Contoh Laporan Tugas Teknik Rekayasa Pondasi

Contoh Perhitungan Struktur Pondasi Tiang Pancang Kelompok dan Kapasitasnya.

untuk lebih lengkapnya dapat :
DOWNLOAD DISINI

1.  PONDASI TIANG PANCANG

1.1.                 Daya Dukung Pondasi Tiang

1.1.1.           Teori Dasar

            Ada 3 cara bagaimana suatu pondasi tiang menahan gaya luar tekan yang bekerja  seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.1. berikut

a.       Dengan menggunakan ketahanan lekat atau skin friction (Q_s) permukaan dimana beban ditahan oleh gesekan pada tanah non-kohesif atau adesi pada tanah kohesif.

b.      Dengan menggunakan ketahanan dasar atau end bearing (Q_b) dimana beban ditahan pada dasar tiang

 c.   Kombinasi dari ketahanan dasar dan ketahanan lekat Q_p = Q_s + Q_b

1.1.1.           Daya Dukung Tiang Pada Tanah NON-cohesive

A.           Daya Dukung Dari Hambatan Lekat/Skin Friction

            Daya dukung dari hambatan lekat tanah-pondasi untuk tanah tidak kohesif dihitung dengan persamaan berikut :

 dengan :

Q_s      =  Daya dukung hambatan lekat (kN)

F_i         =  Faktor Gesek Rencana, diperoleh dari Tabel 1.1.

S_z      =  Tegangan efektif rencana sepanjang tiang (kN/m²)

Nilai S_z diambil tidak boleh melebihi tegangan pada kedalaman batas Z_L

Nilai Z_L diperoleh dari Tabel 1.1

C_p      =  Keliling efektip dari tiang (meter), diperoleh berdasarkan Tabel 1.3

L_i       =  Tebal lapisan penahan (meter)

B.        Daya Dukung Dari Tahanan Ujung/End Bearing

            Daya dukung dari tahanan ujung untuk tanah tidak kohesif dihitung dengan persamaan berikut :

dengan :

Q_b     =  Daya dukung tahanan ujung (kN)

N_q     =  Faktor Kapasitas Daya Dukung, didapat dari Tabel 1.1

A_p      =  Luas dasar tiang (meter²), diperoleh berdasarkan Tabel 1.3

Tabel 1.1. Parameter Perencanaan Tiang Untuk Tanah Non-Kohesif :

1.1.1.           Daya Dukung Tiang Pada Tanah Kohesif

A.           Daya Dukung Dari  Hambatan Lekat/Skin Friction

              Daya dukung dari hambatan lekat tanah-pondasi untuk tanah kohesif dihitung dengan persamaan berikut :

Q_s      =  Daya dukung hambatan lekat (kN)

F_c        =  Faktor Reduksi, diperoleh dari Tabel 1.2.

K^R_C    =  0.7

C_u      =  Kuat geser “undrained” rata-rata (kN/m²)

C_p      =  Keliling efektif dari tiang (meter), diperoleh berdasarkan Tabel 1.3

L_i        =  Tebal Lapisan Penahan (meter)

B.           Daya Dukung Dari Tahanan Ujung/End Bearing

               Daya dukung dari tahanan ujung untuk tanah kohesif dihitung dengan persamaan berikut

dengan :

Q_b     =  Daya dukung tahanan ujung (kN)

N_c      =  Faktor Kapasitas Daya Dukung.

Biasanya diambil = 9, tetapi bila tiang tertanam kurang dari 4 kali diameter, nilai Nc dikurangi secara linier sampai suatu nilai 1.6 pada permukaan.

A_p      =  Luas dasar tiang (meter²), diperoleh berdasarkan Tabel 1.3

Tabel 1.2 Parameter Perencanaan Tiang Untuk Tanah Kohesif

1.1.1.           Gaya Negative Skin Friction

              Untuk tiang dalam tanah kompresibel, khususnya bila lapisan-lapisan tanah diatas adalah kompresibel misalnya urugan tidak berkonsolidasi, dan pondasi tiang berada teguh dalam suatu lapisan tanah padat/keras, terjadi gesekan permukaan yang negatif atau gaya penarik kebawah. Gaya penarik ke bawah ini akan mengurangi daya dukung aksial tekan dari tiang pancang.

            Besarnya gaya penarik negatif tersebut dihitung dengan rumus berikut :

 dengan :

P_n      =  Gaya Penarik Negatif (kN)

f_n          =  Nilai gesekan permukaan negatif rencana (kPa)

Bila digunakan ter atau cat sejenis untuk mengurangi gesekan, nilai ini dapat direduksi sampai 0.3f_n

f_n       =  F x S

F       =  0.2 untuk tanah dengan Index Plastisitas = 15

  =  0.3 untuk tanah denganIndex Plastisitas ³ 50

S       =  Tegangan vertical efektif pada tiap titik sepanjang tiang (kN/m²)

C_p      =  Keliling efektif dari tiang (meter), diperoleh berdasarkan Tabel 1.3

L_n      =  Panjang tiang pada mana bekerja gesekan permukaan yang negatif (meter).

