UMUM
Kali ini saya akan memberikan sedikit penjelasan mengenai jenis-jenis pondasi. Pondasi pada bangunan merupakan bagian inti atau bagian utama dari suatu banguan. Pondasi dapat digolongan menjadi 2 golongan yaitu :
a.
Pondasi dangkal, yaitu pondasi yang mendukung beban secara langsung, umumnya mempunyai kedalaman D/B 1 tetapi bisa lebih. Pondasi dangkal meliputi pondasi telapak, pondasi rakit (mats) dan pondasi memanjang.
b.
Pondasi dalam, yaitu pondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batu yang terletak relatif jauh dari permukaan. Umumnya mempunyai kedalaman D/B 1 dan meliputi pondasi sumuran dan pondasi tiang pancang.
Beberapa contoh tipe pondasi adalah sebagai berikut :
1.
Fondasi telapak, yaitu pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom.
2.
Pondasi memanjang, yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung dinding memanjang atau sederatan kolom yang letaknya berdekatan.
3.
Pondasi rakit (mats foundation), yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung bangunan yang terletak pada tanah lunak.
4.
Pondasi sumuran (pier foundation), yaitu merupakan bentuk peralihan dari pondasi dangkal dan pondasi tiang. Digunakan bila tanah dasar yang kuat terletak relatif dalam.
5.
Pondasi tiang (pile foundation) berdiameter kecil dan panjang dibanding pondasi sumuran, digunakan bila tanah pondasi pada kedalaman yang normal tidak mampu mendukung beban dan tanah keras terletak sangat dalam.
PEMILIHAN BENTUK PONDASI
Dalam memilih dan merancang suatu pondasi perlu diperhatikan hal-hal berikut ini :
1.
Maksud pembuatan bangunan, umur pemakaian, jenis konstruksi, properties tanah, metode pelaksanannya dan biaya konstruksi.
2.
Kebutuhan-kebutuhan pemilik.
3.
Perencanaannya memastikan bahwa hal itu tidak menurunkan mutu lingkungan dan memakai faktor keamanan yang menghasilkan suatu tingkat resiko yang dapat diterima oleh masyarakat, pemilik dan perekayasa.
Untuk pertimbangan terhadap keruntuhan geser dan penurunan yang berlebihan, maka perlu dipenuhi dua kriteria yaitu kriteria stabilitas dan kriteria penurunan. Persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi dalam perancangan pondasi adalah :
1.
Faktor aman terhadap keruntuhan akibat terlampauinya daya dukung harus dipenuhi dan pada umumnya digunakan faktor keamanan 3.
2.
Penurunan pondasi harus masih dalam batas-batas nilai yang ditoleransikan. Khusus penurunan yang tak seragam (differential settlement) harus dipastikan tidak mengakibatkan kerusakan pada struktur.
TIPE-TIPE KERUNTUHAN PONDASI
Tipe keruntuhan pondasi pada saat pembebanan sampai mencapai kerutuhan dapat digolongkan dalam tiga fase, yaitu :
1. Fase I.
Saat awal penerapan bebannya, tanah di bawah pondasi turun diikuti oleh deformasi tanah secara lateral dan vertikal ke bawah. Besarnya penurunan tergantung pada besar-kecilnya beban yang diterapkan. Dalam keadaan ini kondisi tanah elastis. Massa tanah yang terletak di bawah pondasi mengalami kompressi yang mengakibatkan kenaikan kuat geser tanah dengan demikian menambah daya dukungnya.
2. Fase II
Pada penambahan beban selanjutnya, gerakan tanah pada kedudukan elastis dimulai dari tepi pondasi, dan kemudian dengan bertambahnya beban, zona lateral menjadi semakin nyata yang diikuti oleh retak-retak lokal dan geseran tanah di sekeliling tepi pondasinya. Zona plastis, kuat geser tanah sepenuhnya berkembang untuk menahan bebannya.
3. Fase III
Fase ini ditandai oleh kecepatan deformasi yang semakin bertambah seiring dengan penambahan beban. Deformasi tersebut diikuti oleh gerakan tanah ke arah luar yang diikuti oleh mengembangnya permukaan tanah, dan kemudian, tanah pendukung pondasi mengalami keruntuhan dengan bidang runtuh yang berbentuk lengkung dan garis yang disebut bidang geser radial dan bidang geser linier.
Gambar 3.1. Fase-fase keruntuhan
PONDASI TIANG PANCANG
Pemakaian tiang pancang dipergunakan pada pondasi bangunan dimana tanah dasar untuk bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capasity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras untuk memikul berat bangunan dan bebannya terletak sangat dalam. Pondasi tiang pancang ini berfungsi untuk memindahkan atau mentransferkan beban-beban dari konstruksi diatasnya (upper struktur) ke lapisan tanah keras.
