II-1 BAB II
DASAR-DASAR TEORI PERENCANAAN STRUKTUR BAJA DAN STRUKTUR PONDASI
2.1 Perencanaan Struktur Baja
2.1.1 Syarat konstruksi Baja
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, mampu-layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan kemudahan pelaksanaan. Suatu struktur disebut stabil bila ia tidak mudah terguling, miring, atau tergeser selama umur bangunan yang di rencanakan. Suatu struktur disebut cukup kuat dan mampu-layan bila kemungkinan terjadinya kegagalan-struktur dan kehilangan kemampuan layan selama masa hidup yang direncanakan adalah kecil dan dalam batas yang dapat diterima. Suatu struktur disebut awet bila struktur tersebut dapat menerima keausan dan kerusakan yang diharapkan terjadi selama umur bangunan yang direncanakan tanpa pemeliharaan yang berlebihan.Batas-batas lendutan harus sesuai dengan struktur, fungsi penggunaan, sifat pembebanan, serta elemen-elemen yang didukung oleh struktur tersebut.
Tabel 2.1.Batas Lendutan Maximum
Komponen struktur dengan beban tidak terfaktor Beban tetap Beban sementara
Balok pemikul dinding atau finishing yang getas L/360
-Balok biasa L/240
II-2
Kolom dengan analisis orde kedua h/300 h/200
sumber:SNI03-1729-2002
Keterangan:
L = panjang bentang h = tinggi tingkat
Beban tetap = beban hidup
Beban sementara = beban gempa/beban angin Beban hidup = beban sementara
Dalam perencanaan struktur baja harus di penuhi syarat-syarat :
a. Analisis struktur harus dilakukan dengan cara-cara mekanika teknik yang baku.
b. Analisis dengan komputer, harus memberitahukan prinsip cara kerja program dan harus ditunjukan dengan jelas data masukan serta penjelasan data keluaran.
c. Percobaan model diperbolehkan bila diperlukan untuk menunjang analisis teoritis.
d. Analisis struktur harus dilakukan dengan model-model matematis yang mensimulasikan keadaan struktur yang sesungguhnya dilihat dari segi sifat bahan dan kekakuan unsur-unsurnya.
2.1.2 Sifat mekanis material Baja
Sifat mekanis bangunan baja di dapat dari uji tarik. Pengujian melibatkan pembebanan tarik dari contoh material baja dan bersamaan dengan itu dilakukan
pengukuran beban dan perpanjangan sehingga di peroleh grafik hubungan antara tegangan dan regangan. Ketika beban terus bertambah, regangan pun ikut bertambah dan jika beban dihilangkan akan kembali ke panjang/kondisi awal, daerah ini di sebut daerah elastis. Dan apabila tegangannya tidak dapat melampaui harga diatas limit proporsional maka peristiwa ini di sebut limit elastis. Limit elastis dan limit poporsional memiliki harga yang sangat mendekati sehingga sering dianggap sama. Dan pada kondisi dimana beban di tambah terus tapi yang berubah hanya regangan sampai titik tertentu sedang tegangannnya konstan , hal ini di sebut kondisi plastis. Naiknya tegangan dan regangan yang tidak lagi berbanding lurus, melainkan berupa lengkung hingga mencapai tegangan ultimate di sebut ultimate tensile strength.
Gambar 2.1. Grafik Hubungan Tegangan - Regangan Tabel 2.2. Sifat Mekanis Baja Struktural Jenis Baja Tegangan putus
minimum, fu Tegangan leleh minimum, f y Peregangan minimum II-3
(MPa) (MPa) (%) BJ 34 340 210 22 BJ 37 370 240 20 BJ 41 410 250 18 BJ 50 500 290 16 BJ 55 550 410 13 Sumber:SNI03-1729-2002
Berikut ini beberapa bentuk profil baja yang biasa di pakai buat konstruksi, yaitu:
2.2. Gambar Bentuk Profil Baja 2.1.3 Desain Elemen Struktur Baja Metode LRFD
a. Desain Komponen Struktur Tekan
Suatu struktur yang mengalami beban aksial tekan di sebut balok kolom. Aksi ini dapat menimbulkan tekuk pada kolom, dimana dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 2.3 . Gaya Tekan Pada Komponen Tekan