              Untuk tiang lekat dalam tanah kompresible merata diambil 0.7 kali panjang tertanam

Tabel 1.3 Luas Dasar Efektif (A_p) dan Keliling Efektif (C_p) Pondasi Tiang

2. PERENCANAAN PONDASI TELAPAK

2.1.                 Teori Dasar

2.1.1      Panjang dan Lebar Pondasi telapak

              Dimensi (panjang dan lebar) dari pondasi telapak di tentukan oleh tegangan ijin pada tanah dimana pondasi tersebut diletakkan. Tegangan yang terjadi pada tanah harus lebih kecil dari tegangan ijin pada tanah didasar pondasi tersebut.

 

Jika berdasarkan hasil pengecekan tegangan diketahui bahwa tegangan yang trejadi lebih besar dari tegangan ijin yang bisa diterima tanah, maka dimensi pondasi perlu diperbesar. Karena pelat pondasi adalah beton bertulang, maka diijinkan terjadinya tegangan tarik pada tanah dasar.

2.1.2      Eksentrisitas Gaya-Gaya

Analisis untuk menentukan tegangan kontak pondasi dengan tanah didasarkan atas gaya-gaya pada dasar pondasi. Secara umum tingkat eksentrisitas gaya-gaya pada pondasi telapak dapat dibagi menjadi 3 kelompok

a. Kasus 1 : Gaya Kosentris

Untuk kasus gaya konsentris besarnya tegangan yang terjadi pada tanah dasar dihitung dengan rumus berikut

Kasus 2 : Gaya Eksentris dengan Eksentrisitas e £ B_x/6

Besarnya eksentrisitas dihitung dengan rumus berikut

Besarnya tegangan yang terjadi pada tanah dasar untuk kasus ini dihitung dengan persamaan berikut

Kasus 3 : Gaya Eksentris dengan Eksentrisitas e > B_x/6

 Untuk kasus dengan eksentrisitas yang besar seperti ini, besarnya tegangan yang terjadi pada tanah dasar dihitung sebagai

2.1.3    Lokasi Kritis Momen Lentur

Jika dimensi dari pondasi telapak telah memenuhi persyaratan sesuai dengan persamaan (2.1), langkah berikutnya adalah menentukan kebutuhan penulangan lentur dari pelat pondasi beton tersebut. Lokasi kritis untuk momen lentur terletak tepat dimuka kolom seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4.

            Besarnya momen disain pada potongan kritis dipengaruhi oleh tekanan tanah dan berat sendiri pelat pondasi telapak tersebut. Tegangan pada tanah seolah-olah bekerja menekan pelat pondasi tersebut, sementara berat sendiri pelat pondasi akan mengurangi besarnya momen pada potongan kritis. Momen disain tersebut kemudian digunakan untuk menghitung kebutuhan penulangan pelat pondasi telapak

2.1.4.   Lokasi Kritis Gaya Geser

 

Selain harus mampu menahan momen lentur yang terjadi, pondasi pelat setempat juga harus mampu menahan gaya geser yang terjadi pada pelat beton. Lokasi kritis untuk gaya geser terletak pada jarak t_p (t_p = tebal pelat pondasi) dimuka kolom seperti diperlihatkan pada Gambar 2.5.

            Besarnya gaya geser disain pada potongan kritis dipengaruhi oleh tegangan pada tanah dan berat sendiri pelat pondasi telapak tersebut. Tegangan pada tanah seolah-olah bekerja menekan pelat pondasi tersebut, sementara berat sendiri pelat pondasi akan mengurangi besarnya gaya geser pada potongan kritis. Gaya geser disain tersebut kemudian dibandingkan dengan kemampuan penampang beton menahan gaya geser. Jika gaya disain lebih besar dari kapasita penampang, maka perlu dipasang tulangan geser atau penampang perlu dipertebal.

 2.1.5. Lokasi Kritis Geser Pons

Selain momen lentur dan gaya geser, pelat pondasi setempat harus diperiksa terhadap gaya geser pons yang terjadi. Lokasi kritis untuk gaya geser pons terletak pada jarak ½ t_p dari muka kolom. Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.6.

            Besarnya gaya yang menyebabkan tegangan geser pons pada pelat pondasi disebabkan oleh gaya aksial yang bekerja pada kolom. Gaya aksial tersebut kemudian dibandingkan dengan dibandingkan dengan kemampuan penampang beton menahan gaya aksial. Jika gaya disain lebih besar dari kapasita penampang, maka perlu dipasang tulangan geser pons atau penampang perlu dipertebal.

