5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Pondasi adalah suatu struktur bawah yang berfungsi sebagai pendukung

dari struktur yang telah dibangun diatasnya. Pondasi memiliki fungsi yang sangat

penting untuk menahan beban dari struktur yang ada diatasnya dan gaya – gaya

luar lainnya maka dari itu pondasi harus memiliki kekuatan agar tidak terjadi

kegagalan pondasi. Kegagalan pondasi dapat terjadi karena adanya penurunan

yang tidak seragam dan daya dukung yang rendah. Jika pondasi yang digunakan

adalah pondasi tiang maka jumlah tiang akan mempengaruhi distribusi gaya pada

masing – masing tiang dan akan mempengaruhi eksentrisitas dari tiang tersebut.

Eksentrisitas ini mengakibatkan momen yang bekerja pada pondasi semakin

bertambah dan akan berdampak pada distribusi beban yang bekerja pada masing –

masing tiang. Jika beban yang diterima oleh tiang melebihi kapasitas daya dukung

maka akan mengakibatkan penurunan pada lokasi tiang tersebut dan akan

mengakibatkan kerusakan pada struktur diatasnya seperti tembok yang retak,

lantai ubin pecah, dan keruntuhan struktur atas.

Pondasi harus dibangun dengan perhitungan yang tepat dengan

memperhatikan kontur dan kondisi tanah yang akan digunakan. Tanah yang

memiliki kontur yang tidak rata akan memerlukan perlakuan khusus, seperti

melakukan cut and fill. Perlakuan dilakukan untuk mendapatkan tanah dasar yang

rata. Perlakuan ini memerlukan perhatian khususnya jika harus melakukan

timbunan atau fill karena harus diperhatikan kepadatannya sama dengan

kepadatan tanah asli jika kepadatan tanahnya tidak sama akan mengakibatkan

perbedaan daya dukung dan penurunan tanahnya. Pada hakikatnya pondasi harus

dibangun diatas tanah keras dan padat untuk mendukung beban bangunan

diatasnya. Untuk memperoleh letak dan kedalaman tanah keras harus dilakukan

Pengujian tanah.

Pengujian tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara atau metode,

diantaranya adalah dengan menggunakan Sondir, Uji Boring, Uji Penetrasi Test

dan lain-lain. Pengujian dilakukan di laboratorium dengan mengambil sampel

6

tanah asli yang ada di lapangan. Hasil dari uji ini untuk mengetahi sifat – sifat dan

karakter tanah sehingga diketahui kekuatan lapisan tanah, kepadatan, dan daya

dukung tanah, serta mengetahui sifat korosivitas tanah. Penyelidikan tanah

dilakukan agar mengetahui jenis pondasi yang akan digunakan sesuai dengan

kondisi tanah yang ada. Maka, sebelum lokasi dibangun wajib dilakukan

pengujian terhadap kondisi tanah asli agar diketahui bagaimana sifat dari tanah

tersebut. Dengan mengetahui kondisi tanah kita bisa merencanakan struktur yang

kokoh, yang akan memberi rasa aman bagi pengguna dari struktur tersebut.

2.2. Klasifikasi Konstruksi Sarang Laba – Laba (KSLL)

Konstruksi sarang laba - laba merupakan konstruksi bawah yang

merupakan pondasi konvensional yang sederhana dan praktis karena tidak

menggunakan pemancangan seperti konstruksi lainnya. Konstruksi sarang laba -

laba ini merupakan kombinasi dari pondasi plat beton pipih menerus dengan

sistem perbaikan tanah, kombinasi ini mengakibatkan adanya kerja sama yang

menguntungkan karena membentuk sebuah pondasi yang memiliki kekakuan yang

lebih tinggi dibandingkan pondasi konvensional lainnya. Sistem ini akan bekerja

dengan baik terhadap beban vertikal dari kolom bila ditinjau dari perbandingan

penurunan dan pola keruntuhan.