1. Penggolongan Menurut Cara Pemindahan Beban
Menurut cara pemindahan beban, tiang pancang dibagi atas 2 :
a. Point bearing pile (end bearing pile)
Tiang pancang dengan tahanan ujung, tiang ini meneruskan beban melalui tahanan ujung ke lapisan tanah keras.
b. Friction pile
Tiang ini meneruskan beban ke tanah melalui gesekan kulit (skin friction).
2. Penggolongan Menurut Bahan
Berdasarkan bahan yang digunakan, tiang pancang dibagi atas empat bagian :
1.
Tiang pancang kayu
2.
Tiang Pancang Beton
-
Precast reinforced concrete pile, yang penampangnya dapat berupa lingkaran, segiempat dan segi delapan.
-
Precast Prestressed Concrete Pile
-
Cast in Place
3.
Tiang Pancang Baja, yang dapat berupa ‘H’ pile dan Pipe pile.
4.
Tiang Pancang Komposit, yang dapat berupa komposit kayu-beton dan baja-beton.
PERHITUNGAN TIANG PANCANG
01. END BEARING PILE
Tiang pancang ini dipancang sampai pada lapisan tanah keras yang mampu memikul beban dan dihitung berdasarkan tahanan ujung (end bearing pile). Lapisan tanah keras ini dapat merupakan lempung keras atau batu-batuan keras. Hal yang penting untuk diperhatikan adalah :
1.
Bila lapisan tanah keras tersebut terdiri dari batuan keras maka penentuan daya dukung tiang akan tergantung pada kekuatan bahan tiang itu sendiri.
2.
Bila lapisan tanah keras tersebut terdiri dari lapisan pasir maka daya dukung tiang tersebut akan sangat tergantung pada sifat-sifat lapisan pasir tersebut, terutama kepadatan lapisan pasir ini.
Untuk menaksir gaya perlawanan lapisan tanah keras terhadap ujung tiang, cara yang banyak dilakukan di Indonesia, Belanda maupun di Eropa ialah dengan alat sondir. Dengan alat sondir kita dapat menentukan sampai berapa dalam tiang harus dipancangkan dan berapa daya dukung lapisan keras tersebut terhadap ujung tiang.
KEMAMPUAN TIANG
a.
Terhadap Kekuatan Tiang
Ptiang = sbahan x Atiang
dimana :
Ptiang
= kekuatan yang diizinkan pada tiang pancang ( kg )
sbahan
= tegangan tekan izin bahan tiang (kg/cm2)
Atiang
= luas penampang tiang pancang ( cm2 )
b.
Terhadap Kekuatan Tanah
1.
Berdasarkan Konus
Qtiang
= Atiang x P/3
dimana :
Qtiang
= daya dukung keseimbangantiang ( kg )
P
= nilai konus dari hasil sondir (kg/cm2 )
3
= Faktor Keamanan
Nilai konus yang dipakai untuk menentukan daya dukung tiang ini sebaiknya diambil rata-rata dari nilai konus pada kedalaman :
4d diatas ujung bawah tiang
4d dibawah ujung tiang, dimana “ d “ adalah diameter tiang
2.
Berdasarkan Rumus Terzaghi
Qtiang = Atiang x q/3
dimana :
Qtiang
= daya dukung keseimbangan tiang (kg)
Atiang
= luas penampang tiang (cm2 )
q
= daya dukung keseimbangan tanah (kg/cm2)
3
= faktor keamanan
02.FRICTION PILE
Bila lapisan tanah keras letaknya sangat dalam sehingga pemancangan tiang sampai lapisan tanah keras sukar dilaksanakan, maka daya dukungnya dapat dihitung berdasarkan daya lekatan tiang dengan tanah (cleef). Besarnya gaya lekatan antara tiang dengan tanah dapat diukur dengan percobaan sondir dengan memakai alat bikonus. Alat bikonus ini selain dapat mengukur perlawanan ujung, juga dapat pula mengukur gaya lekatan antara konus dengan tanah. Gaya ini disebut hambatan pelekat dan dalam grafik biasanya harga-harganya dijumlahkan sehingga diperoleh jumlah hambatan pelakat, yaitu jumlah pelekatan permukaan tanah sampai pada kedalaman yang bersangkutan.
KEMAMPUAN TIANG
1. Berdasarkan Hasil Sondir
Qtiang = O x L x c/5
dimana :
Qtiang
= daya dukung tiang (kg)
L
= keliling tiang yang masuk ke dalam tanah (cm)
c
= harga cleff rata-rata (kg/cm2)
5
= angka keamanan
2. Secara Teoritis dengan Perumusan :
Qtiang = c.Nc.A + k.c.O.l
dimana :
Qtiang
= daya dukung tiang
A
= luas penampang tiang pancang
L
= keliling tiang
c
= kekuatan geser tanah (indrained)
Nc
= faktor daya dukung
k
= nilai perbandingan antar gaya pelekatan dengan kekuatan geser tanah.
