BAB 1 DAN 2 TUBES FONDASI 1

(1)

TUGAS BESAR TEKNIK FONDASI

Dikerjakan Oleh :

Muhammad Rizky Fajar (1100210052) Faldi Daud Suiyoso Sianturi (1100210064)

Dosen Pembimbing : Anggi Hermawan ST., M.Eng

Ir. Ismanto ST

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

2022/2023

(2)

TUGAS BESAR TEKNIK FONDASI KELOMPOK 27 i

HALAMAN PENGESAHAN

TUGAS BESAR FONDASI

Tugas Besar Fondasi ini disusun sebagai syarat telah terselesaikannya. Tugas Besar Fondasi Semester III Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional Yogyakarta.

Disusun oleh :

Muhammad Rizky Fajar (1100210052) Faldi Daud Suiyoso Sianturi (1100210064)

Telah Diperiksa dan Disetujui oleh :

Dosen Pengampu

Ir. Ismanto ST NIP 1973 0028 Dosen Pengampu

Anggi Hermawan ST., M.Eng.

NIK 1973 0335

(3)

TUGAS BESAR TEKNIK FONDASI KELOMPOK 27 ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Teknik Fondasi.

Tugas Besar ini merupakan salah satu tugas wajib yang harus ditempuh semua mahasiswa sebagai salah satu syarat kelulusan kesarjanaan Strata-1 di Program Studi Teknik Sipil, FTSP, Institut Teknologi Nasional Yogyakarta.

Harapan kami semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi kami maupun rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil sebagai pemahaman dalam mata kuliah Teknik Fondasi, dan sebagai modal dalam dunia kerja ke depannya.

Dengan selesainya Tugas Besar Teknik Fondasi ini, penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah SWT karena atas berkat rahmat dan karunia-Nya, laporan ini dapat terselesaikan dengan baik.

2. Bapak Anggi Hermawan, S.T., M.Eng dan Ir. Ismanto ST. selaku penanggung jawab Tugas Besar Teknik Fondasi serta dosen pengampu mata kuliah Teknik Fondasi.

3. Teman-teman yang selalu memberikan dukungan dan membantu dalam penyusun Tugas Besar Teknik Fondasi ini.

Kami menyadari bahwa Tugas Besar Teknik Fondasi ini masih banyak, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak.

Yogyakarta, 4 Januari 2023

Kelompok 27

(4)

TUGAS BESAR TEKNIK FONDASI KELOMPOK 27 iii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Maksud dan Tujuan ...1

1.3 Manfaat ...2

1.4 Soal ...3

BAB II LANDASAN TEORI ...4

2.1 Pengertian fondasi...4

2.2 Jenis-jenis fondasi ...4

2.2.1 Fondasi dangkal ...5

2.2.2 Fondasi dalam ...7

2.2.3 Fondasi Tiang ...7

2.2.4 Perencanaan Fondasi Tiang ...8

2.2.5 Fondasi Sumuran ... 18

(5)

TUGAS BESAR TEKNIK FONDASI KELOMPOK 27 1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pondasi adalah suatu konstruksi pada bagian dasar struktur bangunan yang berfungsi untuk meneruskan beban yang diakibatkan struktur pada bagian atas kepada lapisan tanah yang berada pada bagian bawah struktur tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah, dan penurunan tanah pondasi yang berlebihan.

Tanah selalu mempunyai peranan yang penting pada suatu lokasi pekerjaan konstruksi. Tanah pondasi adalah pendukung bangunan, atau bahan konstruksi dari bangunan itu sendiri. Mengingat hamper semua bangunan itu dibuat diatas atau dibawah permukaan tanah, maka harus dibuat pondasi yang dapat memikul beban bangunan itu atau gaya yang bekerja pada bangunan itu.

Pondasi sebagai struktur bawah dapat dibagi dua yaitu pondasi dalam dan pondasi dangkal. Pemilihan tipe pondasi ini tergantung kepada struktur atau beban diatasnya termasuk beban ringan atau beban berat dan bergantung terhadap kondisi tanah disekitarnya. Maka dari itu untuk beban ringan dan kondisi tanah baik biasanya digunakan pondasi dangkal, dan untuk beban yang berat digunakan pondasi dalam.

1.2 Maksud dan Tujuan

Fondasi merupakan bagian penting dalam bangunan, karena itu pemilihan tipe fondasi menentukan kedalaman dan dimensi kapasitas dukung dan merancang strukturnya agar bangunan yang di rancang aman dan terjamin stabilitasnya yang merupakan hal yang harus dipelajari dengan baik.

Tugas rekayasa fondasi ini di berikan dengan maksud dan tujuan untuk memperdalam pemahaman mahasiswa mengenai perencanaan dan perancangan suatu fondasi yang telah didapatkan pada teori-teori dan pembahasan yang disajikan selama dalam bangku perkuliahan. Maksud dan tujuan Tugas besar rekayasa fondasi ini juga ditujukan agar mahasiswa mampu menerapkan ilmu perancangan fondasi pada sebuah bangunan dalam dunia kerja.

