A2 / A1 )} < 2,0 5.4
Pondasi Telapak Bujur Sangkar Diketahui :
P
915
Teg izin tanah 500kN/m2 γ tanah 21.1 kN/m2 γ beton 23.4 kN/m2 PDL = 1023 kN PLL = 756 kN P kolom = 1779 kN
600
Dimensi kolom = b/h = 356 / 356 ( mm ) Fc’( kolom) = 37.91MPa Fc’( pons) = 20.68 MPa Fy = 413.7 MPa
PONDASI 5 - 7
a. Tegangan izin tanah Tegangan ijin tanah lunak ( peraturan pembebanan ) 500 kn/m2 Metode ini untuk beban kerja ( tidak berfaktor ) b. Estimasi ukuran pondasi Beban tanah diatas pons = 0.915*21.1= 19.3065 kn/m2 Beban slab pons = 0.6*23.4= 14.04 kn/m2 Tegangan tanah = 500 – ( 33.35) = 467 kN/m2 Luas pondasi Af = (PDL + PLL ) / 467 = 3.9 m2 dicoba = 2m x 2m , Area = 4m2 , I = 1/12 bh3 = 1.3 m4 , W =1/6bh2 =1.3m3 c. Contact pressure Beban kolom
= .3562 .915 23.4 =
Beban Slab
= .6 x 22 x 23.4
Beban tanah
= .915 x ( 22 - .356 2 ) x 21.1=
2 ,714 kN
=
56 ,600 kN =
75,000 kN 133,000 kN
Contact pressure = ( 1702+133)/4 = 478 kN/m2 < 500 kN/m2 d. Intensitas beban rencana Pu = 1.2 PDL + 1.6 PLL = 2597 kN qu =
649,- kN/m2 = 650 kN/m2
e. Design terhadap geser SNI - 49 hpons = 600 mm ( dicoba) , d’ = 70 mm ( SK SNI), d = 530 mm One way actions Area = 2000 x 292 mm2 Vn = ( qu A )/ Ø = 633 kN/m2 Vc = 1/6 √ fc’ bw d = 803 kN/m2 > 633 kN/m2
PONDASI 5 - 8
Two way actions Area = 20002 x 8862 mm2 Vn = ( qu A )/ Ø = 3483 kN/m2 Vc = 1 + ( 2/ ßc) x 1/6 (√ fc’) bo d < 1/3 (√ fc’) bo d ßc = 1 , Kll bo = 4 * 886 Vc = 1/3 (√ 20.68) ( 4*886) (530) = 2847 kN/m2 < 3483 kN/m2 Tebal pondasi diperbesar , d = 600 mm , h = 670 mm Vc = 1/3 (√ fc’) bo d = 1/3 (√ 20.68)(4*(356+600)(600) = 3478 kN/m2 Ξ 3483 kN/m2 OKAY f. Design terhadap lentur Panjang penampang kritis pd muka kolom , L = 2000/2 - 356/2 = 822 mm Mu = ½ qu L2 = ½ 650 .8222 = 220 kNm Mn = Mu / 0.8 = 275 kNm { Mn/bd2} = ρ fy ( 1 – 0.588 ρ fy/fc’) 220 106 / ( 1000*6002) = ρ 413.7 ( 1 - .588 ρ * 413.7/20.68 ) = 0.6111 = 413.7 ρ - 4866.3 ρ 2 4866.3 ρ 2 - 413.7 ρ + 0.6111 = ρ 1,2
=
0
{ 413.7 + √ ( 413.72 – 4x 4866.3 x .6111) }/ (2x4866.3)
ρ 1 = .0835 ; ρ 2 = 0.0015 use ρ min = 0.0018 ; As = ρ (1000 x 600 ) = 1080 mm2 digunakan D19 – 250 , tulangan tekan D14 – 250 ( 616 mm2 )
ℓdb = (0.02 *Ab fy ) /√ fc’) (faktor) >
0,06 db fy
faktor = 2 – 400/413.7 = 1.033 , Ab( D19) = 284 mm2
ℓdb
= 534 mm > 472 mm
Panjang yang melalui muka kolom adalah : = 2000/2 – 356/2 – 70 = 752 mm > 534 mm ( OKAY ) {}
PONDASI 5 - 9
g. Penjangkaran As min = 0.005 Ag = .005 3562 = 634 mm2 Digunakan 4 D19 ( 4 * 284 = 1134 mm2 ) KOLOM
ℓdb = (db fy ) / (4 √ fc’) = = 19 x 413.7 / ( 4x √37.91) = 319 mm
>
0,04 db fy
= .04 x 19 x 413.7 = 314 mm
PONDASI
ℓdb = (db fy ) / (4 √ fc’) = = 19 x 413.7 / ( 4x √.20.68 ) = 455 mm
>
0,04 db fy
= .04 x 19 x 413.7 = 314 mm
h. Daya dukung kolom SNI - 32 Pu = 2437.20 kN fc’ kolom = 37.91 MPa and fc’ pons = 20.68 MPa Daya dukung kolom ; Ø Pn Ø 0,85 fc’ A = .70 x .85 x 37.91 x 3562 2882 kN > 2437.20 kN
OK
Daya dukung Pondasi ; Ø Pn { √ ( A2 / A1 )} = { √ ( 2000 2 / 356 2 )} = 5,- > 2.0 {√(A2 /A1 )}Ø 0,85 fc’ A = 2x .70 x .85 x 20.68 x 3562 3145 kN > 2437.20 kN
OK
PONDASI 5 - 10
600
D14-250
4D19
670 D19-250
2000
PONDASI 5 - 11
5.5
Pondasi Telapak 4 PERSEGI Diketahui :
Pu
Pu klm = 3425 kN Dimensi kolom = b/h = 350 / 450 ( mm ) Fc’( kolom) = 37.91MPa Fc’( pons) = 20.68 MPa Fy = 413.7 MPa
h
d/2
d
3000
450 4500 a.
tegangan izin tanah
Tegangan ijin tanah lunak , Metode ini untuk beban kerja b.