Desain kekuatan batang tekan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
……….2.1 Nu= Øn x Nn
Keterangan:
Nu= kuat tekan perlu (kg)
Nn= kuat tekan nominal komponen struktur (kg) Øn = factor reduksi kekuatan = 0.85
Untuk penampang yang mempunyai perbandingan lebar terhadap tebalnya lebih kecil daripada nilai λr pada Tabel 7.5-1 (SNI 03-1729-2002 hal 30 sd 31) , daya dukung nominal komponen struktur tekan dihitung sebagai berikut:
N = A fcr ………...2.2
II-6
fcr = ……… ………..2.3
untuk λc ≤ 0,25 maka ω = 1
untuk 0,25 < λc < 1,2 maka maka ω = . .. untuk λc ≥ 1,2 maka ω = 1,25
Keterangan:
Ag adalah luas penampang bruto (mm2) fcr adalah tegangan kritis penampang (MPa) fy adalah tegangan leleh material (MPa)
Parameter kelangsingan kolom, λc, ditetapkan sebagai berikut:
………..2.4
Lk = kc* L ………2.5
Keterangan :
Lk = panjang tekuk (m)
fy = tegangan leleh material. Dalam hal
kc adalah faktor panjang tekuk. Nilai kc ditetapkan sesuai dengan Butir 7.6.3.2 atau 7.6.3.3; (Lihat SNI 03-1729-2002 hal 30 sd 31)
Perbandingan kelangsingan komponen struktur tekan harus memenuhi syarat sebagai berikut:
a. Pelat sayap balok-I dan kanal dalam lentur :
………..………..2.6
λc =
b/2tf < λf<λp
II-7
a ar
ap tebal
al
b. Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan:
………..………..2.7 Tabel 2.3. Perbandingan maksimum lebar terhadap tebal untuk elemen
tertekan ( f y) dinyatakan dalam MPa,
Jenis Elemen Perbanding leb terhad (λ)
n Perbandingan maksimum lebar terhadap teb
p k) λr (tak-kompa λ (kompa k)
Pelat sayap balok-I d
kanal dalam lentur an b/t 170 / (c) 370 / (e) Pelat sayap balok-I
k tersusun lentur b/t / hibrida atau balo yang di las dalam 170 / (e)(f)
Pelat sayap dari nen b/t - 290 / komponenkompo struktur tersusun dalam tekan (f)
Sayap bebas dari profil g menyatu elat mponen struktur ial ang u dengan balok nen struktur b/t - 290 / siku kembar yan pada sayap lainnya, p sayap dari ko
kanal dalam aks tekan,
profil siku dan plat y menyat
atau kompo tekan
Sayap dari profil siku l pada penyokong, ku opel pada lemen aku, yaitu, pu pada salah satu
b/t -
200 /
tungga
sayap dari profil si ganda dengan pelat k penyokong, e yang tidak diperk yang ditum λ=Lk/r 200.
II-8
sisinya
Pelat badan dari profil T d/t - 335 / Pelat sayap dari
penampan
persegi panjang dan g
bani lentur tup g terletak au las b/t 500 / bujursangkar berongga dengan ketebalan seragam yang dibe atau
tekan; pelat penu dari n pelat pelat sayap da diafragma yan di antara baut-baut at 625 /
Bagian lebar yang tak b/t - 830 / terkekang dari pelat
penutup berlubang [b] Bagian-bagian pelat at [a] h/tw 1.680 badan
dalam tekan akib lentur c 2550 g Bagian-bagian pelat an h/tw Untuk Nu / φbNy<0,125 [c] 1680 badan
dalam kombinasi tek dan lentur 1 2.75 ø Untuk Nu/ φbNy>0,125 500 2.33 ø 665/ 2550 1 ø 0.74 Elemen-elemen lainnya yang
diperkaku dalam tekan murni; yaitu dikekang
sisinya b/t h/tw 665 / sepanjang kedua - Penampang bulat berongga D/t (d)
Pada tekan aksial Pada le ur - 14800/fy 22000/fy 62000/fy nt
[a] Untuk balok hibrida, gunakan gai ganti fy.
] Ambil luas neto plat pada lubang kapasitas rotasi inelastis besar 3.
ntuk struktur-struktur pada zona gempa tinggi
bih gunakan 9.000/fy.
[e] fr = tegangan tekan residual pada pelat sayap
= 70 MPa untu penampang dirol = 115 MPa untuk penampang dilas (f) ke=
tegangan leleh elat sayap fyf seba
p [b terbesar. [c] Dianggap se U
diperlukan kapasitas rotasi yang le besar.
[d] Untuk perencanaan plastis
k
tapi, 0,35 < ke < 0,763
[g] f y adalah tegangan leleh minimum
S 29-2002
b. ur Le
Balok merupakan salah satu elemen struktur yang memikul beban tegak ongitudinal sehingga balok mengalami lentur.