(6)

1.3 Manfaat

Di berikannya Tugas Besar rekayasa fondasi ini diharapkan dapat menambah wawasan bagi mahasiswa dan dapat menyelesaikan persoalan-persoalan perencanaan yang menyangkut bagian dari system yang direncanakan, di harapkan kepada mahasiswa untuk bisa merancang suatu fondasi yang sesuai agar bangunan yang dirancang dapat stabil dan aman dan menghasilkan suatu fondasi yang memiliki daya dukung yang baik.

(7)

1.4 Soal

Rencanakan Fondasi Telapak pada struktur bangunan gedung 3 lantai seperti pada gambar, apabila telah diketahui data beban aksial ultimate (PU) pada masing – masing kolom, dan momen arah x (Mx) maupun arah y (My) (dapat dilihat pada gambar dan tabel data). Rencanakan kedalaman fondasi Df dan dimensi telapak yang mampu menahan beban ultimate (Pu).

Data tugas besar kelompok 27:

No. Data Sondir 12

PU 1 655

PU 2 800

PU 3 800

PU 4 675

Mx 1 197

Mx 2 266

Mx 3 -197

Mx 4 -266

My 1 155

My 2 276

My 3 -155

My 4 -275

(8)

BAB II

LANDASAN TEORI

1.1 Pengertian fondasi

Pondasi adalah salah satu dari konstruksi bangunan yang terletak dibagian bawah sebuah konstruksi, pondasi mempunyai peran penting terhadap sebuah bangunan, dimana pondasi menanggung semua beban konstruksi bagian atas kelapisan tanah yang berada di bagian bawahnya. Tegangan-tegangan tanah yang dihasilkan kecuali pada permukaan tanah merupakan tambahan kepada bebanbeban yang sudah ada dalam massa tanah dari bobot sendiri. (Sardjono,1988)

Gambar 2.1 Desain Potongan Fondasi

sumber:https://www.google.com/search?q=gambar+desain+potongan+pondasi

2.2 Jenis-jenis fondasi

Umumnya kondisi tanah dasar fondasi mempunyai karakteristik yang sangat bervariasi, sebagai parameter yang mempengaruhi karaktersitik tanah antara lain, Pengaruh muka air tanah yang menyebabkan berat volume tanah berbeda- beda. Jenis-jenis tanah juga berpengaruh terhadap kekuatan daya dukung tanah tersebut. Berdasarkan ketentuan umum yang ada, inilah kriteria kedalaman tanah yang dapat mendukung beban dapat dianalisa untuk menentukan bentuk dan jenis fondasi yang sesuai dengan kapasitas daya dukung tanah tersebut.

(9)

2.2.1 Fondasi dangkal

fondasi dangkal adalah fondasi yang mempunyai kriteria kedalaman DF/B < 4 dimana ; DF : kedalaman tanah keras

B : lebar fondasi

Beberapa jenis fondasi dangkal antara lain : - Fondasi setempat (single Footing)

Fondasi setempat (single Footing) adalah pondasi yang terbuat dari beton bertulang yang dibentuk menyerupai papan atau telapak. Pondasi ini biasanya digunakan di bangunan bertingkat atau bangunan di atas tanah lembek sebagai tumpuan struktur kolom.

Pondasi ini terbuat dari beton bertulang yang dibentuk seperti sebuah telapak yang letaknya berada di bawah kolom atau tiang. Biasanya dimensi pondasi sengaja dibuat lebih besar daripada ukuran kolom di atasnya agar dapat meneruskan beban ke lapisan tanah dengan baik. Kedalaman pondasi kemudian akan disesuaikan dengan keberadaan tanah keras.

Gambar 2.2 Fondasi Setempat (single Footing)

Sumber: https://www.google.com/search?q=apa+itu+pondasi+setempat

(10)

- Fondasi Menerus (Continuous Footing)

Pondasi menerus adalah pondasi yang terbuat dari batu kali/batu gunung yang merupakan bagian dari struktur kontruksi bangunan yang berfungsi sebagai penahan beban bangunan yang disalurkan dari struktur atas seperti dinding, atap dan jenis struktur lainnya ke bawah.

Gambar 2.3 Fondasi Menerus (Continuous Footing)

Sumber : https://www.hunker.com/12497063/how-deep-should-a-concrete- foundation-be Fondasi rakit

- Fondasi rakit

Fondasi rakit adalah salah satu jenis fondasi dangkal berbentuk seperti rakit yang terbuat dari plat beton bertulang. Fondasi rakit ini biasa menjadi pilihan apabila daya dukung tanah rendah atau kecil sehingga tidak memungkinkan membuat bangunan atau konstruksi yang besar diatasnya.

Biasanya apabila daya dukung tanah kecil maka para engineer akan beralih ke penggunaan pondasi dalam yang tentunya akan memakan biaya yang lebih besar.

Namun sebenarnya pondasi rakit ini bisa menjadi alternatif pilihan apabila ingin membangun konstruksi besar dengan daya dukung tanah yang kecil.

Penggunaan pondasi rakit lebih ekonomis karena dapat menghemat biaya penggalian dan penulangan beton dibanding dengan penggunaan pondasi dalam.

Selain itu dari segi Pelaksanaan, Pondasi rakit lebih praktis karena tidak memakan waktu yang lama dalam pekerjaannya dibandingkan pondasi dalam yang cenderung memakan waktu lebih lama untuk penggaliannya.

