BAB I

2Rekayasa Fondasi I13Bab I Pendahuluan

BAB I

PENDAHULUAN

A. Umum

Bangunan sipil, secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu struktur atas dan struktur bawah. Struktur atas, merupakan bagian bangunan yang pada umumnya terletak di atas tanah. Pada bangunan gedung bagian ini meliputi atap, portal, lantai dan dinding. Sedangkan struktur bawah merupakan bagian yang terletak di bawah tanah, bagian ini sering disebut fondasi, walaupun terkadang ada struktur lainya. Buku Rekayasa Fondasi I ini secara khusus membahas tentang fondasi, terutama fondasi dangkal, sedangkan fondasi dalam akan dibahas dalam Rekayasa Fondasi II.

Fondasi adalah bagian bangunan yang berfungsi meneruskan dan mendistribusikan beban-beban bangunan ke tanah. Beban kolom atau beban lainya harus didistribusikan ke tanah dengan luasan yang lebih besar. Hal ini dikarenakan kuat bahan kolom (beton) jauh lebih besar dari tanah, sehingga untuk mendukung beban yang sama diperlukan luasan tampang yang lebih besar. Jadi keberadaan fondasi diperlukan untuk mendapatkan luas kontak kolom dan tanah yang lebih besar.

Beban-beban yang bekerja pada fondasi berasal dari beban-beban yang bekerja pada bangunan. Pada umumnya beban-beban tersebut dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis.

1) Beban mati, DL (dead load), merupakan berat sendiri bangunan yang antara lain: berat sendiri atap, dinding, kolom, balok, lantai dan beban-beban lainya. Beban mati ini akan selalu ada pada suatu bangunan dan akurasi hitungan besarnya beban mati mudah dihitung.

2) Beban hidup, LL (live load), merupakan beban bangunan yang dapat berpindah atau dipindahkan. Beban ini antara lain: beban manusia, perabotan dan yang lainya. Pada suatu bangunan beban hidup ini akan selalu ada walaupun besarnya dari waktu ke waktu bisa berubah. Pada perancangan bangunan besarnya beban hidup didasarkan pada peraturan pembebanan yang berlaku dan disesuaikan dengan jenis bangunannya.

3) Beban angin, W (Win), besanya beban angin ini tergantung dengan besarnya tekanan angin di daerah tersebut maupun luas bangunan.

4) Beban gempa E (Earthquake), merupakan beban tambahan pada bangunan akibat gempa bumi.

Gambar 1.1 Struktur atas dan struktur bawah bangunan gedung.

Pada saat perancangan, beban-beban bangunan yang diperhitungkan merupakan kombinasi dari beban-beban di atas. Pada perancangan elastis beban-beban tersebut dibedakan menjadi dua jenis yaitu:

1) Beban tetap (BT), merupakan penjumlahan antara beban mati dan beban hidup.

BT = DL + LL

Tegangan tanah yang timbul akibat beban tetap harus tidak melampui tegangan ijin tanah.

2) Beban sementara (BS), merupakan penjumlahan antara beban tetap dan beban angin atau beban gempa. Dalam hitungan tidak perlu menjumlahkan beban angin dan beban gempa sekaligus, hal ini dengan alasan bahwa probalitas terjadinya gempa besar bersamaan dengan angin besar adalah sangat kecil.

BS = BT + W

atau

BS = BT + E

Besarnya tegangan yang terjadi pada tanah tidak boleh melebihi 1,25 kali tegangan ijinya.

Tanah merupakan media yang mendukung beban-beban bangunan, sehingga dapat dikatakan tanah merupakan bagian dari struktur tersebut. Sebagai bahan struktur tanah harus mampu menahan tegangan-regangan yang bekerja. Tanah merupakan bahan yang tidak mampu menahan tegangan tarik sehingga diperlukan analisis tegangan khusus pada tanah. Kapasitas dukung tanah dalam mendukung beban fondasi dihitung berdasarkan kuat geser tanah. Kuat geser tanah ini merupakan fungsi dari parameter kuat geser tanah yaitu nilai kohesi dan sudut gesek internal tanah.

B. Jenis-jenis Fondasi

Fondasi diperlukan untuk mendukung beban, sehingga kapasitas dukung fondasi disesuaikan dengan beban yang bekerja. Bangunan dengan beban kecil cukup didukung dengan fondasi dangkal dengan dimensi kecil, sedangkan untuk beban besar perlu fondasi yang lebih besar dan jika beban terlalu besar akan memerlukan fondasi dalam seperti fondasi tiang. Jenis-jenis fondasi dapat dikelompokkan berdasarkan bahan yang dipakai dan kedalaman.