lami beban terpusat, mak balok tersebut akan melentur seperti di tunjukan sebagai berikut dengan umber:SNI03-17
Desain Komponen Strukt ntur dan Geser
lurus dengan sumbu l
Apabila balok bertumpuan sederhana menga
diagram geser (Q) dan momen (M):
II-10
Gambar 2.4. Diagram Momen dan Lintang Pada Balok Baja yang di bebani
Sya
… ………..………...2.8
Keterangan:
/perlu (kgm)
M
or reduksi kekuatan = 0.9 (SNI 03-1729-2002 hal 18) tentukan sebagai berikut:
………...……..…..2.9
b. elat sayap berpenampang kompak :
….. ……….2.10 t kuat lentur nominal:
……….2.11
l ditinjau dengan rat Momen lentur Rencana :
Mu ≤ φ Mn
Mu adalah momen lentur rencana
n adalah kuat lentur nominal penampang (kgm)
Φ adalah fakt
Kelangsingan penampang balok lentur dapat di a. pelat badan berpenampang kompak :
… ………
P
untuk balok berpenampang kompak syara
Kuat lentur nominal penampang dengan pengaruh tekuk latera
membagi jenis balok menurut panjang bentang yang tidak terkekang secara lateral (Lb), sebagai berikut: < λf<λp Mn = Mp dimana Mp = fy * Z b/2tf < λf<λp
II-11 h (Lp ≤ L ≤ Lr) ……….………...2.13 c. ……….………...2.14 ………....2.15 ………..……...2.16 ………..……....2.17 2.1.4 Beban-Beban Yang Di gunakan
Stru
1,4D (6.2-1)
1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (6.2-2)
+ γ L L + 0,5 (La atau H) (6.2-4)
kibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk si tetap, tangga, dan peralatan layan tetap
a. Bentang pendek (L ≤ Lp ) ……….….2.12 b. Bentang menenga Mn = Mp Bentang panjang( Lr ≤ L ) Mn = Cb ……… Dimana untuk Profil I dan Canal ganda:
……… Profil kotak pejal atau berongga :
ktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini:
1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W) (6.2-3)
1,2D + 1,3 W
1,2D ± 1,0E + γ L L (6.2-5)
0,9D ± (1,3W atau 1,0E) (6.2-6) Keterangan:
D = beban mati yang dia
dinding, lantai, atap, plafon, parti
Mp ≤ Mp Mcr = 2 Cb E Mcr = Cb* ry = Lp = 1.76 ry
II-12
hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut,
ekerja,
n gempa,
a. Beban mati adalah beban kerja akibat gravitasi yang tetap posisinya dan bekerja terus-menerus dengan arah kebumi tempat struktur didirikan. Berat struktur dianggap beban mati dan juga perlengkapan-perlengkapan yang tetap
dapat dikatakan bekerja secara perlahan-lahan pada struktur.
ositif dan tekanan negatif
L = beban
tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain
La = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh p
peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak
H = beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W = beban angin
E = beba
posisinya selama struktur berdiri seperti pipa listrik, pipa air, plafon, lampu dan lain lain.
b. Beban hidup adalah beban-beban yang bisa ada atau tidak ada pada struktur untuk suatu waktu yang diberikan. Meskipun dapat berpindah-pindah beban hidup masih
Yang termasuk beban hidup adalah manusia, perabot, kendaraan dan material yang dapat diganti selama umur gedung tersebut.
c. Beban Angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban angin di tentukan dengan menganggap adanya tekanan p
(hisap) yang tegak lurus pada bidang-bidang yang ditinjau. Besarnya kedua tekanan tersebut ditentukan dengan cara mengalikan tekanan tiup yang
ditentukan untuk berbagai kondisi dengan koefisien-koefisien angin yang ditentukan.
d. Beban Gempa
Gempa bumi menimbulkan pergerakan kea rah vertikal dan horizontal, dengan besar gerak
II-13 0.05
√ C = koefisien gempa =
vertikal umumnya jauh lebih kecil. Karena gerak horizontal pengaruh paling besar maka pengaruh gerak ini dipandang
Syarat Gaya geser untuk analisi dinamis yaitu =
……….………2.18 …….………2.19
a geser dasar nominal sebagai renspon pertama
siklus getaran mengakibatkan
sebagai beban gempa. Berdasarkan SNI 03-1726-2002 Untuk struktur gedung tidak beraturan pengaruh Gempa Rencana terhadap struktur gedung tersebut harus ditentukan melalui analisis dinamis.
V≥ 0.8 V1
………V1 = t
……….…2.20 V = KCW Keterangan:
V = gaya geser dasar nominal V1 = gay
II-14
puan batang untuk menyerap deformasi plastis.
C1
tur
asuk beban hidup yang sesuai
………2.21
a lateral di lantai tingkat ke n
semua lantai
Jika w secara rasional dari data teknis,
T bisa dianggap sebagai berikut:
……….2.22
gi bangunan diatas alasnya
K = koefisien yang berkisar antara 0.67-3.0 yang menunjukan kemam
= Faktor renspon gempa I = Faktor keutamaan struk R = Faktor reduksi gempa W/Wt = Berat total gedung, term
Beban lateral total didistribusikan mnurut rumus: ………Fn = ∑ V Keterangan:
Fn = gay
Wn = berat di lantai tingkat ke n ∑ = jumlah total dari Wh untuk
aktu getar alamiah T tidak dapat ditentukan
………T = .√ Keterangan:
II-15
2 Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las). Sambungan tipe tumpu adalah sambungan yang dibuat dengan menggunakan baut yang dikencangkan dengan tangan, atau baut mutu tinggi yang dikencangkan untuk menimbulkan gaya tarik minimum yang disyaratkan, yang kuat rencananya disalurkan oleh gaya geser pada baut dan tumpuan pada bagian-bagian yang disambungkan.