(11)

Gambar 2.4 Fondasi Rakit

Sumber : https://www.beritakonstruksi.com/2019/05/pengertian-pondasi-raft- atau- pondasi.html

2.2.2 Fondasi dalam

Fondasi dalam adalah fondasi yang mempunyai kriteria kedalaman DF/B >

4, dimana ; DF : kedalaman tanah keras B : Lebar fondasi

Beberapa jenis fondasi dalam anatara lain :

• fondasi tiang

• fondasi sumuran 2.2.3 Fondasi Tiang

Fondasi tiang madalah bagian dari struktur yang digunakan untuk menerima dan menyalurkan beban dari struktur atas ke tanah pada kedalaman tertentu. Salah satu alas an penggunaan pondasi tiang adalah karena letak tanah keras yang cukup dalam. Dalam perencanaannya pondasi tiang didesain agar mampu untuk menahan beban vertikal dan beban lateral.

Fondasi tiang tidak selalu mengalami gaya vertikal. Pada bebarapa jenis struktur, ada kemungkinan gaya vertikal yang terjadi lebih kecil dibandingkan dengan gaya lateral dan momen pengguling. Secara teori, beban mati yang diterima fondasi lebih kecil jika dibandingkan dengan beban lain yang bekerja seperti misalnya beban angin ataupun beban ombak.

(12)

Gambar 2.5 Fondasi Tiang Pancang

Sumber: https://www.adipranaindovesco.com/detail-pondasi-tiang-pancang/

Fondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain ;

1. Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak diatas air atau tanah lunak.

2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relative lunak sampai kedalaman tertentu, sehingga fondasi bangunan yang mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang degan tanah desekitarnya.

3. Untuk mengukur bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat akibat tekanan hidrositas atau momen pengguling.

4. Untuk menahan gaya gaya horizontal dan gaya-gaya yang arahnya miring.

5. Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebutbertambah.

6. Untuk mendukung fondasi bangunan yang berada pada tanah yang mudah tergerus air.

2.2.4 Perencanaan Fondasi Tiang

Persamaan Fondasi Tiang pancang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

a. Daya Dukung Tahanan Gesek (Metode Broms)

Besar tahanan gesek tiang tergantung dari bahan dan bentuk tiang.

Tahanan gesek dinding yang berupa adhesi antara sisi tiang dan tanah akan berpengaruh terhadap kapasitas ultimitnya. Adapun perumusan terhadap

(13)

perhitungan tahanan gesek dapat dilihat dalam persamaan sebagai berikut : Qs = As Fs ... ...(2.1) Dimana :

As = Luas selimut tiang (m2) Fs = Tekanan gesek (kN/m2)

Zc = 20.d (m) ...(2.2) Dimana :

Zc = Kedalaman Tiang

D = Diameter tiang

Untuk mengetahui luasan selimut pada tiang digunakan persamaan sebagai berikut:

As = K.L...(2.3) Dimana :

K = Keliling tiang

L = Kedalaman tiang

Fs1 = C.ad...(2.4) Dimana :

C = Kohesi tanah

Ad = Faktor adhesi

Fs2= kd.p’o.tg𝜃...(2.5) Dimana:

Kd = Koefisien tekanan tanah yang bergantung pada kondisitanah P’o = Tekanan vertikal efektif rerata di sepanjangtiang

Δ = Sudut gesek tiang efektif

Menentukan Koefisien tekanan tanah (K). Koefisien tekanan tanah ini ditentukan berdasarkan tipe pile drivingnya. Hal ini dikarenakan setiap metode yang dilakukan dengan menggunakan pemancangan maka akan muncul Displacement / perpindahan tanah yang besar. Persamaan yang digunanakan untuk

(14)

menentukan koefisien tekaan tanah (K) sebagai berikut :

D = 1 – Sin 𝝓...(2.6)

Total nilai tekanan gesek dengan persamaan sebagai berikut :

fs = Fs1 + Fs2...(2.7)

Untuk mengetahui nilai total kapsitas daya dukung tahanan gesek pada setiap kedalaman digunakan persamaan sebagai berikut:

Qs total = Qs1 + Qs2 + Qs3 + Qs4...(2.8) b. Kapasitas Ujung (Qb)

Perhitungan kapasitas ujung pada tanah yang non kohesif (c=0) dan diameter tiang yang lebihkecil dibandingkan dengan panjangnya maka digunakan persamaan kapasitas ujung sebagaiberikut:

Qb=Ab.Fb(kN)...(2.9) Dimana :

Ab = Luas penampang ujung

Fb = Tahanan ujung satuan tiang (kn/m2) Dengan, fb = Pb . Nq

Pb = Tekanan overburden

Nq = Faktor daya dukung

(dengan melihat grafik hubungan Nq dan φ Barezantzev,1961)

Menentukan berat tiang fondasi tiang pancang digunakan persamaan sebagai berikut:

Wp =Ab.L.γbeton(kN)...(2.10) Dimana :

Ab = Luas penampang tiang

L = Panjang tiang

γbeton = Berat beton dengan nilai = 24

(15)

c. Kapasitas Ultimate Tiang (Qu)

Daya dukung ultimate pada tiang merupakan jumlah dari kapasitas tahanan ujung ultimit (Qb) dengan tahanan gesek ultimit (Qs) antara permukaan tiang dengan tanah disekitarnya dikurangi dengan berat sendiri tiang (Wp). Dengan perhitungan kapasitas ultimate ini dapat diketahui tekanan maksimum yang dapat diterima oleh tanah disekitar fondasi.