1. Jenis Fondasi Berdasarkan Bahan yang Dipakai.

Bahan yang dipakai pada suatu fondasi tentunya didasarkan pada berbagai pertimbangan, antara lain:

a) kemudahan mendapatkan bahan tersebut,

b) jenis fondasi yang akan digunakan,

c) kondisi tanah dan lingkungannya.

a. Pasangan Batu Kali

Fondasi pasangan batu kali merupakan fondasi yang paling sederhana dan biasannya digunakan pada bangunan rumah tinggal yang tidak bertingkat. Fondasi ini bisanya digunakan untuk mendukung dinding bangunan, sehingga bentuk fondasi ini pun menyesuaikan yaitu fondasi lajur. Fondasi ini sering sering disebut juga fondasi stall. Yang perlu diperhatikan dalam pasangan batu kali ini adalah susunan dari batu-batu penyusunya dan juga kualitas mortar yang dipakai.

b. Beton dan Beton Bertulang

Fondasi ini terbuat dari beton, baik tanpa tulangan maupun beton bertulang. Fondasi yang terbuat dari beton ataupun beton bertulang antara lain fondasi telapak, tiang bor, tiang pancang maupun fondasi pelat.

c. Kayu

Fondasi yang terbuat dari kayu biasanya berupa fondasi tiang pancang. Fondasi cukup baik dipakai pada tanah denga muka air tanah tinggi sehingga fondasi kayu tersebut selalu terendam air. Jika fondasi dari kayu tersebut kadang terendam air kadang tidak maka kerusakan akibat lapuk akan sangat mungkin terjadi.

d. Baja

Fondasi dari baja bisanya digunakan untuk fondasi jenis tiang pancang. Kelebihan dari baja adalah kekuatannya yang tinggi dan kemudahan penyambungan, namun demikian perlu diperhatikan masalah korosi yang mungkin terjadi. Untuk daerah pantai kerusakan akibat korosi akan lebih besar sehingga perlu penanganan khusus.

2. Jenis Fondasi Berdasarkan Kedalamannya

Kedalaman fondasi ditentukan berdasarkan letak tanah kerasnya, disamping berat bangunan itu sendiri. Untuk bangunan ringan dengan tanah baik dangkal maka perlu fondasi dangkal saja, namun jika bangunan terebut berat dan tanah keras dalam maka perlu fondasi dalam untuk mencapai tanah keras terebut.

a. Fondasi Dangkal

Fondasi dangkal digunakan jika ke dalam tanah baik/keras tidak terlalu dalam dan beban bangunan tidak terlalu besar. Pada umumnya digunakan fondasi dangkal jika Df < 4B, dengan Df adalah kedalaman fondasi dan B lebar fondasi.

1) Fondasi stall, yaitu fondasi dari pasangan batu kali berbentuk lajur. Fondasi ini digunakan untuk mendukung beban tembok. Kedalaman fondasi stall umumnya kurang dari 1,00 m. Di atas pasangan batu kali dipasang balok sloof dari beton bertulang, yang berfungsi meratakan beban di atasnya.

2) Fondasi pijler, yaitu fondasi dari pasangan batu kali yang digunakan mendukung kolom bangunan satu lantai atau rumah tinggal. Fondasi ini menyerupai fondasi stall, namun bentuknya tidak lajur melainkan prismatic. Jika kolom terletak pada dinding, fondasi pijler merupakan satu kesatuan dengan fondasi stall.

3) Fondasi telapak, yaitu fondasi dari pelat beton bertulang yang berfungsi mendukung kolom. Fondasi ini digunakan untuk mendukung kolom bangunan bertingkat. Kedalaman fondasi telapak ini bisanya lebih besar dari fondasi dinding/stall.

4) Fondasi pelat, fondasi ini sebenarnya merupakan gabungan dari beberapa fondasi telapak. Fondasi ini digunakan jika jarak antar kolom dekat dan tanah dasar berupa tanah lunak.

Df

BB

(a)

(b)

Gambar 1.1 (a) Fondasi Stall, (b) Fondasi Pijler.

