ANALISIS KEKUATAN PONDASI KONSTRUKSI SARANG
LABA-LABA (KSLL) TERHADAP BEBAN GEMPA PADA
GEDUNG BERTINGKAT BERDASARKAN SNI 1726:2012
INTAN KINANTHI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat berdasarkan SNI 1726:2012 adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, 25 Januari 2016
Intan Kinanthi
ABSTRAK
INTAN KINANTHI. Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) Terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat Berdasarkan SNI 1726:2012. Dibimbing oleh ERIZAL.
Pemilihan jenis pondasi merupakan salah satu tahap penting dalam perencanaan suatu bangunan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perancangan dan analisis kekuatan pondasi konstruksi sarang laba-laba (KSLL) serta korelasinya dengan tegangan tanah maksimum, tegangan tanah yang ditimbulkan akibat pembebanan bangunan struktur atas, tegangan tanah efektif, dan penurunan yang ditimbulkan akibat kombinasi beban gempa pada bangunan berdasarkan SNI 1726:2012.
Software yang digunakan adalah ETABS 9.7.0 dan SAP2000. Hasil penelitian menunjukkan beban ultimate (qult) adalah sebesar 11.71 ton/m2. Daya dukung rencana pondasi KSLL untuk model struktur gedung adalah sebesar 11.94 ton/m2. Tegangan tanah maksimum (qmaks) adalah 26.80 ton/m2, tegangan tanah efektif 16.40 ton/m2 dan tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) sebesar 12.20 ton/m2. Penurunan seketika adalah sedalam 6.18 cm dan penurunan konsolidasi sedalam 54 cm. Waktu penurunan konsolidasi adalah selama 12.13 tahun. Penurunan total yang terjadi pada model bangunan adalah sedalam 60.18 cm. Pondasi KSLL dapat digunakan untuk bangunan tinggi jika dilakukan pemadatan tanah sedalam 0.60 m terlebih dahulu sebelum dilakukan pembangunan.
Kata kunci: Beban gempa, pondasi konstruksi sarang laba-laba, pondasi rakit, gedung bertingkat
ABSTRACT
INTAN KINANTHI. Strength Analysis of “Cobwebs Foundation Structure” Against Seismic Loads on High Building based on SNI 1726:2012. Supervised by ERIZAL.
Selection the types of foundations is one important step for planning a building. This research was conducted to design and analyze the strength of “Cobwebs Foundation Constructions” (KSLL) as well as to find the correlation with maximum soil stress, soil stress caused by building loads, effective soil stress, and total settlement caused by seismic load combination on high building based on SNI 1726:2012. The software used in this research were ETABS 9.7.0 and SAP2000. Research result indicated that the ultimate force (qult) that happen was 11.71 ton/m2. KSLL’s design bearing capacity for designed building was 11.94 ton/m2. Maximum soil stress was 26.80 ton/m2, soil pressure effective was 16.40 ton/m2, and soil stress caused by building loads was 12.22 ton/m2. Direct settlement was 6.18 cm and consolidation settlement was 54 cm. Consolidation settlement was predicted for 12.13 years. Total settlement in building model was 60.18 cm below soil surface. KSLL’s foundation can be used for high building by conducting initial consolidation with 0.60 m depth before construction activity begin.
ANALISIS KEKUATAN PONDASI KONSTRUKSI SARANG
LABA-LABA (KSLL) TERHADAP BEBAN GEMPA PADA
GEDUNG BERTINGKAT BERDASARKAN SNI 1726:2012
INTAN KINANTHI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Judul : Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat Berdasarkan SNI 1726:2012
Nama : Intan Kinanthi NIM : F44110073
Disetujui oleh
Dr. Ir. Erizal, M.Agr. Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA Ketua Departemen
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia dan pertolongan-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Skripsi yang berjudul Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat Berdasarkan SNI 1726:2012 merupakan salah satu syarat kelulusan di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan.
Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya ditujukan kepada Dr. Ir. Erizal, M.Agr. sebagai dosen pembimbing, serta Bapak Muhammad Fauzan, S.T., M.T. dan Dr. Chusnul Arif, S.TP., M.Si. selaku dosen penguji, atas segala bimbingan, arahan dan masukan yang diberikan dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayahanda Soemantri Darmadi dan Ibunda Sri Sarwini atas dukungannya. Ucapan terimakasih disampaikan kepada Kakak Fajar Nugroho, Kakak Wulan Mumpuni, Kakak Siti Haffita Fikriane, Febri Mulyani, Eva, Bapak Budi, dan seluruh staff PT. Katama Suryabumi atas kesediaannya dalam memberikan bantuan kepada penulis selama penelitian, juga sahabat-sahabat yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.
Skripsi ini diharapkan dapat memberi manfaat kepada berbagai pihak terutama yang terkait bidang teknik sipil dan lingkungan.
Bogor, 25 Januari 2016
xii
Ruang Lingkup Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 3
Pemodelan Bangunan Gedung 3
Klasifikasi Tanah 3
Tinjauan Umum Mengenai Pondasi 4
Pembebanan Struktur Atas 8
Pembebanan Struktur Bawah 9
METODE PENELITIAN 11
Waktu dan Tempat 11
Alat dan Bahan 11
Prosedur Penelitian 11
HASIL DAN PEMBAHASAN 13
Pemodelan Struktur Bangunan 13
Spektrum Gempa 14
Analisis Struktur 17
Analisis Daya Dukung Pondasi KSLL 18
Analisis Penurunan (Settlement) 20
SIMPULAN DAN SARAN 23
Simpulan 23
Saran 23
DAFTAR PUSTAKA 24
LAMPIRAN 426
DAFTAR TABEL
1 Perbandingan skala kegempaan magnitudo, intensitas, dan PGA 15
2 Hasil perhitungan berat struktur tiap lantai 17
3 Nilai beban hidup dan beban mati tambahan 17
4 Hasil analisis tegangan tanah maksimum 19
5 Hasil analisis tegangan tanah akibat beban bangunan 20
6 Hasil penyelidikan tanah 21
7 Hasil analisis tegangan tanah efektif 21
8 Hasil perhitungan penurunan konsolidasi 22
DAFTAR GAMBAR
1 Detail pondasi rakit 5
2 Tampak atas pondasi KSLL 5
3 Tampak samping pondasi KSLL 6
4 Tampak atas pondasi KSLL 6
5 Perbandingan proses penyebaran beban 7
6 Skema prosedur penelitian 12
7 Isometrik struktur gedung 8 lantai 13
8 Denah lantai struktur 14
9 Respon spektrum gempa rencana 16
10 Spektrum gempa rencana 16
11 Skema kolom yang dianalisis 19
DAFTAR LAMPIRAN
1 Tampak isometrik pondasi KSLL 26
2 Tampilan 3D isometrik gedung tipikal yang dimodelkan 27 3 Tampak samping dan tampak depan model gedung 28 4 Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) 29 5 Peta respon spektra percepatan 0.2 detik (SS) 30 6 Peta respon spektra percepatan 1 detik (SS) 31 7 Contoh perhitungan beban mati dan beban hidup tambahan 32 8 Besarnya beban hidup dan beban mati untuk gedung 33
9 Hasil pengujian bor (boring) 34
10 Hasil pengujian SPT 35
xiv
15 Angka poisson ratio (μ) menurut jenis tanah 39 16 Nilai sifat elastisitas tanah (Es) berdasarkan jenis tanah 40
17 Denah lantai model struktur 41
DAFTAR NOTASI
m = massa bangunan
a = percepatan pergerakan permukaan tanah akibat getaran gempa W = berat bangunan
g = percepatan gravitasi C = koefisien gempa
I = faktor keutamaan struktur R = faktor reduksi gempa
Wt = kombinasi dari beban mati dan beban hidup yang direduksi P
= beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air
= beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak
= faktor daya dukung tanah = sudut geser tanah
= koefisien tekanan tanah = daya dukung yang dijinkan
= faktor keamanan, umumnya bernilai 3.0 = penurunan seketika
= tegangan kontak = angka poisson ratio
= sifat elastisitas tanah
= faktor pengaruh, bergantung pada bentuk dan kekakuan pondasi = penurunan konsolidasi primer
H
= waktu penurunan konsolidasi primer = koefisien konsolidasi
= penurunan total = specific gravity
= luas KSLL
= momen inersia luas KSLL terhadap sbumbu x dan y = momen total sejajar respektif terhadap sumbu x dan y = tebal lapisan tanah
= tegangan tanah maksimum = derajat konsolidasi
= waktu perencanaan = koefisien konsolidasi
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara rawan gempa yang berada pada kawasan ring of fire. Hal tersebut menurut Budiono dan Supriatna (2011) terjadi karena Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik besar dunia yaitu lempeng Australia, lempeng eurasia, dan lempeng pasifik. Tingginya probabilitas terjadinya gempa di Indonesia sampai saat ini masih belum didukung oleh fasilitas struktur dan infrastruktur yang memiliki ketahanan terhadap efek gempa.
