BAB V FONDASI RAKIT
I. PENDAHULUAN Fondasi rakit merupakan bagian bawah struktur yang berbentuk rakit melebar keseluruh bagian dasar bangunan. Fondasi rakit digunakan jika lapis tanah memiliki kapasitas dukung tanah rendah, sehingga jika menggunakan fondasi telapak luasan besar (tidak ekonomis).
1
II. KAPASITAS DUKUNG IJIN Hitungan Kapasitas dukung ijin fondasi rakit sama dengan Kapasitas dukung fondasi telapak. a. Fondasi rakit pada tanah pasir Area fondasi rakit > Area fondasi telapak FS terhadap keruntuhan kapasitas dukung besar . Dengan bertambahnya lebar fondasi rakit atau bertambahnya kerapatan relatif tanah kapasitas dukung Bertambah dgn cepat. keruntuhan kapasitas dukung <<<
qa
N -3 5
N = jumlah pukulan per 30 m dlm SPT
Jika terdapat lapisan batu kurang dari 0,5L fondasi rakit, Maka nilai qa bertambah dan sebaliknya qa harus dibagi 2 Jika muka air tanah pada dasar fondasi atau lebih tinggi lagi untuk muka air tanah yang terletak diantara dasar fondasi dan jarak B dari dasarnya, maka nilai qa direduksi 0 – 50%. Jika nilai N<5 (pasir tidak padat), tanah tersebut tidak dapat mendukung fondasi rakit sehingga pelu dipadatkan hingga nilai N mencapai 10
2
b. Fondasi rakit pada tanah lempung Untuk tanah lempung homogen : qu = c Nc + df.
III. PERANCANGAN FONDASI RAKIT Perancangan fondasi rakit digunakan anggapan fondasi Sebagai struktur yang sangat kaku dan distribusi tekanan Berimpit dengan resultan beban-bebannya. Kedalaman fondasi digunakan dgn trial error Penebaran tekanan pada dasar fondasi dihitung dengan persamaan : qa
P .e y . y P P .e X . x A Ix IY
P = jumlah total beban fondasi (kN) A = Luas total fondasi rakit (m2) Ix, Iy = inersia terhadap sumbu x dan y ex, ey = eksentrisitas searah sumbu x dan y
3
Jika fondasi rakit berbentuk empat persegi panjang qa
P 6 .e L 6 .e B 1 B .L L B
L = panjang rakit B = lebar rakit eB, eL = eksentrisitas searah sumbu B dan L analisis fondasi rakit sejauh menggunakan metode elemen hingga dengan bantuan komputer. Jika fondasi terletak pada tanah lunak, beban eksentris dapat menyebabkan penurunan yang tidak seragam. Tekanan terhadap fondasi dianggap seragam P 1. hitung gaya lintang dan momen lentur q A 2. Perancangan tulangan beton
Jika beban kolom tidak seragamtiap bagian luasan Fondasi mendukung beban yg tidak sama. Solusi membagi luasan fondasi kedalam beberapa bagian dengan tekanan tanah tiap bagian adalah berat bangunan dibagi luasan bagian masing-masing dihubungkan dengan sambungan konstruksi. Jika beban kolom disebarkan secara sama, namun perkiraan tanah dibawahnya menimbulkan penurunan tidak seragam yang besar fondasi rakit diperkuat dengan cara: 1. Menggunakan balok-balok T 2. Menggunakan fondasi rangka kaku 3. Membuat struktur atas yang kaku
4
Fungsi fondasi rakit adalah untuk menyebarkan beban ke Tanah keluasan yang lebih lebar untuk memberikan Kekakuan pada bangunan bawah. Beberapa cara yang dilakukan untuk memperkecil tambahan tekanan dibawah fondasi rakit : 1. Fondasi rakit apung 2. Ruang bawah tanah (basement) 3. Fondasi bentuk kotak
CONTOH 1 Fondasi rakit mendukung 9 kolom seperti digambar dengan ukuran kolom 50 x 50 m2 mendukung beban-beban : A B Q1=Q3 = 400 kN 1 2 3 Q4=Q5=Q6= 600 kN 7.50 Q2=Q9=450 kN Q7=Q8= 500 kN Tebal pelat 1.5 m 4 5 6 beton = 23 kN/m3 7.50
7
8
9
C
D 5.00
5.00
Tentukan tegangan disudut-sudutnya
5
• Pusat luasan O di tengah-tengah, B = 10,50 m L = 15,50 m ; A = 10,50 x 15,50 = 162, 75 m2 • Koordinat: A(-5,25;7,75), B(5,25;7,75), C( -5,25;-7,75), D(5,25; -7,75) R = 2(400) + 3(600) + 2(450) + 2(500) = 4500 kN My = -5(400 + 600 + 500) + 0 + 5(400 + 600 + 450) = -250 kNm Mx = -7,5(500+500+450) + 0 + 7,5(400+450+400) = -1500 kNm 1 Iy 12 1 Ix 12
3 15 . 5 10 . 5 1495 . 27 m
3 10 . 5 15 . 5 3258 . 39 m
4
4
Tegangan yang terjadi
q (1.5 23) 34.5
Q M y X M x y q A Iy Ix