Bila dinyatakan dalam persamaan kapasitas ultimate tiang, maka :

Qu = Qb + Qs – Wp (kN)...(2.11) Dimana :

Qb = Tahanan ujung bawah ultimit (kN) Qs = Tahanan gesek ultimit (kN)

Wp = Berat sendiri tiang (kN)

Untuk mengetahui nilai daya dukung diizinkan (Qallowable) digunakan persamaaan sebagaiberikut :

𝑄𝑎 = ^𝑄𝑢

𝑠𝑓 ...………...(2.12)

Dimana:

Qu = Kapasitas Ultimate Tiang SF = Safety Factor (1-3)

Menentukan banyaknya jumlah tiang pancang (n) yang dibutuhkan digunakan persamaansebagai berikut :

n = ^𝑃

𝑄𝑎 ...(2.13) Dengan:

P = Beban vertikal

Qa = Nilai daya dukung diizinkan

Dalam suatu perencanaan fondasi, tiang pancang ini digunakan ketika beban yang diterapkansangat besar. Dengan melihat daya dukung tiang yang relatif kecil pada pile individu karena panjang dan ukuran tiang yang terbatas maka, digunakan sekelompok tiang untuk dapat menahan beban yang relatif besar tersebut.

(16)

Penggunaan kelompok tiang ini sangat dipengaruhi oleh jarak antar tiang yang memiliki peran penting dalam daya dukung kelompok tiang. Namun, jarak yang jauh antara tiang juga tidakselalu baik. Oleh karena itu digunakan persamaan berikut untuk menentuk jarak antar tiang yang efisien :

d optimum = 2,5D – 3D...(2.14) Dimana :

D = Spasi (Jarak as-as tiang)

D = Diameter tiang

Untuk menentukan Reaksi tiang digunakan persamaan sebagai berikut :

X max = ^𝑆 (𝑚)...(2.15)

2

Dimana :

s = Spasi (Jarak as-as tiang)

∑𝑥² = m(𝑥1²) + m(−𝑥2²)...(2.16) Dengan,

m = Jarak dengan arah x

Menentukan berat pile cap (Wpc) dengan tebal taksiran 1 m

Wpc = P.l.t.𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 (kN) ...(2.17) Dimana :

P = Panjang pile cap

L = Lebar pile cap

𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = Berat beton dengan nilai = 24

Menentukan tegangan vertikal yang terjadi pada tiang pancang dengan persamaan sebagaiberikut :

∑v = Wpc + P + (luas pile cap – luas kolom). 𝛾𝑡𝑎𝑛...(2.18) Dimana:

Wc P = Berat pie cap

= Beban Vertikal

(17)

𝛾𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ = Berat Tanah

Menentukan daya dukung ultimate pada kelompok tiang dengan persamaan sebagai berikut:

Qu = ^∑𝑣

𝑛 + ^𝑀.𝑥1_∑𝑥2 (Kn) ...(2.19)

Dengan syarat Qu < Qallowable dimana :

∑v = Tegangan vertikal (kN) n = Jumlah tiang pancang

∑𝑥² = Reaksi tiang pada arah x (m2)

d. Efisiensi Kelompok Tiang (Eg)

Efisiensi Kelompok Tiang (Eg)fiisien kelompok tiang merupakan perbandingan kapasitas kelompok terhadap jumlah kapasitas masing-masing tiang dalam satu pile cap. Pada susunan kelompok tiang yang membentukempat persegi pajang, maka efisiensi kelompok tiang dapat diperoleh berdasarkan persamaan sebagai berikut :

Eg = 1- ɵ ( ^𝑑_𝑠 ) ( ( 𝑛−1 )𝑚+( 𝑚−1)𝑛

90∗𝑚∗𝑛 )...(2.20) Dimana :

d = diameter tiang

s = Jarak antar tiang (as ke as) m = Jumlah baris tiang arah x n = Jumlah tiang arah y θ = arc tan(d/s) dalam derajat

Pengaturan tiang pada satu pile cap (poer) yang telah mengikuti persyaratan maka kuat dukung tiang tidak sama dengan kapasitas kuat dukung satu tiang pancang dikalikan dengan banyaknya tiang dan dikalikan lagi dengan efisiensi group tiang pancang. Bila dituliskan dalam bentuk persamaan maka :

Qg = E g . n. Qa...(2.21) Dengan syarat Qg > ∑v Dimana :

Eg = Efisiensi group tiang pancang

(18)

N = Jumlah tiang pancang

Qa = beban yang diijinkan untuk diatas 1 tiang individu.

e. Gaya Lateral Tiang

Pada tiang dalam pengkaitan tipe tiang dan jepitan tiang ditentukan berdasarkan faktor βL menurut Broms adalah sebagai berikut :