Sebagian besar bangunan-bangunan tinggi di Indonesia masih belum mampu menahan beban gempa. Data statistik Badan Nasional Penanggulangan Bencana hingga bulan Agustus 2015 menunjukkan terdapat setidaknya 138 bangunan yang mengalami kerusakkan akibat gempa pada tahun 2015. Kondisi tersebut dapat terjadi karena kesalahan perhitungan pembebanan, beban yang terjadi lebih besar dari beban rencana, ataupun akibat kesalahan perencanaan pondasi. Pondasi menurut Bowles (1995) merupakan bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh pondasi dan beratnya sendiri ke dalam tanah dan/atau batuan di bawahnya.
Pemilihan jenis pondasi merupakan salah satu tahap penting dalam perencanaan suatu bangunan tinggi. Penggunaan dan pemilihan pondasi sangat penting terutama pada tanah yang beresiko mengalami penurunan. Pada jenis tanah ini, pondasi dalam cenderung akan dipilih sehingga biaya pembangunan akan meningkat. Haryono dan Maulana (2007) menyatakan bahwa penggunaan pondasi dalam seperti tiang pancang akan menaikkan biaya sebanyak 30%, sedangkan penggunaan pondasi dangkal harus secara presisi mempertimbangkan resiko penurunan bangunan secara tidak merata (irregular differential settlement) ditambah dengan total settlement.
2
Perumusan Masalah
Penelitian mengenai analisis kekuatan pondasi konstruksi sarang laba-laba (KSLL) terhadap beban gempa pada gedung bertingkat berdasarkan SNI 1726-2012 dengan rumusan masalah yang diuraikan sebagai berikut.
1. Diperlukannya struktur gedung bertingkat yang mampu menahan beban gempa. 2. Pondasi KSLL terbukti mampu menahan beban gempa, namun masih jarang
digunakan di Indonesia.
3. Pondasi KSLL umumnya digunakan pada struktur yang melebar secara horizontal dan jarang digunakan pada gedung bertingkat.
4. Belum banyaknya penelitian yang berkaitan dengan pondasi KSLL di Indonesia.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perancangan dan analisis kekuatan pondasi konstruksi sarang laba-laba (KSLL), yaitu:
1. Memodelkan gedung hipotetik 8 lantai di lokasi yang direncanakan.
2. Menghitung besarnya reaksi perletakkan ultimate pada bangunan 8 lantai yang dimodelkan.
3. Mengetahui kekuatan pondasi KSLL untuk mendukung beban gempa pada bangunan bertingkat berdasarkan SNI 1726:2012.
4. Mengetahui besar tegangan tanah maksimum, tegangan tanah yang ditimbulkan akibat pembebanan bangunan struktur atas, tegangan tanah efektif dan penurunan yang terjadi pada jenis tanah di lokasi yang direncanakan.
5. Menganalisis keamanan penggunaan pondasi KSLL untuk gedung bertingkat 8 lantai di lokasi yang direncanakan.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi yang bermanfaat bagi banyak pihak yang terkait di bidang konstruksi mengenai penggunaan pondasi sarang laba-laba. Selain itu, diharapkan pondasi KSLL dapat lebih banyak diaplikasikan di Indonesia jika berdasarkan hasil penelitian memenuhi standar yang diacu. Penelitian ini diharapkan mampu memberikan informasi mengenai kekuatan pondasi KSLL berdasarkan nilai daya dukung pondasi, tegangan tanah maksimum dan akibat beban bangunan, tegangan tanah efektif, dan penurunan yang terjadi.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini meliputi proses perhitungan dan analisis struktur pondasi KSLL terhadp beban gempa, yang diuraikan sebagai berikut. 1. Struktur model gedung dibagi menjadi dua bagian, yaitu struktur atas berupa
bangunan utama dan struktur bawah berupa pondasi KSLL.
2. Struktur yang dianalisis adalah gedung hipotetik dengan tinggi 8 lantai. 3. Efek P-delta dan beban angin diabaikan.
4. Analisis struktur dilakukan dengan program ETABS 9.7.0 dan SAP 2000 versi 14.
6. Struktur gedung yang dianalisis hanya pondasi KSLL meliputi daya dukung tanah, tegangan tanah, dan penurunan (settlement).
TINJAUAN PUSTAKA
Pemodelan Bangunan Gedung
Struktur bangunan gedung terdiri atas dua bangunan utama, yaitu struktur bangunan bawah dan struktur bangunan atas. Struktur bangunan bawah, yaitu struktur bangunan yang berada di bawah permukaan tanah yang lazim disebut fondasi. Fondasi berfungsi sebagai pendukung struktur bangunan diatasnya untuk diteruskan ke tanah dasar. Sedangkan struktur bangunan atas yaitu struktur bangunan yang berada diatas permukaan tanah, yang meliputi: struktur atap, struktur pelat lantai, struktur balok, struktur kolom, dan struktur dinding geser. Struktur balok dan kolom menjadi satu kesatuan yang kokoh dan sering disebut sebagai kerangka (portal) dari suatu gedung (Asroni 2010).
Tahapan paling awal sebelum dapat dilakukan analisa struktur menurut Dewobroto (2004) adalah pembuatan model struktur, yaitu membuat simulasi perilaku fisik struktur yang nyata sehingga dapat diproses melalui pendekatan numerik menggunakan bantuan komputer. Permodelan tidak terbatas hanya pada bagaimana menyiapkan data komputer, tetapi model yang dibuat harus disesuaikan dengan struktur yang akan dianalisis. Identifikasi permasalahan melalui pemodelan memungkinkan penyusunan suatu model analisis yang dibatasi oleh ketersediaan metode penyelesaiannya. Semakin sederhana model yang dibuat, semakin mudah penyelesaiannya, demikian juga sebaliknya. Meskipun demikian, suatu model yang kompleks tidak menjamin dapat memberi simulasi yang terbaik dari perilaku fisik aslinya.
Klasifikasi Tanah
4
Tinjauan Umum Mengenai Pondasi
Sebagian besar bangunan sipil didukung oleh tanah. Bangunan sipil terbagi atas dua bagian yaitu bangunan di atas tanah (upper structure) dan bangunan di bawah tanah (sub structure) yang menghubungkan bangunan atas dan tanah pendukung (Wesley 1997). Pondasi didefinisikan oleh Hardiyatmo (2011) sebagai bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban bangunan ke tanah atau batuan yang ada di bawahnya. Desain pondasi menurut Al-Taie et.al. (2015) harus memenuhi batas penurunan yang disyaratkan. Ath-Thaariq et.al. (2013) menyatakan pemilihan pondasi merupakan tahapan penting dalam perancangan sistem konstruksi. Bowles (1979) menyatakan jika tanah pendukung yang dijumpai adalah tanah yang bermasalah seperti tanah lunak, maka pemilihan jenis pondasi akan lebih sulit. Permasalahan utama bangunan di atas tanah lunak adalah daya dukung dan penurunannya. Das (1995) membedakan pondasi berdasarkan kedalaman tertanam di dalam tanah, yaitu pondasi dangkal (shallow foundation) dan pondasi dalam (deep foundation).