Perencanaan sambungan harus memenuhi persyaratan berikut:
1) Gaya-dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya-gaya yang bekerja pada sambungan;
2) Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan;
3) Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul gaya-gaya yang bekerja padanya.
x Teg ijin
D = dimensi bangunan dalam arah sejajar gaya yang diberikan 2.1.5 Perencanaan Sambungan Berdasarkan SNI 03-1726-200 a. Sambungan Baut Т egangan rata≤ 0.75 Teg rata-rata = ………2.23 Keterangan :
II-16 al pada batang (kg) il lihat potongan 1-2-3………2.24 Keterangan: mpang utuh
bang pada arah sejajar sumbu batang N = gaya norm
Fn = Luas penampang bersih terkec Fn dapat di hitung dengan persamaan: ………Fn = F – nsd + ∑
……….lihat potongan 1-3………2.25 Fn = F - nsd
2.5. Gambar Jarak Antar Baut Berseling
F = luas pena
s = tebal penampang d = diameter lubang t = jarak lubang ke lu
n = banyaknya lubang dalam garis potongan yang ditinjau Chek kekuatan baut:
II-17 r pada baut:
σ geser = 0.6 x σ ijin ………..………..2.26
Ň = A baut x σ geser ………..…………..2.27
σ tarik = 0.7 x σ ijin ……….……….…….2.28 Cek kombinasi beban:
σ = σ tarik σ geser 1. Cek terhadap gese
σ ijin ……..……….………….….2.29 2. Cek terhadap akibat lubang pada profil:
σ tumpu = 1.2 x σ ijin ……….….…..…………..…..2.30
Ň = d x t x σ tumpu ……….……..……….…2.31
d = diameter lubang = diameter baut ( + 2mm jika d≤22mm, +3mm jika d≥22mm)
Jumlah baut = Ň ……….…………...2.32
II-18 S1 = 1.5d≤ S1≤2
t
baut (mm)
n tebal profil (ambil yang terkecil)
Tipe Baut Diameter (mm) Proof stress (Mpa) Kuat tarik Min (Mpa) d
S = 2.5d≤ S≤7d/14 U = 2.5d≤ S≤7d/14t Keterangan:
d = diameter
t = tebal plat sambung da
Tabel 2.4. Tipe-tipe Baut
A307 6.35-104 - 60
A325 12.7-25.4 585 825
28.6-38.1 510 725
A490 12.7-38.1 825 1035
S Perencanaa aja Metode L , 2008
c. Sambungan Las:
baja ada 2 jenis bentuk las, yaitu:
1. huluan
Las ini terdiri dari :
a. las sudut pipih/datar (paling banyak di gunakan)
umber: n Struktur B RFD
Dalam konstruksi
II-19 g
2. tergantung dari tebal bagian yang akan di sambung.
Cek kekuatan las:
………..2.33
arah gaya dengan bidang geser las
Ln = panjang bersih las = Lbr-3a (mm)
a = tebal rigi-rigi las ≤√ b.Las sudut cekung c. Las sudut cembun Las tumpul : bentuknya
Keterangan:
α = sudut yang di bentuk antara A = luas penampang las ( Ln x a) (
Lbr = panjang kotor rigi-rigi las (mm) (mm) T =tebal profil (mm)
arat 10a≤Ln≤40a
inimum las sudut
Tebal plat (t,mm las sudut (a,mm)
Sy panjang bersih las =
Tabel 2.5. Ukuran m
) paling tebal Ukuran minimum
t ≤ 7 3
7< t ≤ 10 4
10< t ≤ 15 5
15 < t 6
II-20
Sumber: Perencanaan Struktur Baja Metode LRFD, 2008
2.7. Gambar Rigi-Rigi Las
Gaya yang dapat dipikul las berdasarkan sudut bidang bgeser las:
………….……….2.34
2.8.Gambar Bidang Geser las α =90° 3. Jika α =0°
……….……….2.35
2.9 Gambar Bidang Geser las α =0° 1. Jika α =90°
P=σijin x A
II-21 4. Jika =45°
..……….……….2.36
2.1.6 Perencanaan Perka
Kolom tidak ikut menahan goyangan
pegas pada puncak kolom
ku saling silang maka pengaku yang satu akan tertekuk dan
Gambar 2.11. Portal yang diberi bracing Gambar 2.12. portal tanpa bracing
α
P=0.707 σijin x A
2.10 Gamb
kuan (Bracing)
ar Bidang Geser las α =45°
Stabilitas portal di dapat dengan memberikan pengaku, portal yang diberi pengaku dapat di idealisasi dengan asumsi:
•
• Pengaku bekerja secara bebas sebagai a. Bracing type X
Jika ada dua penga
yang satunya akan tertarik. Kekakuan yang di dapat dari adanya bracing dapat di lihat di gambar di bawah ini:
II-22 Rang
pada satu lantai dengan lantai lainnya. Prinsip membuat rangka berselang seling
n
ersilang bresing harus menerus dari kolom
ngaruh semua beban mati dan hidup, dengan menganggap
pu memikul gaya lateral yang besarnya = 2% kuat nominal sayap balok.