Kh = ^𝐾1_1,5...(2.22) 𝛽=(_{4∗𝐸𝑝∗𝐼𝑝}^{𝑘ℎ∗𝑑} )^1/4...(2.23) Dimana :

Kh = Modulus subgrade lateral ( kg/cm³)

K1 = Modulus subgrade Terzaghi ( kg/cm³)

D = Diameter tiang ( cm )

Ep = Modulus elastisitas tiang ( kg/cm²)

Ip = Inersia penampang tiang ( cm⁴)

Untuk menentukan momen inersia penampang tiang digunakan persamaan berikut:

Ip = ₁₂¹ * b * h³(cm⁴) ...(2,24)

Untuk menentukan modulus elastisitas tiang digunakan persamaan sebagai berikut:

Ep = 4.700 . √𝑓𝑐^′...(2.25) dimana:

Fc’ = mutu beton (25 MPa)

Menentukan defleksi dengan ujung tiang jepit dengan βL > 1,5 maka digunakan persamaansebagai berikut :

y ⁰ ⁼_{𝐾ℎ∗𝑑}^𝐻𝛽 (m)...(2,26) Hu = ^{𝑦0𝑘𝑛∗𝑎∗𝑡}_𝐻𝑢 (Kn)...(2,27) H ^α ⁼^𝐻𝑢_𝑛 ...(2,28) Dengan syarat, Ha > ^𝐻

𝑛

Dimana:

(19)

H = Gaya lateral diijinkan (kN) β = Koefisien tana kohesif Kh = Modulus subgrade (kN/m3) d = diameter tiang (m)

Hu = Gaya lateral ultimit (kN)

L = panjang tiang tertanama tanah (m n = jumlah tiang

f. Dimensi Pile Cap Kontrol Gaya Geser 1

Pada arah pada tegangan geser satu arah hanya terjadi pada satu sisi, sehingga diperhitungkan terhadapdaya dukung tiang pancang pada satu sisi saja. Untuk menetukan gaya yang bekerja pada penampang kritis digunakan persamaan sebagai berikut :

Vu = σ . L . σ’ (kN)...(2.29) Menentukan tegangan yang terjadi pada pile digunakan persamaan berikut:

𝜎 = ^𝑃_𝐴 (Kn/m²)...(2.30) Menentukan daerah pembebanan yang diperhitungkan untuk geser 1 arah maka digunakanpersamaan sebagai berikut :

𝜎′= L –(^𝐿₂ + 𝐿𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚 2 + 𝐿

2 +𝑑 )...(2,31) Menentukan tebal efektif pile cap digunakan persamaan sebagai berikut :

d = h – p...(2.31) dimana :

p = beban vertikal (kN) A = luas pile cap (m) L = lebar pile cap d = tebal efektif pile cap h = Tebal pile cap

P = penutup beton atau selimut beton (mm)

(20)

Untuk menentukan besaran tegangan yang dapat ditahan oleh beton digunakan persamaan sebagai berikut :

𝜙𝑣𝐶 = 𝜙C _𝑏¹ ⋅ √𝑓𝑐 ⋅ B ⋅ d...(2,32) Dimana:

f’c = mutu beton (MPa) B = lebar pile cap

d = tebal efektif pile cap

Kontrol Gaya Geser 2 Arah

Perhitungan gaya geser dua arah bertujuan untuk mengetahui apakah tebal pile cap cukup untuk menahan beban terpusat yang terjadi. Tegangan geser pada pile cap terjadi disekitar beban terpusat (bidang kritis). Untuk menentukan gaya geser yang bekerja pada penampang kritis tersebutdapat digunakan persamaan sebagai berikut :

Vu = σ ( 𝐿² - 𝐵′² )...(2.33) Untuk menentukan lebar penampang kritisndigunakan persamaan sebagai berikut :

𝐵^′ ⁼Lebar kolom + 2 ( ₂¹ ) d...(2,34) Dimana:

Vu = Gaya geser 2 arah yang terjadi L = lebar pile cap

B’ = lebar penampang kritis d = tebal efektif pile cap

Untuk menentukan besaran tegangan yang dapat ditahan oleh beton ditentukan berdasarkan nilai Vc yang terkecil maka digunakan persamaan-persamaan sebagai berikut :

vc = ( 1 + _𝐵𝑐² )^{√𝑓𝑐𝑓∗𝑏𝑜∗𝑑}₆ ...(2,35) vc = ¹₃ √𝑓ʹ 𝐶∗𝑏∗𝑑...(2,36) Bc = ^𝑑𝑘_𝑏𝑘 ...(2,37)

(21)

𝐵𝑜 = 4 ⋅ 𝐵^′...(2.38)

Dimana:

Fc’ = mutu beton

bo = keliling penampang kritis bk = Panjang kolom

ak = lebar kolom

d = tinggi efektif pile cap B’ = lebar penampang kritis

𝝓 V = 𝝓 . Vc (kN)...(2.39)

Dengan syarat: 𝝓 Vc > Vu g. Perhitungan Tulangan

Menentukan lebar penampang kritis (B’) digunakan persamaan sebagai berikut:

Bʹ = ^𝐿

2 – Lebar kolom ...(2,40) Menentukan berat pile cap dengan menggunakan persamaan sebagai

berikut:

qʹ = L.h.𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 (kNm)...(2,41) Mu = 2 ( ^𝐷₄ ) (s) - ¹₂ * q 1 * R²...(2,42) 𝜙𝑀𝑛 = 𝜙𝐴5 ⋅ 𝑓𝑦 ⋅ (𝑑 − ¹

2 * a ) ...(2,43) a = ^{𝐴𝑠∗𝑓𝑦}

0,85∗𝑓𝑐∗𝑏...(2,44) Untuk menentukan banyaknya jumlah tulangan yang dipakai pada pile cap makan digunakan persamaan sebagai berikut :

L

s ...(2,45) Dengan ,

L = lebar pile cap S = Jarak tulangan

(22)

As = ¹

4 π * D²* n ...(2,46) Dimana:

D = diameter tulangan N = jumlah tulangan

a = ^{𝐴𝑠∗𝑓𝑦}

0,85∗𝑓𝑐∗𝑏 ...(2,47) Untuk menentukan momen nominal pada tulangan pile cap digunakan persamaan sebagai berikut :

Mn = ^𝐴𝑠

𝑓𝑦 * ( d - ¹

2 * q ) ...(2,48) Dengan Syarat; Mn>Mu

2.2.5 Fondasi sumuran

Fondasi sumuran adalah suatu bentuk peralihan anatara fondasi dangkal dan fondasi tiang. Fondasi ini juga digunakan apabla tanah dasar terletak pada kedalaman yang relative dalam. Jenis fondasi dalam yang di cor ditempat dengan menggunakan komponen beton dan batu belah sebagai pengisiannya.

pada umumnya pondasi sumuran ini terbuat dari betin bertulang atau beton pracetak, yang umum digunakan pada pekerejaan jembatan di Indonesia adalah dari silinder beton bertulang dengan diameter 20 cm, 300 cm, dan 450 cm. Adapun persyaratan Fondasi sumuran yaitu :

- Daya dukung fondasi harus lebih besar dari pada beban yang di pikul oleh fondasi tersebut.

- penurunan yang terjadi harus sesuai dengan batas yang diijinkan (toleransi) yaitu” (2,54 cm )

kapasitas dukung fondasi sumuran adalah julah dari tahanan gesek dinding dan tanah dasar sama dengan fondasi tiang.

Fondasi sumuran mendukung beban vertikal dengan mengendalikan antara lain:

1. Tahanan gesek dinding

2. Tahanan dukung ujung bila tanah dasar berupa pasir padat 3. Kombinasi dari keduanya.

(23)

Gambar 2.6 Fondasi Sumuran

sumber : https://dpupkp.bantulkab.go.id/berita/272-pondasi-sumuran

Beberapa perumusan sebagai perhitungan terhadap fondasi sumuran meliputi : h. Menghitung Kapasitas Tekan dan Kapasitas Tarik Sumuran

Pada perhitungan tahanan ujung ijin fondasi sumuran ini digunakan metode Berezantzev,dengan persamaan sebagai berikut:

Menentukan nilai koefisien Bk dengan grafik (Berezantzev, 1965)

Df/B...(2.49) Dimana :

Df = Kedalaman Dasar Fondasi (m) B = Lebar Fondasi (m)

Mencari nilai 𝜑 pada ujung sumuran

N =^𝑄𝑐

4...(2,50) Dimana :

N = Nilai N-SPT (kg/cm²)

QC = Kapasitas Tahanan Ujung (kg/cm³)

Grafik hubungan 𝜑 dengan N-SPT didapat 𝜑, karena dianggap penurunan fondasi (settlement) yang terjadi adalah maksimum ( 1 inch = 2,54 cm) maka nilai S/B = 0,2 .

(24)

Qa=𝛾.B.(Bk)...(2.51) Dimana :

Qa = Kapasitas Tahanan Ujung Ijin (kN/m²) 𝛾 = Berat Isi Tanah

(kN/m²) B = Lebar Fondasi (m)

Bk = Koefisien Berezantzev

𝑄𝑏1𝑎=𝑄𝑎⋅(𝑆𝑚𝑎𝑘𝑠/0,2)𝐴⋅𝑏 ………...(2.52) Dimana :

Qb1a =Kapasitas Tahanan Suatu Sumuran (kN/m²) Smaks = 1’ = 0.0254 m

B = Lebar Fondasi (m) A.b = Luas penampang

menghitung nilai fs

fs = QC/200...(2.53) Dimana :

fs = Faktor gesekan antara sumuran dengan Tanah (kN/m²) QC = Kapasitas tahanan ujung (kg/cm²) diubah ke (kN/m²) mencari keliling sumuran

K = 𝜋 . d ...(2.54)

Dimana :

K = keliling sumuran (m) d = Diameter sumuran (m)

mencari luas penampang

Ab = ¹/4 . 𝜋 . d² ...(2.55) Dimana :

Ab = Luas penampang Fondasi (m²)

(25)

𝜋 =²²

7

d = Diameter Fondasi (m)

menghitung Berat Sumuran

W = ¹/4 . π . B² . Df. 𝛾beton...(2.56) Wsumuran = Berat Sumuran (kN)