Pondasi dangkal menurut Fikriane (2014) adalah pondasi yang digunakan pada kedalaman 0.8 – 1 m, karena daya dukung tanah telah mencukupi. Pondasi dangkal menyalurkan beban-beban struktur ke bagian lapisan permukaan tanah. Pondasi dangkal merupakan sistem pondasi yang mendukung bebannya secara langsung, seperti pondasi telapak, pondasi memanjang, dan pondasi rakit. Pondasi dalam didefinisikan oleh Hardiyatmo (2011) sebagai pondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras yang terletak relatif jauh dari permukaan, seperti pondasi sumuran dan pondasi tiang. Pondasi KSLL merupakan pengembangan dan modifikasi dari pondasi rakit, sehingga dalam perhitungannya berkaitan dengan perhitungan pondasi rakit.
Pondasi Rakit (Raft/ Mat Fondation)
Pondasi rakit (raft foundation atau mat foundation), termasuk jenis pondasi dangkal, berwujud slab beton yang besar dan luas yang berfungsi meneruskan beban melalui sekumpulan kolom atau dinding ke lapisan tanah dibawahnya (Das, 1999). Pondasi rakit dapat digunakan bilamana tanah dasar mempunyai daya dukung rendah dan atau harus mendukung beban kolom yang besar (Mentang et al.
2013). Pondasi ini dianjurkan digunakan oleh Hardiyatmo (2011) pada tanah lunak atau bila jarak antar susunan kolom bangunan sedemikian dekat di semua arah, sehingga bila dipakai pondasi telapak sisi-sisinya akan berhimpitan satu sama lain. Pondasi rakit menurut Mentang et al. (2013) merupakan alternatif pilihan yang baik dilihat dari faktor eksternal, yaitu proses pelaksanaan yang tidak memberi dampak pada lingkungan sekitar atau bangunan di sekitarnya. Pondasi rakit digunakan bila tanah dasar memiliki daya dukung yang rendah dan/ atau beban kolom yang begitu besar sehingga lebih dari 50% luas bangunan diperlukan untuk mendukung pondasi jika menggunakan pondasi telapak sebar konvensional.
Gambar 1 Detail pondasi rakit
Pondasi Konstruksi Sarang Laba-laba
Pondasi KSLL merupakan pengembangan dan modifikasi dari pondasi rakit. Modifikasi pondasi rakit dilakukan melalui pengisian rib-rib dengan tanah sisa pada pekerjaan tanah serta sistem perbaikan tanah melalui penempatan pelat di sisi atas rib. Pondasi KSLL didefinisikan Haryono dan Maulana (2007) sebagai kombinasi konstruksi bangunan bawah konvensional yang merupakan perpaduan pondasi plat beton pipih menerus yang di bawahnya dikakukan oleh rib-rib tegak yang pipih tinggi dan sistem perbaikan tanah di antara rib-rib. Pondasi ini menurut Purwanto (2012) dikembangkan pada tahun 1975 oleh Ryantori dan Sutjipo. Pembesian plat pondasi di daerah kolom selalu berbentuk peak-petak segitiga seperti sarang laba-laba dan bentuk jaringannya yang tarik-menarik bersifat monolit yaitu berada dalam satu kesatuan. Hak paten, pengembangan, pemasaran dan pelaksanaannya saat ini dimiliki oleh PT. Katama Suryabumi, sehingga segala informasi terkait pondasi KSLL dimiliki PT. Katama Suryabumi.
(a) (b)
Gambar 2 Tampak atas pondasi KSLL (a) pekerjaan konstruksi rib dan (b) pekerjaan pemadatan tanah dan pasir
6
yang kaku dengan kekakuan (rigidity) yang lebih tinggi dari sistem pondasi konvensional lainnya melalui interaksi dengan tanah pendukungnya. Plat konstruksi pada KSLL dapat bekerja dengan baik terhadap beban-beban vertikal kolom, bila ditinjau dari perbandingan penurunan dan pola keruntuhan. Rib KSLL berfungsi sebagai penyebar tegangan atau gaya-gaya yang bekerja pada kolom. Pasir pengisi dan tanah dipadatkan berfungsi untuk menjepit rib-rib konstruksi terhadap lipatan puntir. Pondasi ini menurut PT. Katama Suryabumi terdiri dari dua pekerjaan konstruksi, yaitu pekerjaan perbaikan tanah dan konstruksi beton.
Konstruksi beton pondasi KSLL berupa pelat pipih menerus yang dibawahnya dikakukan oleh rib-rib tegak yang pipih tetapi tinggi. Apabila ditinjau dari segi fungsinya, rib-rib tersebut ada 3 (tiga) macam yaitu rib konstruksi, rib
settlement dan rib pengaku. Penempatan/susunan rib-rib tersebut sedemikian rupa, sehingga denah atas membentuk petak-petak segitiga dengan hubungan yang kaku (rigid) (Haryono dan Maulana 2007; Fikriane 2014). Bentuk pondasi KSLL ditampilkan pada Gambar 3 dan 4.
Gambar 3 Tampak samping pondasi KSLL
Gambar 4 Tampak atas pondasi KSLL
Keterangan:
1a = pelat beton pipih menerus 1b = rib konstruksi 1c = rib settlement 1d = rib pembagi
Perbedaan antara pondasi rakit dan pondasi KSLL adalah adanya pengaruh kekakuan ekivalen dan peletakan pelat pada pondasi KSLL. Haryono dan Maulana (2007) menggambarkan pengaruh kedua hal tersebut terhadap proses penyebaran beban yang ditampilkan pada Gambar 5. Penyebaran beban pada pondasi KSLL akibat P1 dan P2 pada kolom diteruskan ke tanah dasar dengan sudut penyebaran 45o. Beban-beban tersebut kemudian disebarkan menjadi beban yang nilainya lebih kecil secara merata untuk melawan tekanan tanah w.
Perhitungan daya dukung pondasi diperlukan untuk mengetahui besarnya kemampuan pondasi untuk mendukung beban bangunan di atasnya tanpa terjadi keruntuhan geser. Daya dukung pondasi KSLL secara teoritis menurut PT. Katama Suryabumi 50% lebih kuat dibandingkan dengan daya dukung pondasi rakit atau 1.5 kali daya dukung pondasi rakit. Hal tersebut terjadi karena secara struktur KSLL memiliki kekakuan yang lebih tinggi dari pondasi rakit. Sistem pemadatan tanah yang efektif juga menambah daya dukung tanah dibawahnya. Tegangan geser bekerja pada rib keliling terluar dari KSLL, sehingga pondasi semakin kaku. Penyebaran beban KSLL dimulai dari pelat rib bagian atas, sehingga tegangan yang timbul pada lapisan tanah pendukung menyebar secara merata.
Gambar 5 Perbandingan proses penyebaran beban
A. Pondasi rakit
B. Pondasi semacam KSLL dengan pelat di letakkan di bawah
8
Pembebanan Struktur Atas
Tahap perencanaan pembebanan untuk struktur bangunan tahan gempa adalah perencanaan beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Berdasarkan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002) struktur bangunan tahan gempa harus mampu menahan pembebanan yang terjadi. Imran dan Hendrik (2010) menyatakan bahwa perhitungan pengaruh beban gempa dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa metode, diantaranya analisis beban gempa statik ekivalen, analisis ragam spektrum respons, dan analisis respon dinamik riwayat waktu.
DPMB (1981) menyebutkan bahwa ada dua kombinasi pembebanan yang perlu ditinjau pada struktur yaitu kombinasi pembebanan tetap dan kombinasi pembebanan sementara. Kombinasi pembebanan tetap menanggap beban bekerja secara terus-menerus pada struktur selama umur rencana akibat beban mati dan beban hidup. Kombinasi pembebanan sementara tidak bekerja secara terus-menerus pada stuktur, tetapi pengaruhnya tetap diperhitungkan dalam analisis struktur. Kombinasi pembebanan ini disebabkan oleh bekerjanya beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Kombinasi pembebanan untuk perencanaan struktur bangunan gedung yang sering digunakan di Indonesia dihitung dengan persamaan (1) dan (2).
U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (La atau H) ... (1)
U = 1.2 D + 1.0 L ... (2)
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung, kombinasi pembebanan pada struktur gedung harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan dihitung dengan persamaan (3) sampai persamaan (8).