Gambar 2.13. bracing type V
ka di gunakan pada setiap lantai dan disususn menurut pola selang-seling
sangat efisien apabila di terapkan untuk menahan beban vertical dan horizontal. b. Bracing type V / Type V terbalik
Portal yang menggunakan bresing type ini harus memenuhi persyarata sebagai berikut:
• Kuat rencana bresing minimal 1.5 x beban terfaktor • Balok yang b an dengan batang
ke kolom
• Balok yang bersilangan dengan batang bresing harus di rencanakan untuk memikul pe
bahwa batang bresing tidak ada.
• Sayap-sayap atas dan bawah balok pada titik persilangan dengan batang bresing harus direncanakan mam
II-23 c. Bracing type K
Bracing type ini biasanya dipakai pada bangunan-bangunan dua tingkat atau kurang dan struktur atap.
2.2
iri dari butiran mineral-mineral padat yang berasal dari bahan-bahan organik yang sudah melapuk disertai dengan zat cair dan ra partikel-partikel padat tersebut.
kerikil pasir lanau lempung
2.2 Perencanaan Struktur Pondasi
.1 Karakteristik tanah
Tanah merupakan material yang terd
gas yang mengisi ruang-ruang kosong dianta
Tanah merupakan campuran dari partikel-partikel yang terdiri dari salah satu/seluruh jenis beriku:
Tabel 2.6 Batasan-batasan ukuran golongan tanah Nama Golongan Massachusetts Institute of Technologi (MIT) ≥2 2-0.06 0.06-0.002 ≤0.002
U.S Departement of Agriculture (USDA)
≥2 2-0.05
0.05-0.002
≤0.002
American Association of state
ASHTO)
76.2-2 2-0.075 ≤0.002
Highway and transportation official (A
0.075-0.002
Unified Soil classification system (US Army corp of 4
76.2-.75 0.0075
5
engineering, US bureau of Reclamation
II-24 S
2.2.2 Sifat-sifat F
kumpulan partikel padat dengan rongga diantaranya. Rongga dapat diisi air, udara, sebagian air dan udara.
Gambar 2.14 Diagram fase hubungan volumetric dan masa tanah eterangan:
Vt = vol
solid/butiran
Kadar air merupakan perbandingan antara berat air dengan berat partikel umber: Braja M.Das, 1985
isis Tanah
Tiap massa tanah terdiri dari
K
ume tanah = Vs+Vv Vs = volume
Vv = volume void = Vw+Va Vw = volume air
Va = volume udara d. Kadar air (w)
II-25
………..….…..2.37
e. )
………..……2.38
adat.
ri untuk tanah lunak berkisar antara 1.2 s/d 3.0 d.
Merupakan perbandingan volume pori dan volume total.
γ)
tal.
erat satuan No
(n%) pori air satuan
Derajat kejenuhan (S
Merupakan perbandingan antara volume air dan volume total pori.
f. Angka Pori (e)
Merupakan perbandingan antara volume pori dan volume partikel p
……….2.39 Besarnya angka po
Porositas (n)
……….2.40 e. Berat satuan (
Merupakan perbandingan antara berat total dan volume to
……….2.41
Tabel 2.7 Harga-harga porositas, angka pori, kadar air dan b
Uraian Porositas Angka Kadar Berat
(e) (w%) (gr/cm3)
γd γ
1 Pasir seragam, lepas 36 0.85 12 1.43 1.89
2 Pasir seragam, 34 0.51 19 1.75 2.09 w = % S = e = 100% n = γ=
II-26 adat p 3 Pasir berbutiran campuran, lepas 40 0.67 25 1.59 1.99 4 Pasir berbutiran 30 0.43 16 1.86 2.16 campuran, padat 5 t n 20 0.25 9 2.12 2.32
Till glacial, sanga berbutir campura 6 Lempung glacial 55 1.2 45 - 1.77 lunak 7 Lempung glacial 37 0.60 22 - 2.07 kaku 8 Lempung organic 66 1.90 70 - 1.58 agak lunak
9 Lempung organic 75 3.00 110 - 1.43
sangat lunak
10 Beton lunak 84 5.20 194 - 1.27
Sumb f. P
Merupakan sifat tanah k dapa ba ah atau dibentuk tanpa
dan perubahan isi. Kadar air sangat uhi plastisitas tanah lunak. Berdasarkan kadar air tanah dapat
disebut batas kekentalan atau batas konsistensi. er : Terzaghi dan Peck, 1967
lastisitas
untu t beru h-uab
terjadi retakan , keruntuhan mempengar
digolongkan sebagai berikut: cair, plastis, semi padat, dan padat.