03. END BEARING AND FRICTION PILE
Jika kita memancang tiang sampai ke tanah keras melalui lapisan lempung, maka daya dukungnya dapat diperhitungkan berdasarkan tahanan ujung (end beraing) dan cleef (friction pile) serta juga dapat diperhitungkan terhadap kekuatan bahan tiang pancang.
Gambar 3.2. Sketsa tiang pancang
KEMAMPUAN TIANG
a. Terhadap Kekuatan Bahan Tiang
Ptiang = Bahan . Atiang
dimana :
Ptiang
= kekuatan yang diijinkan pada tiang poancang (kg)
sbahan
= tegangan tekan ijin bahan tiang (kg/cm2)
A
= luas penampang tiang pancang ( cm2 )
b. Terhadap Kekuatan Tanah
1.
Beban Sementara
Qtiang = (Atiang.P)/2 + (O.l.c)/5
2.
Beban Tetap / Statis
Qtiang = Atiang.P/3 + O.l.c/5
3.
Beban Dinamis
Qtiang = Atiang.P/5 + O.l.c/8
dimana :
Qtiang
= daya dukung keseimbangan tiang (kg)
P
= nilai konus dari hasil sondir (kg/cm2 )
O
= keliling tiang pancang (cm)]
l
= panjang tiang pancang yang berada dsa;lam tanah (cm)
c
= harga cleef rata-rata (kg/cm2 )
Beban yang dapat dipikul tiang adalah : N Ptiang dan N Qtiang
04. TIANG PANCANG KELOMPOK (PILE GROUP)
Diatas pile group biasanya idiletakkan suatu poer (footing) untuk mempersatukan kelompok tiang tersebut. Dalam perhitungan, poer dianggap/dibuat kaku sempurna sehingga :
Apabila beban yang berkerja pada kelompok tiang tersebut menimbulkan penurunan maka setelah penurunan, poer tetap merupakan bidang datar.
Gaya-gaya yang bekerja pada tiang berbanding lurus dengan penurunan tiang-tiang tersebut.
Jarak antara tiang-tiang dalam kelompok disyaratkan S 2.5 D atau S 3D, dimana S adalah jarak masing-masing tiang dalam kelompok (Spacing) dan D adalah diameter tiang.
Gambar 3.3. Jarak tiang-tiang dalam suatu kelompok tiang
Biasanya disyaratkan jarak antara dua tiang dalam kelompok tiang adalah minimum 0.6 m dan maksimum 2 m.
A. KELOMPOK TIANG PANCANG YANG MENRIMA BEBAN NORMAL SENTRIS
Dalam hal ini beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang adalah :
N = V/n
dmana :
N
= beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang
V
=
resultante gaya-gaya normal yang bekerja secara sentris
n
=
jumlah tiang pancang
Gambar 3.4. Sketsa kelompok tiang
B. KELOMPOK TIANG PANCANG YANG MENRIMA BEBAN NORMAL EKSENTRIS
Beban normal eksentrisitas dapat diganti menjadi beban normal sentris ditambah dengan momen.
1.
Akibat beban normal sentris
Pv = V/n
2.
Akibat beban momen karena poer dianggap kaku sempurna maka momen dibagikan ke tiang-tiang pancang yang letaknya terjauh dari titik berat kelompoknya akan menerima beban yang maksimum atau minimum.
P2 : P1 = X2 : X1
P2 = X2 . P1/X1
Gambar 3.5. Sketsa kelompok tiang
analog :
P3 = X3 . P1/X1
P4 = X4 . P1/X1
M
= P1X1 + P2X2 + P3X3 + P4X4
= P1X1 + P1X22/X1 + P1X32/X1 + P1X42/X1
= (P1/X1 ).( X12 + X22 + X32 + X42 ) = ( P1/X1 ).X2
P1
= M . X1/x2
diterima oleh dua tiang karena dalam hal ini pada baris 1 dalam arah Y ada 2 buah tiang.