U = 1.4 D... (3)
U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr atau R) ... (4)
U = 1.2 D + 1.6 (Lr atau H) + ( L atau 0.5 W) ... (5)
U = 1.2 D + 1.0 W + L + 0.5 (Lr atau R) ... (6)
U = 1.2 D + 1.0 E + L ... (7)
U = 0.9 D + (1.3 W atau 1.0 E) ... (8)
Pembebanan Struktur Bawah
Analisis struktur bawah dilakukan untuk memperoleh kesimpulan kemampuan tanah dalam menahan beban. Analisis ini memerlukan beberapa langkah perhitungan di antaranya perhitungan koefisian daya dukung berdasarkan Meyerhof atau Terzaghi, daya dukung izin, dan tegangan tanah.
Daya Dukung Tanah
Daya dukung atau kapasitas dukung tanah (bearing capacity) menurut Hardiyatmo (2011) menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan. Daya dukung batas (ultimate bearing capacity) adalah beban maksimum per satuan luas, yaitu ketika tanah masih dapat mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan dengan asumsi tanah tepat akan mengalami keruntuhan. Besar daya dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung batas dibagi angka keamanan, seperti pada persamaan (9).
qu = qult / FK ... (9)
Teori yang digunakan dalam menghitung daya dukung tanah berdasarkan Mentang et al. (2013) diantaranya adalah analisis Terzaghi, analisis Meyerhof, persamaan Brinch Hansen, dan persamaan Vesic yang berlaku untuk pondasi dangkal (DB). Perhitungan daya dukung yang digunakan adalah analisis Meyerhof yang umum digunakan dalam analisis pondasi KSLL. Meyerhof dalam Bowles (1995) menyarankan persamaan daya dukung yang mirip dengan rumus Terzaghi namun memasukkan suatu faktor bentuk Sq, faktor kedalaman dc, dan faktor kemiringan ii. Perhitungan daya dukung tanah berdasarkan persamaan Meyerhof menggunakan persamaan (10).
10
Nc = (Nq – ctg φ... (20) Nq = tg2 (45o+ φ/ eπ tg φ... (21) Nγ = (Nq – tg . φ ... (22) Tegangan Tanah
Tegangan tanah maksimum merupakan tegangan tanah maksimum yang dialami oleh tanah apabila tanah tersebut terkena keseluruhan beban bangunan. Nilai ini dibutuhkan dalam perancangan pondasi dan dihitung dengan persamaan (23) dan (24) (Hardiyatmo 2011).
qo = {(R/A) ± ((My×x)/Iy) ± ((Mx×y)/Ix)} ... (23) Perhitungan selanjutnya adalah perhitungan tegangan tanah akibat beban bangunan. Tegangan tanah akibat beban bangunan merupakan tegangan tanah yang terjadi karena adanya pembebanan secara vertikal dari bangunan di atas pondasi. Tegangan tanah dihitung dengan persamaan (24).
ΔP = q×B×L /[ B+H × L+H ] ... (24) Tegangan tanah efektif merupakan tegangan dalam tanah yang dipengaruhi oleh gaya-gaya dari air yang terdapat di dalam tanah. Berat tanah yang terendam oleh air disebut berat tanah efektif, sedangkan tegangan yang terjadi disebut tegangan efektif. Untuk menghitung nilai tegangan tanah efektif pada kedalaman tertentu, digunakan persamaan (25). Tegangan tanah efektif pada kedalaman tertentu dimana air mulai muncul dihitung dengan persamaan (26).
Po = γb × h ... (25)
Po = Po’ + γb - γw × h ... (26)
Penurunan pada Tanah (Settlement)
Desain geoteknik menurut Sall et.al. (2013) umumnya didasarkan pada penentuan displacement akibat pembebanan pada tanah. Suatu pondasi akan aman apabila penurunan (settlement) tanah yang disebabkan oleh beban masih dalam batas yang diperbolehkan. Faktor lain dari angka keamanan yang harus diperhatikan adalah besarnya penurunan pondasi yang diijinkan. Penurunan pondasi yang disebabkan oleh beban batas berkisar antara 5% sampai dengan 25% dari lebar pondasi untuk tanah berpasir, dan antara 3% sampai dengan 15% dari lebar pondasi untuk tanah lempung. Penurunan pondasi akibat beban yang bekerja pada pondasi dapat diklasifikasikan dalam dua jenis penurunan, yaitu penurunan seketika dan penurunan konsolidasi.
Penurunan seketika adalah penurunan yang langsung terjadi begitu pembebanan bekerja atau dilaksanakan, biasanya terjadi berkisar antara 0 – 7 hari dan terjadi pada tanah lanau, pasir dan tanah liat yang mempunyai derajat kejenuhan (Sr %) < 90%. Penurunan seketika yang dikembangkan oleh Timoshenko-Goodier dihitung dengan persamaan (27) (Surjandari 2007).
Si = q B [ (1 –μ2) / Es ] Iw ... (27) Nilai faktor pengaruh atau faktor Newmark (IW) menurut Mentang et al.
Newmark dapat diperoleh melalui Lampiran 14 (a) menggunakan nilai perbandingan antara panjang dan lebar pondai tersebut.
Perhitungan selanjutnya adalah perhitungan penurunan kosolidasi. Penurunan konsolidasi menurut Fikriane (2014) adalah penurunan yang diakibatkan keluarnya air dalam pori tanah akibat beban yang bekerja pada pondasi. Besarnya penurunan konsolidasi ditentukan oleh waktu pembebanan dan terjadi pada tanah jenuh (Sr = 100%), mendekati jenuh (Sr = 90%-100%) atau pada tanah berbutir halus (K ≤ 10-6 m/s). Penurunan konsolidasi dihitung dengan persamaan (28) dan penurunan total dihitung dengan persamaan (29). Waktu penurunan yang terjadi dihitung dengan persamaan (30)
Scp = [ ( Cc × H ) / ( 1 + eo ) ] × log [ Po + ΔP / Po ] ... (28) St = Si + Scp + Scs ... (29)
t = ( Tv × H2 ) / Cv ... (30)
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan mulai bulan Juli hingga November 2015. Penelitian ini dilaksanakan di sekitar Lingkar Kampus dan Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan pada penelitian adalah Laptop/komputer,
Software ETABS 9.7.0, Software SAP2000 versi 14, Ms. Office 2010, Data sekunder yang diperoleh dari Laporan Penyelidikan Tanah Rencana Pembangunan Pabrik Rancaekek-Bandung yang telah dilakukan oleh PT. Arkindo, SNI 03-1726-2012 (BSN 03-1726-2012a) tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung, SNI 03-2847-2002 (BSN 2002b) tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung, serta Peta Hazard Gempa Indonesia 2010.
Prosedur Penelitian
12
(2-3 lantai) dan bersifat melebar. Pemodelan gedung setinggi 8 lantai ini berfungsi menunjukan reaksi dan ketahanan pondasi KSLL melalui nilai daya dukung dan penurunan yang terjadi.
Standar perencanaan yang digunakan dalam pemodelan ini di antaranya Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Gedung SNI 1726:2012, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Gedung SNI 2847:2012, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987, Peraturan Pebebanan Indonesia 1983. Pemodelan dilakukan menggunakan Software SAP 2000 versi 14 dan ETABS 9.7.0.
Gambar 6 Skema prosedur penelitian
Spektrum gempa dibuat menggunakan peta hazard gempa Indonesia 2010 dengan percepatan spektra periode pendek dan periode 1.0 detik. Klasifikasi tanah diperoleh melalui analisis data sekunder Laporan Penyelidikan Tanah Rencana
Mulai
Analisis Pembebanan Analisis Struktur
Pembangunan Pabrik Rancaekek-Bandung yang telah dilakukan oleh PT. Arkindo. Analisis pembebanan kemudian dilakukan dengan software SAP 2000 dan ETABS 9.7.0 untuk mendapatkan gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur. Beban yang dianalisis meliputi beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Analisis struktur dilakukan setelah gaya-gaya dalam didapatkan menggunakan software SAP 2000 dan ETABS 9.7.0. Terakhir, dilakukan analisis pondasi KSLL berupa analisis daya dukung dan penurunan yang terjadi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemodelan Struktur Bangunan
Kriteria desain untuk struktur bangunan tahan gempa mensyaratkan bahwa bangunan harus didesain agar mampu menahan beban gempa 500 tahunan sesuai SNI gempa yang berlaku (Imran dan Fajar 2010). SNI gempa yang berlaku di Indonesia adalah SNI 03-1726-2012. SNI 03-1726-2012 mendasarkan beban gempa untuk desain sebagai gempa kuat. Struktur bangunan tahan gempa dalam prosedur ini pada prinsipnya boleh direncanakan mengalami reduksi beban gempa oleh faktor reduksi modifikasi respon struktur (faktor R). Dengan penerapan konsep ini, pada saat gempa kuat terjadi elemen-elemen struktur bangunan tertentu boleh mengalami plastifikasi (kerusakan) sebagai sarana pendisipasian energi gempa yang diterima struktur.