π = ²²

7

Df = kedalam Dasar fondasi (m) B = Lebar Fondasi (m)

𝛾beton = Berat isi beton (kN/m³)

menghitung Po

Po = (Df 𝛾)/2...(2.57) Dimana :

Po = Tekanan overburden (kN/m²)

𝛾 = berat isi tanah (kN/m³) Menghitung nilai qs

Qs = fs. K . hi...(2.58) Dimana,

Qs = Kapasitas Tahanan Gesek (kN)

fs = Faktor Gesekan Antara Sumuran dengan Tanah (kN/m2 ) K = Keliling Penampang (m)

hi = tinggi sumuran (m)

menghitung nilai Qs total

Qs total = Qs1 + Qs2 + Qs3...(2.59) Dimana :

Qs total = kapasitas tahanan suatu sumuran

menghitung kapasitas suatu sumuran

Oa = Ob + ( 𝑄𝑠𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙−𝑊𝑠𝑢𝑚𝑢𝑟𝑎𝑛

𝑆𝐹 )...(2,60)

(26)

Dimana :

Qa = Kapasitas ijin sumuran (kN/m²)

Qb = Kapasitas tahanan ujung sumuran (kN/m²) Qstotal = kapasitas tahanan gesek total (kN)

Wsumuran = Berat sumuran (kN)

menghitung jumlah sumuran n = ^𝑝

𝑄𝑎 ...(2,61) Dimana:

n = jumlah sumuran

P = beban terpusat (kN)

Qa = kapasitas ijin sumuran (kN/m²)

Kontrol sumuran

Qu = P + (B. L) x ((h1 . 𝛾tanah) + (h2. 𝛾beton))...(2.62) Dimana :

Qu = kapasitas tahanan ultimate (kN/m²) P = Beban terpusat (kN) B = lebar pile cap (m) L = Panjang pile cap (m)

h1 = jarak permukaan tanah ke permukaan pile cap (m) h2 = Tinggi pile cap (m)

𝛾tanah = Berat isi tanah (kN/m³) 𝛾beton = Berat isi beton (kN/m³) control jumlah sumuran

Qu/Qa ...(2.63) Dimana :

Qu = Kapasitas tahanan ultimate (kN/m²) Qa = Kapasitas ijin sumuran (kN/m²) menghitung 𝜎 eksentris pada dasar poer 𝜎 eks = ^𝑄𝑢

∑𝐴𝑏 + ^6∗𝑀

𝐵2∗𝐿...(2,64)

(27)

Dimana :

Qu = kapasitas tahanan ultimate (kN/m²) Ab = Luas penampang Fondasi (m²)

M = Momen (kNm)

L = Panjang poer (m)

B = Lebar poer (m)

Keterangan ;hasil penjumlahan akan didapatkan nilai 𝜎 maksimum, sementara hasil pengurangan akan didapatkan 𝜎 minimum.

i. Menghitung Kapasitas lateral fondasi sumuran Menentukan nilai Ka

Ka = Tg²(45^∘ - 𝜑

⁄2 )...(2,65) Dimana :

Ka = Tegangan tanah aktif 𝜑 = sudut gesek dalam Menentukan nilai Kp

Kp = Tg² (45^∘ - 𝜑

⁄2 )...(2,66) Dimana :

Kp = Tegangan tanah pasif 𝜑 = Sudut gesek dalam

Mencari Gaya Horizontal (Ea)

MA = Ka . 𝛾tanah . Adigram . L...(2.67) Dimana :

MA = Momen A (kNm)

K = Tegangan tanah aktif 𝛾tanah = Berat isi tanah (kN/m³) Adigram = Luas Diagram (m²) L = Jarak lengan ke A (m)

menghitung Ma

∑𝑀𝑎 = M + ∑𝑀𝐴 + (H.h)...(2.68)

(28)

Dimana :

M = Momen (kNm)

∑𝑀𝑎 = Jumlah Momen A (kNm) H = Gaya Horizontal (kN) h = Kedalaman Fondasi (m) mencari gaya horizontal (Ep)

MH = Kp . 𝛾𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ . Adigram . L...(2.69) Dimana:

MH = Momen H (kNm)

Kp = Tegangan tanah pasif 𝛾tanah = Berat isi tanah (kN/m³) L = Jarak lengan ke A (m)

menghitung Mp

∑Mp = ((P + Wsumuran) L/2) + ∑𝑀𝐻...(2.70) Dimana :

P = Beban terpusat (kN) Wsumuran = Berat Sumuran (kN) L = Lebar fondasi (m)

∑𝑀𝐻 = Jumlah Momen H (kNm)

Kontrol Fondasi

SF = ^∑𝑚𝑝

∑𝑚𝑔 ...(2,71) Dimana :

SF = Faktor Keamanan (>1,5)

∑Mp = Momen p (kNm)

∑Ma = Momen a (kNm)

j. Menghitung Penulangan Poer/telapak X1= ^𝛔𝟏

𝛔𝟏+𝛔𝟑 x B ...(2,72) Dimana :

X1 = Jarak X1 (m)

(29)