II-27
asih dalam keadaan plastis. it)
apat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 2.2 Batas tas konsisten anah (Braja M.D 1985)
ingkat plastisitas tanah dapat ditentukan oleh besarnya indeks plastisitas, aitu kadar air yang dapat diserap pada tanah dalam kondisi plastis.
I = LL-PL (%) 2.2.3 S
a. Pe
elalui esarnya permeabilitas tanah dinyatakan dalam koefisien koefisiean permeabilitas tanah bergantung pada ukuran dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, Batas-batas konsistensi itu adalah:
1. Batas Cair –LL (Liquid Limit)
Yaitu kadar air tanah pada batas antara cair ke keadaan plastis 2. Batas Plastis-PL (Plastis Limit)
Yaitu kadar air minimum dimna tanah m 3. Batas Susut –SL (Shrinkage Lim
Yaitu batas dimana tanah sudah kehilangan kadar air. Kondisi batas-batas konsistensi d
LL PL SL
Padat
Cair Plastis Semi
padat -ba si t as. T y P ifat-Sifat Teknis rmeabilitas (Permeability)
Permeabilitas tanah adalah kemampuan untuk dilewati oleh air m pori-pori tanah. B
permeabilitas (k),
rata-rata pori tanah yang
II-28
. Semakin besar perubahan isi yang rjadi maka tanah dikatakan semakin kompresif dan sebaliknya semakin
ang terjadi maka tanah dikatakan kurang kompresif. b. Kompresibilitas
Merupakan kemampuan tanah untuk mengalami perubahan akibat keluarnya air dari pori-pori tanah
te
kecil perubahan isi y
Kompresibilitas tanah dapat ditunjukan dengan Indeks Pemampatan (Cc). Tabel 2.5 Nilai Cc untuk berbagai jenis tanah adalah sebagai berikut:
Jenis tanah Nilai Cc
Gambut 1-4.5
Lempung Plastis 0.15-1
Lempung kaku 0.06-0.15
Lempung setengah keras 0.03-0.06
Pasir Lepas 0.025-0.05
Pasir Padat 0.0005-0.01
Sumbe
Untuk i dan Peck m n pemakaian rumus
sebagai berik
a. Untuk tan yang strukturnya tidak terganggu (Undisturbed): ………....2.42
………..2.43 r : Craig, 1987
tanah lempung, Terzagh enyaranka
ut:
ah lempung
b. Untuk tanah lempung yang berbentuk kembali (Remolded) :
Cc = 0.009 (LL‐10)
II-29
Persamaan Acuan Daerah pemakaian
Tabel 2.7.Rumus untuk menghitung Cc
Cc = 0.007 (LL-7) Skempton Lempung remolded
Cc = 0.01 WN Lempung Chicago
Cc = 1.15 (e0-0.27) Nishida Semua lempung
Cc = 0.30 (e0-0.27) Hough Lanau, lempung, lempung berlanau
Cc = 0.0115 WN Tanah organic, gambut lanau
organik, lempung
Cc = 0.0046 (LL-9) Lempung brazilia
Cc = 0.75(eo-0.5) Tanah dengan plastisitas rendah
Cc = 0..208 e0+0.0083 Lempung chicago
Cc = 0.15 e0+0.0107 Semua lempung
Sumber: Braja M Das, 19
o = angka pori tanah dila angan
c. pangan
asi profil tanah secara antaranya adalah Uji sondir dan alat
1. Uji sondir
Uji sondir dapat menunjukan pelapisan tanah dari hasil pembacaan tahanan ujung dan gesekan selimutnya.
88 Keterangan:
e p
WN = kadar air tanah dilapangan Pengujian La
Pengujian lapangan dapat memberikan inform kontinu. Pengujian lapangan di
II-30 2. St
M
un informasi mengenai kondisi dibawah permukaan tanah dan
dari desain pondasi untuk gedung bertingkat menggunakan cara in
tanah kohesif
6-15 16-25 >25
andard Penetration Test (SPT)
etode pengujian tanah dengan SPT termasuk cara yang cukup ekonomis tuk memperoleh diperkirakan 85% i. Tabel 2.8 Nilai N-SPT N <4 4-6 Konsistensi Sangat lunak
lunak sedang Kenyal (stiff)
keras
Sumber: Bowles, 1984
2.2.4 Pondasi
A. Jenis d
Ada 2 hal yang paling mendasar untuk menentukan jenis, bentuk, dan type pondasi. Yang pertama adalah total beban yang akan dipikul oleh pondasi persatuan luas. Sedangkan yang kedua adalah daya dukung tanah persatuan luas.