Gambar 7 Isometrik struktur gedung 8 lantai
14
diharapkan dapat mewakili pembebanan akibat gempa dengan lebih baik. Tinggi gedung yang dimodelkan setinggi 8 lantai dimaksudkan untuk memperlihatkan reaksi pondasi KSLL akibat pembebanan gedung tinggi.
Struktur direncanakan di daerah Bandung dengan percepatan batuan dasar SS sebesar 1.2 dan S1 sebesar 0.4. Berdasarkan SNI 1726:2012 faktor keutamaan gempa untuk rumah sakit (I) sebesar 1.5. Pemodelan struktur rumah sakit ditampilkan pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 7 memperlihatkan gambaran isometrik struktur gedung hipotetikal yang dimodelkan. Gambar 8 memperlihatkan denah lantai dan penempatan kolom pada struktur. Detail denah dan kode kolom berdasarkan pemodelan melalui program ETABS ditampilkan pada Lampiran 4. Penentuan dimensi awal elemen-elemen struktur diperoleh melalui tahapan desain preliminary berdasarkan tahapan perencanaan gedung oleh Riza (2010) dengan mempertimbangkan panjang bentang elemen-elemen struktur terkait. Elemen-elemen struktur kolom dan dinding geser didesain memiliki dimensi penampang tetap kecuali pada wilayah atap. Elemen-elemen struktur balok dan pelat lantai juga didesain memiliki dimensi tetap.
Gambar 8 Denah lantai struktur
Detail denah pada Gambar 8 ditunjukkan lebih jelas pada Lampiran 16. Struktur gedung didesain menggunakan bahan beton bertulang dengan mutu beton K300, mutu baja tulangan BJ24, dan baja profil BJ40. Tipe balok dan dimensi yang digunakan adalah TB1 (40x80 cm2), TB2 (30x50 cm2), B1 (40x70 cm2), B2 (20x50 cm2), BA (30x60 cm2), dan BB (20x40 cm2). Perencanaan kolom memperhitungkan seluruh beban vertikal yang bekerja pada kolom. Elemen dan dimensi kolom yang digunakan pada pemodelan ini adalah K1 (70x70 cm2) dan K2 (20x20 cm2).
Spektrum Gempa
sebesar 23.35. Nilai N tersebut berada pada range 15 < N < 50, sehingga klasifikasi
site adalah tipe SD dan jenis tanah D atau tanah sedang.
Gempa yang destruktif menurut Adepelumi et.al. (2011) muncul pada jarak tertentu dari margin lempengan dan dikenal sebagai gempa intra-lempengan. Penentuan kekuatan gempa bumi menurut Sudibyakto (2000) diukur menggunakan tiga skala, yaitu skala richter, intensitas, dan percepatan batuan dasar maksimum (PGA). Skala richter merupakan ukuran kekuatan gempa berdasarkan energi yang dilepaskan di pusat gempa.
Tabel 1 Perbandingan skala kegempaan magnitudo, intensitas, dan PGA
Magnitudo
4.9-5.4 Dirasakan oleh setiap orang 1,400 V 0.03-0.04
5.5-6.1 Kerusakan bangunan kecil 500
VI dan VII
0.06-0.07 dan 0.10-0.15
6.2-6.9 Kerusakan banyak bangunan 100
VIII dan
Intensitas gempa digunakan untuk menggambarkan tingkat kerusakan yang diakibatkan oleh efek gempa yang terekam di lapangan. Skala ini digunakan untuk menentukan kekuatan getaran tanah akibat suatu gempa melalui respon orang atau bangunan yang terasa saat gempa berlangsung di suatu lokasi. Skala PGA (Peak Ground Acceleration) merupakan skala yang digunakan untuk menggambarkan percepatan batuan dasar maksimum. Hubungan masing-masing skala kegempaan berdasarkan Skinner dan Porter (1992) dan Bolt (1993) ditampilan pada Tabel 1.
16
Gambar 9 Respon spektrum gempa rencana (BSN 2012)
Gambar 10 Spektrum gempa rencana kelas situs SD dengan klasifikasi tanah sedang dengan nilai SS sebesar 1.2 dan S1 sebesar 0.4.
Analisis beban gempa statik ekivalen dilakukan untuk mengetahui pengaruh beban gempa terhadap model struktur. Struktur bangunan yang dianalisis merupakan struktur bangunan gedung beraturan SRPMK yang terdiri dari 8 lantai. Sifat struktur yang beraturan menyebabkan perhitungan pengaruh beban gempa dapat dilakukan menggunakan analisis beban gempa statik ekivalen. Pengaruh beban gempa pada metode ini hanya ditentukan oleh respon struktur ragam pertama.
Perhitungan berat tiap lantai gedung dengan karakteristik yang telah diuraikan sebelumnya ditampilkan pada Tabel 2. Perhitungan tersebut meliputi berat akibat berat sendiri elemen-elemen struktur dan berat akibat beban hidup total yang membebani struktur. Beban sendiri struktur dapat langsung diperoleh melalui program ETABS 9.7.0. sedangkan beban hidup tambahan dan beban mati tambahan perlu dihitung terpisah. Riza (2010) menyatakan bahwa porsi beban hidup pada bangunan gedung umum yang bersifat tetap adalah sebesar 30% dari beban hidup totalnya. Berdasarkan hasil perhitungan, berat total struktur adalah 13,336.35 ton.
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Sa
Tabel 2 Hasil perhitungan berat struktur tiap lantai
Lantai
Beban mati tambahan
Beban hidup
tambahan Beban sendiri Total (kg)
(kg) (kg) (kg)
TIE BEAM 157,117.87 107,045.73 1,194,582.76 1,458,746.36
LANTAI I 375,872.82 107,045.73 1,164,673.87 1,647,592.42
LANTAI II 375,872.82 107,045.73 1,164,673.87 1,647,592.42
LANTAI III 375,872.82 107,045.73 1,164,673.87 1,647,592.42
LANTAI IV 375,872.82 107,045.73 1,164,673.87 1,647,592.42
LANTAI V 375,872.82 107,045.73 1,164,673.87 1,647,592.42
LANTAI VI 375,872.82 107,045.73 1,164,673.87 1,647,592.42
LANTAI VII 239,129.16 42,817.88 1,164,673.87 1,446,620.92
ATAP 0 42,817.88 502,612.003 545,429.89
Analisis Struktur
Perencanaan suatu sistem pondasi sangat bergantung kepada besarnya reaksi yang ditimbulkan pada support atau reaksi perletakannya. Besarnya reaksi perletakkan dipengaruhi oleh komponen-komponen beban yang terjadi pada bangunan. Kombinasi komponen pembebanan terbesar dijadian sebagai beban
ultimate yang akan digunakan dalam perencanaan struktur bawah. Tabel 3 Nilai beban hidup dan beban mati tambahan
18
Reaksi perletakan ini terjadi pada support yang juga berada pada titik-titik ditempatkannya kolom. Pembesian plat pondasi di daerah kolom membentuk jaringan yang tarik-menarik dan bersifat monolit. Rib-rib KSLL berfungsi menyebarkan tegangan dan/atau gaya-gaya yang bekerja pada kolom.