Ukuran pondasi
Diketahui dari pons 3000 x 4500 Beban Pu = 3425 kN Luas pondasi Af = 13.5 m2
PONDASI 5 - 12
c.
Contact pressure
Hasil design pondasi, dengan tegangan < allowable stress d.
Intensitas beban rencana
Pu = 3425 kN , Af = 13.5 m2 qu =
254,- kN/m2
e.
Design terhadap geser SNI - 49
hpons = 750 mm ( dicoba) , d’ = 70 mm ( SK SNI), 20 mm untuk tulangan , maka d = 660 mm One way actions Area = 3.0 x 1.365 m2 Vn = ( qu A )/ Ø = 1732 kN/m2 Vc = 1/6 √ fc’ bw d = 1500 kN/m2 < 1732 kN/m2 Dicoba d = 730 mm , maka L = 4500/2 – 450/2 - 730 = 1295 mm Vn = ( qu A )/ Ø = 254 * 1.295 * 3 /0.6 = 1647 kN/m2 Vc = 1/6 √ fc’ bw d = 1660 kN/m2 > 1647 kN/m2 d = 750 mm dan h = 800 mm .. OK Two way actions d = 750 mm , bo = ( 450+750+350+750 )*2 = 4600 mm A = ( 4,5*3) – [ { .45+.75 } * {.35+.75} ] = 12.18 m2 Vn = ( qu A )/ Ø = 5156 kN/m2 Vc = 1 + ( 2/ ßc) x 1/6 (√ fc’) bo d < 1/3 (√ fc’) bo d ßc = 4.5/3 = 1.5 , Kll bo = 4600 mm Vc = 1/3 (√ 20.68) ( 4600) (750) = 5230 kN > 5156 kN Tebal pondasi diperbesar , d = 750 mm
..
OK
PONDASI 5 - 13
f.
Design terhadap lentur
Panjang penampang kritis pd muka kolom , L = 4500/2 - 450/2 = 2025 mm Mu = ½ qu L2 = ½ 254 2.0252 = 521 kNm Mn = Mu / 0.8 = 651 kNm Trial error and check Assume (d-a/2) = 0.9 d = 675 , so As = Mn / ( fy * jd ) = As = 2331 mm2 ;
ρ 1 = .0031
digunakan D19 – 125 ( 2160 mm2) tulangan tekan D14 – 250 ( 616 mm2 ) check it ; a = As*fy / ( .85fc’b ) = 50.84 mm Mn = 647.61 kNm Ξ 651 kNm
.. OK
Distribusi tulangan Tulangan arah pendek 3000 mm ; ßc = 4.5/3 = 1.5 ; As1 / As = 2/ (ßc +1) = 2 / 2.5 total = 2160*4.5 = 9720 mm2 As1 = 2 / 2.5 * 9720 = 7776 mm2 / 3m = 2592 mm2 Untuk bentang 3m panjang
(D19-100, As= 2850mm2)
sisanya = 9720 – 7776 = 1944 mm2 / 1.5 m = 1296 mm2 untuk bentang 2 x .75m g.
(D19-250, As= 1140 mm2)
Panjang tulangan tarik
ℓdb = (0.02 *Ab fy ) /√ fc’) (faktor) >
0,06 db fy
faktor = 2 – 400/413.7 = 1.033 , Ab( D19) = 284 mm2
ℓdb
= 534 mm > 472 mm
Panjang yang melalui muka kolom adalah : = 3000/2 – 350/2 – 70 = 1255mm > 534 mm ( OKAY )
PONDASI 5 - 14
h.
Penjangkaran As min = 0.005 Ag = .005 350 450 = 708 mm2 Digunakan 4 D19 ( 4 * 284 = 1134 mm2 ) KOLOM
ℓdb = (db fy ) / (4 √ fc’) = = 19 x 413.7 / ( 4x √37.91) = 319 mm
>
0,04 db fy
= .04 x 19 x 413.7 = 314 mm
PONDASI
ℓdb = (db fy ) / (4 √ fc’) = = 19 x 413.7 / ( 4x √.20.68 ) = 455 mm
> i.
0,04 db fy
= .04 x 19 x 413.7 = 314 mm
Daya dukung kolom SNI - 32 Pu = 3425 kN fc’ kolom = 37.91 MPa and fc’ pons = 20.68 MPa Daya dukung kolom ; Ø Pn Ø 0,85 fc’ A = .70 x .85 x 37.91 x 350 x 450 3582 kN > 3425 kN
OK
Daya dukung Pondasi ; Ø Pn { √ ( A2 / A1 )} = { √ ( 4.5x3 / .35x.45 )} = 9,- > 2.0 {√(A2 /A1 )}Ø 0,85 fc’ A = 2x .70 x .85 x 20.68 x 350x450 3908 kN > 3425 kN
OK
PONDASI 5 - 15
D14-250
4D19
800 D19-100
D19-250
D19-125
2000
PONDASI 5 - 16