2.1.6    Kemampuan Beton Menerima Gaya Geser 
2.1.7    Kemampuan Pelat Beton Menahan Geser Pons
 

3. KAPASITAS KELOMPOK TIANG PANCANG

              Kapasitas kelompok tiang tida selalu sama dengan jumlah kapasitas tiang tunggal yang berada dalam kelompoknya. Hal ini dapat terjadi jika tiang dipancang dalam lapisan pendukung yang udah mampat atau dipancang dalam lapisan tanah yang tidak mudah mampat, namun di bawahnya terdapat lapisan lunak.

              Stabilitas kelompok tiang-tiang tergantung dari dua hal, yaitu :

·          Kemampuan tanah di sekitar dan dibawah kelompok tiang untuk mendukung beban total struktur,

·          Pengaruh konsolidasi tanah yang terletak di bawah kelompok tiang.

            Oleh karena itu, cara pemasangan tiang tunggal, seperti : pemasangan tiang dengan cara dipancang, dibor atau ditekan, akan berpengaruh kecil pada kedua hal tersebut di atas. Pada beban struktur tertentu, penurunan kelompok tiang yang sama dengan penurunan tiang tunggal hanya terjadi jika dasar kelompok tiang terletak pada lapisan tanah keras. Jika tiang-tiang dipancang pada lapisan yang dapat mampat (misalnya lempung kaku), atau kondisi yang lain, dipancang pada lapisan yang tidak mudah mampat (misalnya pasir padat) tetapi lapisan tersebut berada diatas lapisan tanah lunak, maka kapasitas kelompok tiang mungkin lebih rendah dari jumlah kapasitas masing-masing tiang. Demikian pula, penurunan kelompok tiang yang terjadi sangat mungkin lebih besar dar penurunan tiang tunggalnya, pada beban yang sama. Pad tiang tunggal luas zona tertekan pada bagian bawah tiang sangat lebih kecil daripada zona tertekan untuk kelompok tiang. Hal inilah yang menyebabkan penurunan kelompok tiang menjadi lebih besar daripada penurunan tiang tunggal (gambar 3.1.).

 Kasus lain diperlihatkan pada gambar 3.2. Pada gambar tersebut dibandingkan antara sebuah tiang tunggal dari salah satu kelompok tiang yang dibebani (dalam uji beban tiang) dengan kelompok tiang saat beban total bangunan telah bekerja (Tomlinson, 1977). Tiang-tiang didukung oleh lapisan tanah kuat, yang berada di atas lapisan lunak. Lapisan tanah padattidak menderita tekanan yang besar pada pengujian tiang tunggal, tetapi ketika seluruh tiang pada kelompok tiang dibebani, zona tertekan berkembang sampai tanah lunak sehingga dapat mengakibatkan penurunan yang besar atau bahkan keruntuhan bangunan yang didukung oleh kelompok tiang tersebut.

3.1.        Kapasitas Kelompok dan Effisiensi Tiang dalam Tanah Kohesif

              Jika kelompok tiang dipancang dalam tanah lempung lunak, pasir tidak padat, atau timbunan, dengan dasar tiang yang bertumpu pada lapisan lempung kaku, maka kelompok tiang tersebut tidak mempunyai resiko akan mengalami keruntuhan geser umum (general shear failure), asalkan diberikan faktor aman yang cukup terhadap bahaya keruntuhan tiang tunggalnya. Akan tetapi, penurunan kelompok tiangmasih tetap harus diperhitungkan dalam perancangan. Pada kondisi lain, sering terjadi pondasi tiang harus dipancang secara keseluruhan ke dalam tanah lempung lunak. Karena itu, tiang-tiang dalam mendukung beban sebagian besar didukung oleh tahanan gesek dinding. Kondisi pondasi tiang semacam ini, disebut pondasi tiang apung (floating pile). Kapasitas kelompok tiang apung tersebut dipengaruhi oleh salah satu faktor dari :

·             Jumlah kapasitas tiang tunggal dalam kelompok tiang bila jarak tiang jauh, atau

·             Tahanan gesek tiang yang dikembangkan oleh gesekan antara bagian luar kelompok tiang dengan tanah disekitarnya, jika jarak tiang terlalu dekat.

Pada tiang yang dipasang pada jarak yang besar, tanah di antara tiang tidak bergerak sama sekali ketika tiang bergerak ke bawah oleh akibat beban yang bekerja (gambar 3.3.a.). Tetapi jika jarak tiang-tiang terlalu dekat, saat tiang turun oleh akibat eban, tanah diantara tiang-tiang juga ikut bergerak turun. Pada kondisi ini, kelompok tiang dapat dianggap sebagai satu tiang yang besar dengan lebar yang sama dengan lebar kelompok tiang. Saat tanah yang mendukung beban kelompok tiang ini mengalami keruntuhan, maka model keruntuhannya disebut keruntuhan blok (gambar 3.3.b.). Sehingga, pada keruntuhan blok, tanah yang terletak di antara tiang bergerak ke bawah bersama-sama dengan tiangnya. Mekanisme keruntuhan yang demikian dapat terjadi pada tipe-tipe tiang pancang maupun tiang bor.

to be continued...