Pendefinisian beban pada kolom dalam penelitian ini adalah dengan mengunakan beban terbesar pada support, sehingga asumsi beban pada setiap kolom adalah beban terbesar tersebut.Reaksi perletakkan terbesar yang terjadi pada model gedung adalah kombinasi pembebanan pada Persamaan (7), yaitu dengan kombinasi gempa arah horizontal. Nilai reaksi perletakan yang timbul pada masing-masing titik ditampilkan pada Tabel 3. Berdasarkan hasil analisis, diperoleh bahwa reaksi perletakkan terbesar yang timbul adalah sebesar 871.39 ton.
Analisis Daya Dukung Pondasi KSLL
Karakteristik tanah hasil penyelidikan tanah yang terdiri dari pekerjaan lapangan dan pengujian laboratorium. Hasil dari pengamatan muka air tanah didapatkan kedalaman muka air tanah sedalam 3.8 m. Berdasarkan hasil penyelidikan di laboratorium didapatkan nilai rata-rata Indeks Plastisitas (PI) pada kedalaman -5 m sebesar 45.69%, pada kedalaman -10 m sebesar 33.40% dan pada kedalaman -15 m sebesar 34.47%, maka tanah di lokasi penelitian dapat diklasifikasikan sebagai jenis tanah lempung murni yang bersifat kohesif dengan kadar plastisitas yang tinggi. Pengolahan data tanah ini nantinya diperlukan untuk memprediksi besarnya penurunan (settlement) yang terjadi.
Panjang pondasi yang direncanakan (L) adalah sebesar 64.8 m, lebar pondasi (B) 30 m, ketebalan plat pondasi (Z) 0.13 m, dan kedalaman penanaman pondasi (D) 1.63 m. Berdasarkan hasil penyelidikan tanah BH1/S1, BH2/S2, BH3/S1, dan BH4/S2 pada kedalaman 5.0-10.5 m, diperoleh γb sebesar 1.84 ton/m3, sudut geser dalam (Φ) sebesar 14.69o, kohesi tanah (c) sebesar 0.12 kg/m2, angka pori (e) sebesar 1.26, dan berat jenis partikel tanah (GS) sebesar 2.66.
Gambar 11 Skema kolom yang dianalisis
Tegangan tanah maksimum diperoleh melalui analisis gaya pada bangunan. Berdasarkan PPURG 1987 diketahui bahwa nilai γ beton sebesar 2.5 ton/m3dan γ tanah sebesar 1.81 ton/m3. Momen inersia pada sumbu-x dan sumbu-y adalah 1.81x104 cm4. Selanjutnya, dilakukan analisis gaya pada kolom yang diwakili oleh 16 kolom. Skema kolom yang dianalisis ditampilkan pada Gambar 11.
Tabel 4 Hasil analisis tegangan tanah maksimum
Nama kolom Posisi (m) qmax (ton/m2) qmin (ton/m2) besarnya tegangan tanah maksimum (qmaks) dan tegangan tanah minimum (qmin). Besarnya tegangan tanah maksimum dan tegangan tanah minimum ditampilkan
20
pada Tabel 4 menggunakan persamaan (23). Nilai tegangan tanah maksimum adalah sebesar 26.8 ton/m2 dan tegangan tanah minimum senilai 12.2 ton/m2.
Analisis Penurunan (Settlement)
Penurunan yang seragam dan tidak berlebihan tidak akan terlihat dan tidak menyebabkan kerusakan bangunan. Penurunan tidak seragam pada umumnya lebih membahayakan bangunan dibandingkan penurunan total. Pertimbangan pertama dalam menghitung penurunan adalah penyebaran tekanan pondasi terhadap tanah di bawahnya. Hal ini tergantung pada kekakuan pondasi dan sifat-sifat tanah. Analisis penurunan memerlukan nilai tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) dan tekanan tanah efektif (Po).
Penyebaran beban yang merata pada sistem pondasi KSLL akan memperkecil resiko terjadinya irregular differential settlement. Pemadatan tanah yang dilakukan menjadikan tanah setempat sebagai bagian struktur pondasi akan meniadakan pengaruh lipatan (lateral buckling) pada rib. Kondisi ini mengakibatkan sistem pondasi dapat mengikuti gerakan gempa baik dalam arah horizontal maupun vertikal.
Tegangan Tanah akibat Beban Bangunan
Tegangan tanah akibat beban bangunan menurut Haryono (2007) terjadi karena pembebanan secara vertikal dari bangunan diatas pondasi. Lapisan tanah pada kedalaman 0.00 m sampai dengan kedalaman -2.00 m dibawah pondasi pada dasarnya tidak memberikan kontribusi terhadap settlement karena adanya pemadatan didalam KSLL (Fikriane 2014).
Tabel 5 Hasil analisis tegangan tanah akibat beban bangunan
Kedalaman (m) ΔP (ton/m2)
kedalaman z. Dalam analisis ini terdapat faktor pengaruh Newmark yang ditampilkan pada Lampiran 14. Persamaan (24) digunakan untuk menghitung tegangan tanah akibat beban bangunan. Hasil perhitungan secara lengkap ditunjukkan pada Tabel 5. Berdasarkan perhitungan didapatkan tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) pada kedalaman -15.00 m sebesar 8.33 ton/m2.
Tegangan Tanah Efektif
Tegangan tanah efektif ditinjau dari kedalaman -3.00 m sampai dengan kedalaman -15.00 m. Hasil analisis Laporan Penyelidikan Tanah pada profil tanah dengan kedalaman tertentu ditampilkan pada Tabel 6. Masing-masing nilai tersebut digunakan pada perhitungan dan analisis tegangan tanah yang terjadi pada lokasi yang ditentukan.
Tabel 6 Hasil penyelidikan tanah
Kedalaman (m) eo γb (gram/cm3)
1-5 1.43 1.76
5-10 1.10 1.92
10-15 1.10 1.92
Sumber: PT. Arkindo 2011
Perhitungan tegangan tanah efektif (Po) dilakukan menggunakan persamaan (25) dan persamaan (26) dengan hasil perhitungan Po sampai kedalaman -15.00 m secara lengkap ditunjukkan oleh Tabel 7. Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh tegangan tanah efektif (Po) pada kedalaman -15.00 m sebesar 16.40 ton/m2.
Tabel 7 Hasil analisis tegangan tanah efektif
H Tegangan tanah efektif
22
Penurunan Seketika/ Langsung
Besarnya penurunan seketika dapat dicari menggunakan persamaan (27). Nilai pengaruh faktor Newmark (Iw) tergantung dari bentuk pondasi dan kekakuan pondasi (Fikriane 2014). Pada perhitungan perbandingan antara panjang dan lebar pondasi adalah 2.5, sehingga digunakan Iw sebesar 1.2. Nilai poisson ratio (μ) yang digunakan adalah 0.2 yang merupakan nilai tengah dari nilai μ yang berada antara 0.1-0.3. Berdasarkan persamaan (27) dengan nilai Es sebesar 15000 ton/m2, penurunan seketika yang terjadi adalah sebesar 6.18 cm.
Penurunan Konsolidasi
Permeabilitas lempung yang rendah menyebabkan perubahan volume tersebut berlangsung lama dan merupakan fungsi dari waktu. Peninjauan penurunan konsolidasi ini memerlukan nilai tegangan tanah efektif dan tegangan tanah akibat beban bangunan. Nilai Cc yang digunakan adalah 0.36 dan 0.26. Besarnya penurunan konsolidasi dihitung menggunakan persamaan (28) dan ditampilkan pada Tabel 8.
Besarnya penurunan konsolidasi total melalui persamaan (29) adalah sebesar 0.54 m atau 54 cm. Waktu terjadinya penurunan/settlement konsolidasi dengan faktor waktu U sebesar 90% dapat dihitung menggunakan persamaan (30). Berdasarkan perhitungan penurunan konsolidasi akan terjadi selama 12.13 tahun hingga mencapai penurunan konsolidasi totalnya.