Gambar 1.2 Fondasi telapak.

b. Fondasi Sumuran (Fondasi menengah)

Jika tanah baik cukup dalam (Df antara 4B - 10 B), bisanya digunakan fondasi sumuran. Fondasi ini sering digunakan untuk mendukung kolom ataupun pilar jembatan. Fondasi ini terbuat dari bus beton yang diisi atau tanpa isian, dengan diameter sumuran biasanya > 0,8 m. Dalam mendukung beban bisa sumuran tunggal atau kelompok sumuran.

c. Fondasi Dalam

Jika bangunan sangat berat dan tanah keras cukup dalam > 10 B, umumnya dipakai fondasi dalam. Salah satu fondasi dalam yang paling banyak digunakan adalah fondasi tiang. Jika bangunan terletak di atas air (jembatan), atau dermaga, fondasi tiang merupakan salah satu alternatif yang sering digunakan. Dalam pemakaiannya sangat jarang digunakan tiang tunggal, melainkan kelompok tiang sehingga diperlukan pelat penyatu untuk mendistribusikan beban ke masing-masing tiang.

Gambar 1.3 Fondasi sumuran

Gambar 1.4 Fondasi sumuran.3. Fondasi Khusus

Jenis fondasi ini merupakan alternatif pemecahan masalah untuk mendirikan bangunan khusus atau bangunan pada tanah bermasalah. Jenis-jenis fondasi khusus antara lain fondasi cakar ayam, fondasi cerucuk, fondasi pelat, fondasi pelat dengan tiang, dll. Penggunaan fondasi khusus harus hati-hati dan disesuaikan dengan jenis bangunan dan kondisi tanah dasar. Suatu fondasi khusus cocok untuk suatu bangunan tertentu namun belum tentu cocok untuk bangunan lainnya.

Fondasi Cakar Ayam, yaitu fondasi dari pelat beton tipis yang didukung bus-bus beton sebagai cakar. Keberadaan cakar berfungsi mendistribusikan tekanan lateral ke tanah di samping cakar. Fondasi ini cocok untuk mendukung beban titik yang sifatnya sementara, misalnya fondasi jalan raya pada tanah lunak. Akibat beban titik maka pelat akan melengkung, dan memutar cakar (bus beton). Tekanan tanah lateral akan menahan putaran cakar sehingga lendutan pelat akan tereduksi. Penggunaan fondasi ini cocok untuk beban-beban titik, dan kerang sesuai untuk beban merata.

Gambar 1.5 Fondasi cakar ayam

Fondasi Cerucuk, yaitu fondasi tiang yang dipancang pada tanah yang tidak setabil (longsor), atau tanah lunak (sehingga lebih padat). Tujuan pemasangan cerucuk sebenarnya untuk memperbaikai kondisi tanah, dan meningkatkan kuat geser tanah. Dengan adanya cerucuk tanah seolah-olah akan mendapatkan tulangan, sehingga kuat gesernya meningkat. Jika di atas cerucuk dipasang pelat penutup fondasi ini akan berfungsi seperti fondasi tiang. Cerucuk sebenarnya adalah fondasi tiang biasa, namun dengan ukuran yang lebih kecil. Awalnya cerucuk terbuat dari bahan kayu atau bamboo, namun perkembangan sekarang sering juga menggunakan bahan beton bertulang.

Gambar 1.6 Cerucuk untuk perkuatan lereng.

Fondasi Pelat (Raft Foundation), atau sering disebut mat foundation, yaitu berupa pelat beton yang sangat lebar. Fondasi ini dipakai jika penggunaan fondasi telapak akan memerlukan dimensi yang besar, sehingga masing-masing fondasi saling overlap. Fondasi ini sering digunakan jika bangunan memerlukan ruang bawah tanah, sehingga pelat lantai sekalian sebagai fondasi. Perlu hati-hati dalam menggunakan fondasi pelat, karena daerah tanah yang tertekan sangat luas sehingga memungkinkan penurunan bangunan yang besar.

Gambar 1.7 Fondasi pelat.

Pile Raft Foundation, yaitu gabungan antara fondasi pelat dan fondasi tiang. Fondasi ini diperlukan jika beban bangunan sangat berat atau jika kondidsi tanah sangat jelek.

Gambar 1.8 Fondasi pelat.

C. KAPASITAS DUKUNG FONDASI DANGKAL

Kapasitas dukung fondasi dapat diartikan sebagai beban fondasi maksimum yang dapat didukung fondasi. Jika suatu dibebani secara bertahap maka pada beban tertentu akan terjadi keruntuhan. Beban saat runtuh tersebut merupakan beban maksimum yang mampun didukung fondasi. Analisi kapasitas dukung fondasi didasarkan pada tipe keruntuhan fondasi.