a unsur tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan :
………2.44
Qu = Daya dukung tanah per satuan luas (kN// ) an Type Pondasi
Hubungan kedu
………F : Q x U Keterangan:
II-31
ah rhadap pondasi
ari pemahaman di atas, jelaslah bahwa ilmu pondasi memiliki kaitan yang erat rhadap ilmu mekanika tanah dan ilmu struktur bangunan yang ada di atasnya. Pada ilmu mekanika tanah dipelajari tentang karakteristik dari suatu type tanah baik daya dukung, berat jenis, kohesi, sudut geser dan lain sebagainya. Sedangkan
ada ilm tentang gaya-gaya yang bekerja pada
h yang berada di bawahnya. Menurut jenisn
2. Pondasi Dalam
Gambar 2.15. Daya dukung tan te D
te
p u struktur bangunan dipelajari
akan dipikul oleh tana pondasi tersebut yang akhirnya
ya Pondasi dibagi menjadi 2 kelompok besar, yaitu: 1. Pondasi dangkal
Pondasi ini berada pada lapisan tanah yang dangkal. Biasanya pondasi seperti ini digunakan hanya pada bangunan- bangunan sederhana yang hanya memiliki beban yang kecil. Hal itu dikarenakan biasanya lapisan tanah yang berada tidak jauh dari muka tanah memiliki daya dukung yang kecil pula. Pada pondasi dangkal metode yang paling dikenal adalah teori dari Terzaghi.
II-32
unakan apabila pondasi dangkal tidak mampu lagi menahan
tersebut memiliki beberapa keuntungan dan kerugiannya.
No Pondasi tiang bor Pondasi tiang pancang
Pondasi dalam dig
beban yang bekerja di atasnya karena keterbatasan daya dukung tanahnya. Pondasi tiang adalah salah satu dari type pondasi dalam yang dikenal oleh banyak orang. Pondasi ini berupa tiang yang dipancang (precast pile) dan tiang yang dibuat di lokasi dengan melakukan pengeboran terlebih dahulu (cast in place pile).
Dari kedua type
Berikut adalah perbandingannya:
Prinsip dasar dari pondasi tiang adalah mentransmisikan beban-beban permukaan ke lapisan tanah yang lebih dalam yang memiliki daya dukung yang diharapkan. Mekanisme transfer beban dari tiang ke tanah sungguh kompleks.
1
Dapat digunakan pada semua jenis
tanah Pelaksanaan cepat
2 Kedalaman dapat diukur Mutu terjamin
3
Dari pengeboran, dapat melakukan pengecekan hasil laboratorium
Dalam pelaksanaannya kondisi lapangan lebih bersih
4
Biaya loading test lebih yang lebih kecil
Suara getaran rendah
murah karena diameter
5
Kemudahan terhadap perubahan igunakan
kontruksi
Peralatan yang d lebih sedikit
II-33 mis 6
Diameter dan kedalaman dapat bervariasi sehingga lebih ekono
Dapat mengantisipasi gaya horisontal
7 Tidak terjadi heaving
Dengan m hal tersebut, maka proyek ini akan menggunakan
pondasi ti
loka an las an penggunaan tiang bor me ik dibandingkan
dengan tia
B. Penentuan Daya Dukung Pondasi Tiang
Daya dukung pondasi tiang terdiri dari daya dukung ujung tiang dan daya dukung empertimbangkan
hal-ang bor. Dilihat dari lokasinya yhal-ang ber g sempit, a
ada di lingkungan padat dan njadi lebih ba si y ng pancang. kulit. ………..2.45 Dimana Qall = Keterangan:
Qu = daya dukung pondasi (kN)
= tahanan gesek kulit (kN) = faktor
Qp = daya dukung ujung tiang (kN) Qs
Gambar 2.16. mekanisme daya dukung pada pondasi tiang
a.
1. Berdasarkan
• Metode Meyerhof Meyerhof (1976) juga m suatu tanah granular yang hom SPT.
………..………... 2.46
ekat ujung tiang (sekitar 10D diatas 4D
′ δ ………..………..2.48
Daya Dukung ujung & Gesek Tiang Tunggal Tanah Pasir Data Laboratorium
enggagas bahwa tahanan ujung batas (qp) pada ogeny (L=Lb) dapat diperoleh dari nilai
N-II-34 Keterangan:
qp (kN/ ) = 40xNx ≤400 N
N = nilai N-SPT rata-rata di d dibawah ujung tiang).
Ap = luas ujung tiang ( )
……….2.47 Qp = Ap x qp
II-35 •
ajukan sebuah metode untuk menghitung daya be asar pada teori expansion of cavities.