Tabel 8 Hasil perhitungan penurunan konsolidasi
Kedalaman (m) Cc (-) e (-) Po
Total penurunan yang terjadi pada bangunan akibat penurunan seketika dan penurunan konsolidasi adalah sebesar 60.18 cm. Hal tersebut berarti akan terjadi penurunan sekitar 0.60 m pada site dengan pembebanan bangunan 8 lantai typical
yang dimodelkan. Penurunan yang terjadi cukup besar, namun dapat diantisipasi dengan melakukan pemadatan tanah sedalam 0.60 m sebelum dilakukan pembangunan pada tipe site yang serupa dengan yang dimodelkan.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Simpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Pemodelan gedung hipotetik yang dibuat memiliki berat total 13,336.35 ton dan beban beban ultimate (qult) yang terjadi adalah sebesar 11.71 ton/m2. 2. Reaksi perletakan terbesar ada model gedung adalah 871.39 ton.
3. Daya dukung rencana pondasi KSLL untuk struktur gedung 8 lantai yang dimodelkan pada site adalah sebesar 11.94 ton/m2
.
Daya dukung tersebut lebih besar dari pembebanan yang terjadi akibat bangunan, sehingga pondasi aman dan dapat digunakan.4.
Tegangan tanah maksimum (qmaks) pada lokasi adalah sebesar 26.80 ton/m2 dan tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) pada kedalaman -15.00 m sebesar 12.20 ton/m2. Tegangan tanah efektif (Po) pada kedalaman -15.00 m sebesar 16.40 ton/m2. Penurunan/ settlement yang terjadi terbagi menjadi dua jenis yaitu penurunan seketika sedalam 6.18 cm dan penurunan konsolidasi sedalam 54 cm. Waktu penurunan konsolidasi adalah selama 12.13 tahun. Penurunan total yang terjadi pada bangunan adalah sedalam 60.18 cm.5. Pondasi KSLL dapat digunakan untuk struktur bangunan tinggi 8 lantai dengan klasifikasi situs SD dan wilayah desain gempa D. Penurunan yang terjadi pada bangunan cukup tinggi, namun bisa diantisipasi dengan melakukan pemadatan tanah pada awal pekerjaan tanah sedalam 0.60 m sehingga tanah telah mengalami konsolidasi lebih cepat.
Saran
1. Pemodelan struktur bangunan bertingkat perlu dilakukan lebih teliti dan lebih detail guna mendapat beban ultimate yang lebih akurat sehingga perencanaan pondasi dapat dilakukan dengan tepat.
2. Perancangan dan perencanaan pondasi KSLL harus ditunjang dengan data-data tanah yang lengkap dan akurat.
3. Analisis beban gempa dinamis perlu dilakukan supaya efek gempa pada bangunan lebih bisa disimulasikan. Selain itu diharapkan penelitian mengenai penggunaan KSLL di wilayah gempa lainnya di Indonesia dapat dilakukan, sehingga pedoman perencanaan pondasi KSLL pada setiap jenis site dapat dibuat dan mudah diakses .
24
DAFTAR PUSTAKA
Adepelumi AA, Yakubu TA, Alao OA, Adebayo AY. 2011. Site dependence eathquake spectra attenuation modelling: Nigerian case study. Scientific Research. 2: 549-561.
Ahmed M, Mohamed MH, Mallick J, Hasan MA. 2014. 3D analysis of soil foundation structure interaction in layered soil. Scientific Research. 4: 373-385.
Al-Taie E, Al-Ansari N, Knutsson S. 2015. Estimation of settlement under shallow foundation for different regions in Iraq using SAFE soeftware. Scientific Research. 7: 379-386.
Arkindo. 2011. Laporan Penyelidikan Tanah Recana Pembangunan Pabrik Rancaekek-Bandung. Bandung: PT. Arkindo.
Asroni A. 2010. Balok dan Pelat Beton Bertulang. Yogyakarta (ID): Graha Ilmu. Ath-Thaariq B, Adi TJW, Satrya TR. 2013. Analisa pemilihan alternatif sistem
pondasi pada gedung kampus ABC Balikpapan-Kaltim ditinjau pada aspek teknis, biaya dan waktu. Jurnal Teknik Pomits. 1(1): 1-6.
Bolt BA. 1993. Earthquakes: Newly Revised and Expanded. New York (USA): WH Freeman & Company.
Bowles JE. 1979. Physical and Geotechnical Properties of Soils. New York (USA): McGraw Hill.
Bowles JE. 1995. Analisis dan Desain Pondasi Edisi Keempat Jilid I. Jakarta (ID): Erlangga.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2002a. SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Jakarta (ID): BSN. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2002b. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara
Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Jakarta (ID): BSN. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2012. SNI 03-1726-2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung. Jakarta (ID): BSN.
Budiono B, Supriatna L. 2011. Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa dengan menggunakan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x.
Bandung (ID): Penerbit ITB.
Craig RF. 1986. Mekanika Tanah Edisi Keempat. Jakarta (ID): Erlangga.
Das BM. 1995. Mekanika Tanah Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Jakarta (ID): Erlangga.
Das BM. 1999. Principles of Foundation Engineering. Boston (USA): PWS Publishing.
Dewobroto W. 2004. Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP2000. Jakarta (ID): Elex Media Komputindo.
[DPMB] Dinas Penyelidikan Masalah Bangunan. 1981. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Bandung (ID): Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.
Fikriane SH. 2014. Analisis struktur pondasi konstruksi sarang laba-laba pada gudang Pabrik NKI Bandung [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Hardiyatmo HC. 2011. Analisis dan Perancangan Fondasi I. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press.
Haryono RSC, Maulana TR. 2007. Analisis penggunaan struktur pondasi sarang laba-laba [skripsi]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro.
Imran I, Hendrik F. 2010. Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa. Bandung: Penerbit ITB.
Mentang OS, Balamba S, Sompie OBA, Sarajar AN. 2013. Analisis penurunan pada pondasi rakit jenis pelat rata dengan metode konvensional. Jurnal Sipil Statik. Vol. 1 No. 11 (718-729).
Purwanto SS. 2012. Konstruksi pondasi sarang laba-laba atas tanah daya dukung rendah bangunan bertingkat tanggung. Jurnal Teknik Sipil. 12(1): 51-60. Riza MM. 2010. Aplikasi Perencanaan Gedung dengan ETABS. Yogyakarta(ID):
ARS Group.
Sall OA, Fall M, Berthaud Y, Ba M. 2013. Influence of the elastic modulus of the soil and concrete foundation on the displacement of a mat foundation.
Scientific Research. 3: 228-233.
Skinner BJ dan Porter SC. 1992. The Dynamic Earth an Introduction to hysical Geology. USA: Jon Wiley & Sons.
Sudibyakto. 2000. Kajian dan Mitigasi Bencana Gempa Bumi. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Surjandari NS. 2007. Analisis penurunan pondasi pada tanah lunak. Jurnal Gema Teknik.2: 16-21.