Jenis-jenis keruntuhan tanah akibat beban fondasi dangkal dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis yaitu:

(a) Keruntuhan geser umum, yaitu keruntuhan fondasi dengan bidang geser yang terlihat jelas sampai permukaan tanah. Akibat turunnya fondasi tanah akan tersibak ke kanan dan kiri sehingga bagian permukaan tanah mengembang. Keruntuhan ini biasanya terjadi pada tanah yang cukup padat. Keruntuhan ini akan jelas terlihat pada pengujian dilaboratorium dengan model 2 dimensi.

(b) Keruntuhan geser lokal, yaitu jika bidang geser terjadi pada tanah, namun tidak sampai permukaan. Pengembangan tanah terjadi namun hanya disekitar fondasi saja. Keruntuhan jenis ini terjadi jika tanah yang tidak terlalu padat.

(c) Keruntuhan penetrasi, yaitu keruntuhan fondasi dengan tidak menghasilkan bidang geser, dan seolah-olah fondasi masuk ke dalam tanah. Keruntuhan ini terjadi pada tanah-tanah lunak.

Gambar 1.9 Tipe keruntuhan geser umum pada fondasi dangkal.

Gambar 1.10 Tipe keruntuhan geser lokal pada fondasi dangkal.

Gambar 1.11 Tipe keruntuhan penetrasi pada fondasi dangkal.

Kapasitas dukung fondasi dangkal untuk menurut Terzaghi (1943), untuk fondasi dangkal dengan keruntuhan geser umum adalah sebagai berikut ini.

.(1.1)

dengan,

(unlt-brutt= kapasitas dukung fondasi brutto

(, (= faktor bentuk fondasi

c= nilai kohesi tanah (kN/m2)

q= tekanan overburden (kN/m2)

= Df. (Df= kedalaman fondasi (m)

= berat satuan tanah (kN/m3)

B= Lebar fondasi atau diameter fondasi (m)

Nc, Nq, N(= Faktor daya dukung

Tabel 1.1 Nilai-nilai ( dan (Bentuk Fondasi(( dan (

Menerus/lajur1,00,5

Bujur sangkar 1,30,4

Lingkaran1,30,3

Persegi panjang (B x L)1+0,3B/L0,5(1-0,2B/L)

Kapasitas dukung ultimat netto ((ult-nett) merupakan kapasitas fondasi dalam mendukung beban bangunan diatasnya, yang besarnya sama dengan kapasitas dukung ultimat bruto dikurangi berat sendiri fondasi. Jika berat satuan fondasi dianggap sama dengan berat satuan tanah maka tekanan akibat berat sendiri fondasi akan sama dengan Df. (.

..(1.2)

Dalam merancangan suatu bangunan haruslah diperhitungkan probabilitas beban kerja berlebih dan kondisi tanah dengan kapasitas lebih rendah dari hasil hitungan. Untuk menghindari bahaya akibat keruntuhan fondasi akibat ketidak pastian tanah maka perlu diberikan suatu faktor aman (SF). Dalam hitungan nilai SF digunakan untuk membagi nilai kapasitas dukung ultimat netto. Jadi kapasitas dukung ijin ((a) fondasi besarnya sama dengan (ult-nett dibagi suatu faktor aman (SF), yang biasanya diambil 3.

....(1.3)

Persamaan 1.3 merupakan persamaan kapasitas dukung ijin fondasi untuk keruntuhan geser umum. Sedangkan untuk keruntuhan geser lokal Persamaan 1.3 masih berlaku, namun dengan menggunakan nilai ( = ( dan c = c, yang besarnya dapat diperkirakan sama dengan:

( = arc tan (2/3 tan () dan c = 2/3 c.

Tabel 1.2 Nilai Nc, Nq dan N((NcNqN(

0

5

10

15

20

25

30

34

35

40

45

48

505.7

7.3

9.6

12.9

17.7

25.1

37.2

52.6

57.8

95.7

172.3

258.3

347.51.0

1.6

2.7

4.4

7.4

12.7

22.5

36.5

41.4

81.3

173.3

287.9

415.10.0

0.5

1.2

2.5

5.0

9.7

19.7

36.0

42.4

100.4

297.5

780.1

1153.2

Struktur atas

Struktur bawah

1

Sumiyanto, ST., MT.

Sumiyanto, ST., MT.

Arwan Apriyono, ST.

_1180895579.unknown

_1188696363.unknown

_1110838932.unknown