4500 250(5.25) 1500(7.75) 34.5 59.45kN / m2 162.75 1495.27 3258.39 4500 250(5.25) 1500(7.75) B 34.5 57.70kN / m2 162.75 1495.27 3258.39 4500 250(5.25) 1500(7.75) C 34.5 66.60kN / m2 162.75 1495.27 3258.39 4500 250(5.25) 1500(7.75) D 34.5 64.84kN / m2 162.75 1495.27 3258.39
A
6
CONTOH 2 Bangunan bertingkat dirancang dengan menggunakan fondasi rakit ukuran 20 m x 20 m. tekanan pada dasar fondasi bangunan total adalah 110 kN/m2. dasar fondasi pada kedalaman 3 m, dan tanah dibawah fondasi berupa lempung tidak homogen setebal 28.5 m yang terletak pada Lapis pasirberkerikil sangat padat.variasi koefisien perubahan volume mv tanah lempung adalah : Kedalaman (m)
0 - 4.5
4.5 -10.5
mv (m2/kN)
0.0002
0.0001
10.5-16.5 16.5-22.5 22.5-28.5 0.00005
0.00002
0.00001
Sudut gesek dalam u =0 dan berat volumejenuh 20 kN/m3 Pada seluruh kedalaman lempung.Modulus elastis (E) pada Kedalaman 3-4.5 adalah 4000 kN/m2, E rata-rata (pada kedalaman 4.5-28.5m) = 10000kN/m2. koefisien konsolidasi tanah lempung rata-rata Cv = 18.25 m2/tahun. Dan koefisien
CONTOH Tekanan pori A= 0.8.MAT pada kedalaman 3 m. selidiki apakah Kedalaman dan luas bangunan tersebut memenuhi syarat Faktor aman terhadap kapasitas dukung danpenurunan toleransi
mv = 0.0002 m2/kN
Fondasi rakit 20x 20m q = 110 kN/m2
mv = 0.0001 m2/kN mv = 0.00005 m2/kN mv = 0.00002 m2/kN mv = 0.000001 m2/kN
Lempung jenuh : u = 0 ; sat =20 kN/m3 Cv = 18.2 m2/tahun
Cu (KN/m2) 0 50 70 3 m 60 4.5 140 110 100 120 140 100 130 110 100 120 130 120 100 140
10.5 16.5 22.5 28.5
7
Jawaban • Hitung kapasitas dukung tekanan
fondasi
netto : q n 110 ( 3 x 20 ) 50 kN / m
2
• Menghitung nilai c : a. kedalaman 3- 4.5 m, C rata-rata :
1 c 1 50 70 60 60 kN / m 2 3
b. kedalaman 4.5- 24 m, C rata-rata : 1 c2 13
140 110 100 120 140 100 130 110 130 110 100 120 130
120 kN / m
2
Jawaban q un c 1 N
m
c 2 / c 1 120 / 60 2 ; B / H 20 /( 4 , 5 3 ) 13 . 33 N
m
7 .1
qs qs
1 c 1 N m D f . F 1 2 2 60 x 7 . 1 3 x 20 102 kN / m q 110 kN / m ok 3
Fondasi aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung. • Hitungan penurunan Karena lempung jenuh, m=0,5, maka dapat dipaki persamaan penurunan segera dari janbu et al.
8
si 1 0
qnB q n 50 kN / m 2 E
1. Penurunan lapisan lempung dari kedalaman 3-4.5 m (E=4000 kN/m2). L / B 20 / 20 1; H / B 1 . 5 / 20 0 . 08 D
f
/ B 3 / 20 0 . 15 1 0 . 08 dan 0 0 . 97
S i 0 . 08 x 0 . 97 x
50 x 20 0 . 0194 m 4000
2. Penurunan lapisan lempung dari kedalaman 4.5-28.5 m penurunan lempung setebal H2=28.5-3=25.5m (E=10000 kN/m2) L / B 20 / 20 1; H / B 25 . 5 / 20 1 . 3 D
f
/ B 3 / 20 0 . 15 1 0 . 5 dan 0 0 . 97
S i 0 . 5 x 0 . 97 x
50 x 20 0 . 049 m 10000
penurunan lempung setebal H1=4.5-3=1.5m (E=10000 kN/m2) L / B 20 / 20 1; H / B 1 . 5 / 20 0 . 08 D
f
/ B 3 / 20 0 . 15 1 0 . 08 dan 0 0 . 97
S i 0 . 08 x 0 . 97 x
50 x 20 0 . 0078 m 10000
Penurunan lapisan lempung sesungguhnya (dari kedalaman 4.5-28.5m) dengan E=10000kN/m2 S i S i 1 S i 2 0 . 049 0 . 0078 0 . 41 m
Dengan koreksi kekakuan fondasi yang diambil sebesar 0.8, maka Si=0.8 x 0.041=0.033 m = 33 mm.
9
• Penurunan konsolidasi Penyebaran beban ke tanah dibawah fondasi,digunakan metode penyebaran 2V :1H.
z
qnB 2 B z 2
S c m v H .
z
qn =50 kN/m2 dan z=jarak ditengah-tengah lapisan dasar fondasi Lapisan (m)
Kedala man (m)
Z (m)
(KN/m2)
H (m)
(m2/kN)
Mv
Sc (m)
Z
3-4.5
3.75
0.75
46.5
1.5
0.0002
0.014
4.5-10.5
7.5
4.5
33.3
6
0.0001
0.02
10.5-16.5
13.5
10.5
21.5
6
0.00005
0.0065
16.5-22.5
19.5
16.5
15
6
0.00002
0.0018
22.5-28.5
25.5
22.5
11
6
0.00001
0.0006 0.043
Penurunan konsolidasi S c 0 . 014 0 . 02 0 . 0065 0 . 0018 0 . 0006 0 . 043 m
Koreksi penurunan jika koefisien tekanan pori A=0.8 untuk fondasi bujur sangkar 1
4
D 2 B 2
D 20
4
1
2
22 . 56 m
Diperoleh = 0.83 , maka penurunan terkoreksi : Sc = x Sc(oed) = 0.83 x 0.043 =0.36 m = 36 mm Penurunan total : S= Si’+Sc = 33 +36 =69 mm toleransi S=65-100 mm Jadi penurunan fondasi masih dalam batas toleransi.
10