26
Lampiran 1 Tampak isometrik pondasi KSLL
S
umber
: P
T. K
atama
S
urya
bumi
La
mpi
ra
n
2 Ta
mpi
lan 3
D isom
etrik ge
dung ti
pikal ya
ng dim
ode
lkan da
la
m
ETA
B
28
Lampiran 3 Tampak samping dan tampak depan model gedung
(a) Tampak samping
29
Sumber: PU 2010
30
Sumber: PU 2010
31
Sumber: PU 2010
32
Lampiran 7 Contoh perhitungan beban mati dan beban hidup tambahan
a. Beban Mati Tambahan
- Beban mati tambahan pada plat lantai base
Dinding tinggi 3.6 x 171.2 x 25 = 1540.80 kN = 154.08 t
- Beban mati tambahan pada plat tiap lantai 1 sampai lantai 6 (luas 1399.68 m2)
Pasir setebal 1 cm = 0.01 x 16 x 1399.68 = 223.95 t Spesi setebal 3 cm = 0.03 x 22 x 1399.68 = 923.79 t Keramik setebal 1 cm = 0.01 x 22 x 1399.68 = 307.93 t Plafon dan penggantung = 0.2 x 1399.68 = 279.94 t Instalasi ME = 0.25 x 1399.68 = 349.92 t
Dinding bata tinggi 3.6 m = 3.6 x 171.2 x 2.5 =1540.8 t Dinding partisi (cladding) = 2 x 115.2 x 0.2 = 46.08 t
Beban mati total pada pelat = 375872.821 kg - Beban mati tambahan pada lantai 7 (luas = 1399.68 m2)
Beban plafon dan penggantung = 0.2 x 1399.68 = 279.94 t Beban instalasi ME = 0.25 x 1399.68 = 349.92 t
Beban dinding bata tinggi 3.6 m = 3.6 x 129.6 x 2.5 = 1166.4 t Beban dinding partisi (cladding) = 2 x 72 x 0.2 =28.8 t
Beban total reaksi kuda-kuda = 520 kN
Beban mati tambahan pada plat lantai 7 = 239129.162 kg
b. Beban Hidup Tambahan
- Beban hidup tambahan pada pelat lantai base (luas = 1399.68 m2) Beban hidup untuk rumah sakit = 2.5 kN/m2
Faktor reduksi = 0.3
Beban hidup total = 2.5 x 0.3 x 1399.6 = 1049.76 kN = 107045.729 kg - Beban hidup tambahan pada plat tiap lantai 1 sampai lantai 6 (luas =
1399.68 m2)
Beban hidup untuk rumah sakit = 2.5 kN/m2 Faktor reduksi = 0.3
Beban hidup total = 1 x 0.3 x 1399.68 = 107045.729 kg
- Beban hidup tambahan pada lantai 7 dan plat atap (Luas = 1399.68 m2) Beban hidup untuk rumah sakit = 1
Faktor reduksi = 0.3
Lampiran 8 Besarnya beban hidup dan beban mati untuk gedung
No. Jenis Beban Mati Berat
1 Baja (kN/m3) 78.5
2 Beton (kN/m3) 22
3 Pasangan batu kali (kN/m3) 22
4 Mortar, spesi (kN/m3) 22
5 Beton bertulang (kN/m3) 24
6 Pasir (kN/m3) 16
7 Lapisan aspal (kN/m2) 14
8 Air (kN/m3) 10
9 Dinding pasangan bata ½ batu (kN/m2) 2.5 10 Curtain wall kaca + rangka (kN/m2) 0.6 11 Langit-langit dan penggantung (kN/m2) 0.2 12 Cladding metal sheet + rangka (kN/m2) 0.2 13 Finishing lantai (tegel atau keramik) 9kN/m3) 22 14 Marmer, granit per cm tebal (kN/m2) 0.24
15 Instalasi plumbing (kN/m2) 0.25
16 Penutup atap genteng (kN/m2) 0.5
No. Jenis Beban Hidup Berat
1 Dek atap bangunan (kN/m2) 1
2 Rumah tinggal (kN/m2) 2
3 Kantor, sekolah, hotel, pasar, rumah sakit (kN/m2)
2.5
4 Hall, tangga, koridor, balkon (kN/m2) 3 5 Ruang olahraga, pabrik, bioskop, bengkel,
perpustakaan, tempat ibadah, parkir, aula (kN/m2)
4
6 Panggung penonton (kN/m2) 5
34
Lampiran 9 Hasil pengujian bor (boring)
Titik Bor
Kedalaman
(m) Jenis Tanah Dasar
N – SPT
(pukulan)
BH I
± 0.00 s/d -0.60 LEMPUNG, abu-abu, lunak, terdapat sisa-sisa tumbuhan -
-0.60 s/d -3.60 LEMPUNG Pasiran, hitam, lunak 2 – 5
-3.60 s/d -10.20 PASIR Lempungan, hitam, agak
padat 2 – 40
-10.20 s/d -20.00 LEMPUNG Pasiran, hitam, agak
keras hingga keras 4 – 50
BH II
± 0.00 s/d -2.20 LEMPUNG Pasiran, hitam, lunak 1 – 2
-2.20 s/d -10.60 PASIR Lempungan, hitam, agak
padat 2 – 50
-10.60 s/d -20.00 LEMPUNG Pasiran, hitam, agak
keras hingga keras 4 – 50
BH III
± 0.00 s/d -2.00 LEMPUNG Pasiran, hitam, lunak 1 – 2
-2.00 s/d -6.00 PASIR Lempungan, hitam, agak
padat 2 – 50
-6.00 s/d -20.00 LEMPUNG Pasiran, hitam, agak
keras hingga keras 4 – 50
BH IV
± 0.00 s/d -2.20 LEMPUNG Pasiram, hitam, lunak 1 – 2
-2.20 s/d -4.00 PASIR Lempungan, hitam, agak
padat 2 – 50
-4.00 s/d -20.00 LEMPUNG Pasiran, hitam, agak
keras hingga keras 4 – 50
Lampiran 10 Hasil pengujian SPT
36
Lampiran 11 Hasil pengujian tanah kedalaman BH1 di laboratorium
Lampiran 12 Hasil pengujian tanah kedalaman BH2 di laboratorium
38
Lampiran 13 Hasil pengujian tanah kedalaman BH3 di laboratorium
Lampiran 14 Faktor pengaruh pondasi akibat bentuk dan kekakuannya
Kelenturan Kekakuan
Bentuk Tengah Rataan Iw Id
Lingkaran 1.0 0.04 0.85 0.88 6.0
Persegi 1.12 0.56 0.95 0.82 3.7
Persegi
- - - - 2.29
L/B = 0.2
0.5 - - - - 3.53
1.5 1.36 0.66 1.15 1.06 4.12
2.0 1.53 0.77 1.30 1.20 4.38
5.0 2.10 1.05 1.83 1.70 4.82
10.0 2.54 1.27 2.25 2.10 4.93
100.0 4.01 2.00 3.69 3.40 5.00
Sumber: Bowles 1995
Lampiran 15 Angka poisson ratio (μ) menurut jenis tanah
Jenis Tanah μ
Liat Jenuh 0.4 – 0.5
Liat Tidak Jenuh 0.1 – 0.3
Liat Berpasir 0.2 – 0.3
Lanau 0.3 – 0.35
Pasir (derse) 0.2 – 0.4
Kasar ( void ratio = 0.4 – 0.7 ) 0.15
Fined – Grained ( void ratio = 0.4 – 0.7 ) 0.25
Bebatuan 0.1 – 0.4
Loess 0.1 – 0.3
Es 0.36
Beton 0.15
40
Lampiran 16 Nilai sifat elastisitas tanah (Es) berdasarkan jenis tanah
Tanah
Es
Ksf Mpa
Liat Sangat Halus 50 – 250 2 – 15
Halus 100 – 500 5 – 25
Medium 300 – 1000 15 – 50
Keras 1000 – 2000 50 – 100
Berpasir 500 – 5000 25 – 250
Batu Lempung Lepas 200 – 3200 10 – 153
Padat 3000 – 15000 144 – 720
Sangat Padat 10000 – 30000 478 – 1440
Loess 300 – 1200 14 – 57
Pasir Berlanau 150 – 450 7 – 21
Lepas 200 – 500 10 – 24
Padat 1000 – 1700 48 – 81
Pasir dan Batu Lepas 1000 – 3000 48 – 144
Padat 2000 – 4000 96 – 192
Serpih 3000 – 3000000 144 – 14400
Lanau 40 - 400 2 – 21
Lampi
ra
n
17 De
n
ah lant
ai m
ode
l st
42
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 17 Mei 1994, sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Soemantri Darmadi dan Ibu Sri Sarwini. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Inpres Manoko pada tahun 2005. Penulis melanjutkan pendidikan menengah di SMPN 1 Lembang dan lulus pada tahun 2008. Penulis melanjutkan pendidikan di SMA 6 Bandung dan lulus pada tahun 2011. Penulis masuk ke IPB melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) Tulis pada tahun 2011 dan diterima di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian.
Selama di bangku kuliah, penulis aktif dalam lembaga kemahasiswaan di IPB, yaitu Badan Eksekutif Mahasiswa Fateta (BEM-F) IPB periode tahun 2012 hingga 2013 sebagai anggota Divisi Kajian dan Aksi Strategis. Penulis berkesempatan menjadi penerima Beasiswa Bidik Misi IPB pada tahun 2011 hingga 2015.
Pada tahun 2014, penulis melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di PT. Bumi Sentosa Dwi Agung (BSDA) pada Proyek Jalan Tol Cikampek-Palimanan dan menulis laporan berjudul “Pengerjaan Tiang Pancang oleh PT. Bumi Sentosa Dwi Agung pada Proyek Jalan Tol Cikampek Palimanan”.