Sehingga untuk satu tiang :
P1 = (M . X1) / (2X2)
Secara umum beban maksimum yang diterima oleh tiang pancang yang letaknya terjauh adalah :
PM = Mx max / (ny x2)
Jadi total beban maksimum yang diterima oleh tiang pancang adalah :
Pmax = Pv + Pm
Pmax = V/n Mx max / ny.x2
dimana :
Pmax
= beban maksimum yang diterima tiang pancang
V
= jumlah total beban-beban vertikal/normal
N
= jumlah tiang pancang
M
= momen yang bekerja pada kelompok tiang tersebut
ny
= jumlah tiang dalam satu baris pada arah sumbu y (tegak bidang momen)
X2
= jumlah kuadrat jarak tiang-tiang ke pusat berat kelompok tiang
C. KELOMPOK TIANG YANG MENERIMA BEBAN NORMAL SENTRIS DAN MOMEN YANG BEKERJA PADA DUA ARAH
Gambar 3.6. Kelompok tiang dengan beban normal sentris dan momen yang bekerja pada dua arah
Pmax = V/n (My Xmax)/(ny x2) (Mx Ymax)/(nx y2)
dimana :
Pmax
= beban maksimum yang diterima tiang pancang
V
= jumlah total beban normal
Mx
= momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu x
My
= momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu y
n
= jumlah tiang pancang dalam kelompok (pile group)
Xmax
= absis terjauh tiang pancang terhadap titik berat kelompok
Ymax
= ordinat terjauh tiang pancang terhadap titik berat kelompok
ny
= jumlah tiang pancang dalam satu baris dalam arah sumbu y
nx
= jumlah tiang pancang dalam satu baris dalam arah sumbu x
X2
= jumlah kuadrat absis-absis tiang pancang.
Y2 = Jumlah kuadrat ordinat-ordinat tiang pancang.
DAYA DUKUNG KELOMPOK TIANG (PILE GROUP)
Tiang pancang dalam kelompok (pile group) menurut cara pemindahan beban ke tanah dapat dibagi dalam 2 bagian yaitu :
a.
Kelompok Tiang Yang Terdiri dari “ Point Bearing Pile”
Tiang-tiang pancang dalam kelompok ini dipancang sampai mencapai tanah keras sehingga perhitungan daya dukung tiang ini berdasarkan pada tahanan ujung (end bearing). Dalam hal seperti ini maka kemampuan tiang dalam kelompok tiang adalah sama dengan kemampuan tiang yang berdiri sendiri dikalikan dengan banyaknya tiang.
Qpg = n . Qs
dimana :
Qpg
= daya dukung kelompok tyiang (pile group)
Qs
= daya dukung yang berdiri sendfiri (single pile)
n
= banyaknya tiang pancang
b.
Kelompok Tiang Yang Tediri Dari Friction Pile
Tiang–tiang dalam kelompok ini tidak dipancang sampai mencapai tanah keras oleh karena lapisan tanah keras letaknya terlalu dalam sehingga pemancangan tiang sampai lapisan tanah keras tersebut tidak mungkin atau sukar pelaksanaannya. Jika kelompok tiang ini dipancang dalam lapisan lempung atau lanau yang kemungkinan harga konusnya sama dengan nol, maka daya dukung kelompok tiang pancang dihitung berdasarkan cleef dan konus. Untuk menghitung daya dukung kelompok tiang atau pile group berdasarkan cleef dan konus ada bebarapa perumusan, antara lain :
1.
Berdasarkan Perhitungan Daya Dukung Tanah Direktorat Jenderal Bina Marga Dept. PUTL
a.
Tekanan maksimum yang dapat ditahan pada dasar kelompk tiang
b.
Perlawanan geser (shear resistance) pada permukaan luar keliling kelompok tiang tersebut. Daya dukung keseimbangannya adalah :
Qt = C . Nc . A + 2 (B+Y) l . c
Daya dukung kelompok tiang yang diijinkan adalah :
Qpg = Qt/3 = 1/3.(C.Nc.A + 2(B+Y)l.c)
dimana :
Qpg
= daya dukung yang diijinkan pada kelompok tiang
Qt
= keseimbangan pada kelompok tiang
3
= faktor keamanan
c
= kekuatan geser tanah (indrained)
Nc
= faktor daya dukung tanah …. menurut Skempton
A
= luas kelompok tiang B x Y
B
= lebar kelompok tiang pancang
Y
= panjang kelompok tiang–pancang
l
= dalam tiang pancang
Daya dukung kelompok tiang dapat juga dihitung berdasarkan beban yang diijinkan diatas satu tiang .
Qpg = n . Qa
dimana :
Qpg
= daya dukung yang diijinkan pada kelompok tiang pancang
n
= jumlah tiang pancang
Qa
= beban yang diijunkan pada satu tiang pancang
2.
Berdasarkan Efisiensi Kelompok Tiang Pancang (Pile Group)
disyaratkan :
s (1.57d.m.n)/(m + n – 2)
dimana :
s
=
jarak antara tiang (as–as)
d
=
diameter tiang pancang
m
=
banyaknya baris
n
= jumlah tiang pancang per baris
Gambar 3.7. Kelompok tiang
Efisiensi satu tiang dalam keompok dapat dihitung sebagai berikut :
Eff. N = 1 -
dimana :
= arc tan d/s ……. ( Derajat )
Demikian Penjelasan saya mengenai Jenis-jenis Pondasi Bangunan. Semoga bermanfaat bagi yang membacanya. Syalom, Terimakasih.