τ’o =
Metode Vesic Vesic (1977) meng
dukung ujung tiang rd
Merujuk pada teori ini, dengan parameter tegangan efektif, q’ …
Ko =1-sin
Qp = Ap xτ’o xN*τ ……….………2.52 tidak adanya perubahan volume (yaitu, pasir padat atau
2. Ber an D
•
0.7-4D dibawah ujung tiang.
………...………2.54 Keterangan:
Qp = daya dukung ujung tiang (kN) Ap = luas penampang tiang ( )
………...………2.50 ………..…2.51
Untuk kondisi
lempung jenuh), Δ = 0. Sehingga, Ir = Irr
Qs As x fs………...………2.53
Dimana fs = 107 kN/m² dasark ata CPT (Sondir)
Metode Nottingham & Schmertmann, 1975
Nottingham & Schmertmann, 1975 mengajukan perhitungan daya dukung ujung tiang menurut cara begemann, yaitu diambil dari nilai rata-rata perlawanan ujung ujung sondir 8D (diatas ujung tiang) dan
II-36
ujung tiang (kN/ atau kg/ ) qc1 = nilai qc rata-rata 0.7D-4D dibawah ujung tiang (kN/ atau
kg/ )
qc2 = nilai qc rata-rata 8D diatas
Qs = Ks ∑ : ∑ : ………...………2.55 3. Be ta N-SPT • Keterangan: pang tiang ( Nb = Nilai N rata-rata • Metode Schmertmann 1.6 ………2.58 0.04 ………..…2.59
• Metode Coyle & Castello
………..…2.60 ………..2.61 2 ………2.62 Keterangan:
fav = tahanan gesek kulit rata-rata
Ň = nilai N-SPT rata-rata rdasarkan Da Metode Mayerhoff 1956 40 ………..……2.56 0.2 ………2.57 Ap = luas penam q ……… Ň
II-37 C.
………..2.63 Keterangan:
ή = efisiensi kelo
Q g(u) = daya dukung batas tiang kelompok (kN) Qu = daya dukung batas tiang tunggal (kN) a. Efisiensi Tiang dalam Pasir
………2.64 …………..………..2.65 dimana cm) d = jarak as ke as antar tiang (m atau cm) d+2(D/2)) dengan Lg≥Bg
2.12 Gambar Plan Pondasi kelompok
b. Efisiensi Tiang dalam Lempung
• Sebagai tiang tunggal Efisiensi Pondasi Tiang
mpok (%) ή = ∑ Keterangan: D = diameter luar tiang (m atau n = jumlah tiang ( Lg = (n1‐1)d+2(D/2) dan Bg = (n2‐1) ή = ∑ = Jika ή≤1 ika ή≥1 ή = ∑ =1-
II-38 1n2 (Qp+Qs)………2.66 ………..2.67 D. Penurunan Pondasi a. Penurunan Elastik • Tiang Tunggal s = s1+s2+s3 ………...…..2.68 ………..……..……2.69 ……….….2.71 ………..2.72 Keterangan:
s = penurunan tiang total (m atau mm)
s2 = penurunan tiang akibat beban titik (m atau mm)
atau mm) ∑Qu = n
• Sebagaisebuah blok
∑pgcuΔL = ∑2 … ………s1= ……….……….2.70 s2= 1 1 s3=
s1 = penurunan batang tiang (m atau mm)
Qwp = beban yang dipikul ujung tiang dibawah kondisi beban kerja
II-39 (kN)
Qws = beban yang dipikul kulit tiang dibawah kondisi beban kerja (kN) Ap = luas penampang tiang ( )
L = panjang tiang (m)
Ep = modulus young bahan (Mpa) kelompok Menurut vesic (1989): ………..……….2.73 ………..…..2.74 ata ……….….2.75 Keterangan:
nan elastic tiang kelompok (mm) elompok tiang (cm atau m)
= penurunan elastik masing-masing tiang (mm) • Tiang
Sg=
Untu tanah pasir dan batuan , Mayerhof (1976):
. Sg (mm)= u Sg = sg = penuru Bg = lebar dari k
D = diameter luar tiang (cm atau m) s
II-40 = 1- 8 ≥0.5 q = I = nilai rata-rata qc (kg/ ) E. Faktor Keamanan
Dalam perencanaan pondasi, nilai factor keamanan didapat dengan membagi gaya yang dapat ditahan oleh tiang dengan daya dukung ultimit, sehingga diperoleh daya dukung ijin.
Pada perencanaan struktur untuk menentukan besarnya factor keamanan didasarkan pada asumsi bahwa beban yang akan bekerja pada struktur yang akan direncanakan melebihi dari yang sebenarnya. Sedangkan desain kekuatan bahan diasumsikan bahwa struktur yang miliki kekuatan yang lebih kecil dari yang qc
FS = 1.10
direncanakan me