𝜎1 = Interpolasi Antara nilai 𝜎 minimum dan 𝜎 maksimum (kN/m²) 𝜎2 = 𝜎 maksimum (kN/m²)

B = Lebar fondasi (m)

X2 = B/2 – X1...(2.73) Dimana :

X2 = Jarak X2 (m) B= Lebar fondasi (m) X1= Jarak X1 (m)

Y1 = √( 𝐵 2⁄ )2 - x2²...(2,74) Dimana :

Y1 = Jarak Y1 (m) B = Lebar fondasi (m) X2 = Jarak X2 (m)

𝛼 = arc cos ^𝑥2

0,5∗𝐵...(2,75) Dimana :

𝛼 = Sudut Tembereng X2 = Jarak X2 (m) B = Lebar Fondasi (m)

Mencari luas Tembereng Atembereng = ^𝛼

360∘ * Ab – ½ * X2 * Y1...(2,76) Dimana :

Atembereng = Luas Tembereng

𝛼 = Sudut tembereng

Ab = Luas Penampang Fondasi (m²)

X2 = Jarak X2 (m)

Y1 = Jarak Y1 (m) menghitung Gaya geser fondasi

Vu = 𝛼 𝑚𝑎𝑘𝑠 . 𝐴𝑡𝑒𝑚𝑏𝑒𝑟𝑒𝑛𝑔...(2.77)

(30)

Dimana :

Vu = Gaya geser Ultimate (kN) 𝜎𝑚𝑎𝑘𝑠 = Tegangan maksimum (kN/m²) Atembereng = Luas tembereng (m²)

menghitung kuat geser beton

d = B – ds - ∅...(2.78) Dimana :

d = Tinggi Efektif Pile Cap (mm) B = Tinggi Pile Cap (mm)

Ds = Jarak tepi ke tulangan (mm)

∅ = Diameter Tulangan (mm)

Vc = 1/6 * √fc * bw * d...(2,79) Dimana :

Vc = Kuat geser nominal (kN) fc = Mutu Beton (MPa) bw = Lebar Pile Cap (mm)

d = Tinggi efektif Pile Cap (mm)

∅𝑉𝑐 = 0,6 . 𝑉𝑐………...(2.80) Dimana :

∅ = 0,6

Vc = Kuat geser nominal (kN)

menghitung penulangan Pile Cap

V = 𝜎𝑚𝑎𝑘𝑠 . 𝐴𝑏...(2.81) Dimana :

V = Tegangan geser beton (kN) 𝜎𝑚𝑎𝑘𝑠 = Tegangan maksimum (kN/m²) Ab = Luas penampang fondasi (m²)

(31)

Mu = 0,75 . V...(2.82) Dimana :

Mu = Tegangan yang dapat ditahan (kN) V = Tegangan geser beton (kN)

Mn1P = ^𝑀𝑢

0,8 ...(2,83) Dimana :

Mn1P = Kekuatan Nominal (kN)

Mu = Momen yang didapatkan ditahan (kN)

Rn1P = ^{𝑀𝑛1𝑝}

𝑏∗𝑑^2...(2,84) Dimana :

Rn1P = Koefisien Tahanan (N/mm²) Mn1P = Kekuatan Nominal (N) b = Lebar Pile Cap (mm)

d = Tinggi efektif pile cap (mm)

m = ^𝑓𝑦

0,85 𝑓𝑐 ...(2,85) 𝜌 = 1

⁄𝑚 * (1 - √1 - ^{2∗𝑚∗𝑅𝑛1𝑝}_𝑓𝑦 )...(2,86) Dimana :

𝜌 = Rasio penulangan

Rn1p = Koefisien tahanan (N/mm²) fy = Tegangan leleh baja (MPa) Dengan,

𝜌min = ^1,4

𝑓𝑦 ...(2,87) Dimana :

𝜌min = Rasio Penulangan minimum fy = Tegangan leleh baja (MPa)

(32)

As = 𝜌 . 𝑏 . 𝑑...(2.88) Dimana :

As = Luas penulangan (mm²)

𝜌 = Rasio penulangan ( Digunakan rasio penulagan terbesar ) b = Tinggi Pile Cap (mm)

kebutuhan tulangan pile cap

n = ^𝐴𝑠

𝐴𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 ...(2,89) Dimana,

n = Jumlah Tulangan As = Luas penulangan (mm²)

Atulangan = Luas tulangan (¹/4 . π . d² ) (mm²) Jarak Tulangan

S = ^𝐵

𝑛−1 ... (2,90)

Dimana,

S = Jarak tulangan (mm) B = Tinggi pile cap (mm) n = Jumlah tulangan

Kebutuhan tulangan fondasi n = ^{0,5 % 𝐴𝑏}

𝐴𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 ...(2,91) Dimana,

n = Jumlah tulangan

Ab = Luas penampang Fondasi (mm²) Atulangan = Luas tulangan (¹/4 . π . d² ) (mm²)

Kebutuhan tulangan kolom N = ^{0,1 % ∗ 𝐴}

𝐴𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 ...(2,92)

(33)

Dimana,

N = Jumlah tulangan

Akolom = Luasan penampang kolom ( b x h ) (mm²)

Atulangan = Luas tulangan (1/4 *π * d²) ( mm²)