Pada konstruksi ini terdapat plat tegak atau rib tegak pipih yang memiliki

ketinggian tertentu, rib ini diatur agar titik pertemuan antar rib berhimpit dengan

titik beban kolom hal ini penting karena konstruksi sarang laba - laba berfungsi

memikul beban secara merata. Rib ini juga berfungsi sebagai penyebar tegangan

atau gaya yang bekerja pada kolom, dimana pasir dan tanah difungsikan sebagai

pengisi yang dipadatkan dan berfungsi untuk menjepit rib – rib konstruksi

terhadap lipatan dan puntir. Pada bagian terluar dari rib dibuat lebih dalam dari

pada rib yang terletak ditengah, hal ini dimaksudkan untuk mengurangi resiko

terjadinya penurunan sebelah atau terjadinya kemiringan. Hal yang harus

diperhatikan pada hubungan pembesian pada pertemuan rib dengan kolom dan

plat adalah harus bersifat jepit sempurna, karena harus ada panjang penyaluran

pada hubungan sambungan tersebut.

7

Konstruksi sarang laba - laba memiliki kemampuan memperkecil resiko

terjadinya irregular differential settlement dan mampu membuat tanah menjadi

bagian struktur pondasi yang karena proses pemadatan tanah didalam pondasi

akan mampu meniadakan pengaruh lipatan (Lateral Buckling) pada rib sehingga

Konstruksi sarang laba - laba mampu mengikuti gerakan gempa baik dalam arah

horizontal maupun vertikal. Konstruksi sarang laba - laba akan menjadi suatu

sistem struktur bawah yang sangat kaku dan kokoh serta aman terhadap

penurunan dan gempa, karena dapat memanfaatkan tanah hingga mampu

berfungsi sebagai struktur dengan komposisi sekitar 85% tanah dan 15 % beton.

Pada dasarnya Konstruksi sarang laba - laba bertujuan untuk memperkaku

sistem pondasi itu sendiri dengan cara berinteraksi dengan tanah pendukungnya.

Pondasi yang fleksibel, akan menyebabkan distribusi tegangan tanah yang timbul

akan semakin tidak merata, terjadi konsentrasi tegangan pada daerah beban

terpusat. Sebaliknya, jika pondasi semakin kaku, maka distribusi tegangan tanah

akan semakin merata.

Konstruksi sarang laba - laba terdiri dari 2 (dua) bagian konstruksi, yaitu :

2.2.1. Konstruksi beton

Konstruksi beton konstruksi sarang laba - laba 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).

Penempatan atau penyusunan rib – ri tersebut dilakukan sedemikian rupa

sehingga denah atau tampak atas dari konstruksi berbentuk petak segitiga dengan

hubungan yang kaku, seperti pada gambar 2.2

8

Gambar 2.1 Sketsa KSLL Tampak Samping

Gambar 2.2 Sketsa KSLL Tampak Atas

Keterangan :

1a = pelat beton pipih menerus

1b = rib konstruksi

1c = rib settlement

1d = rib pembagi

2a = urugan pasir dipadatkan

2b = urugan tanah dipadatkan

2c = lapisan tanah asli yang ikut terpadatkan

9

2.2.2. Konstruksi Perbaikan tanah/pasir

Rongga yang ada diantara rib-rib/di bawah pelat diisi dengan lapisan

tanah/pasir yang memungkinkan untuk dipadatkan dengan sempurna. Untuk

memperoleh hasil yang optimal, maka pemadatan dilaksanakan lapis demi lapis

dengan tebal tiap lapis tidak lebih dari 20 cm, sedangkan pada umumnya 2 atau 3

lapis teratas harus melampaui batas 90% atau 95% kepadatan maksimum

(Standart Proctor). Adanya perbaikan tanah yang dipadatkan dengan baik tersebut

dapat membentuk lapisan tanah seperti lapisan batu karang sehingga bisa

memperkecil dimensi pelat serta rib-ribnya. Sedangkan rib-rib serta pelat

konstruksi sarang laba - laba merupakan pelindung bagi perbaikan tanah yang

sudah dipadatkan dengan baik.

Gambar 2.3 Sketsa penempatan plat dan rib dengan perbaikan tanah

Penyebaran beban akan terjadi seperti pada gambar 2.3 adalah hasil dari

penyusunan konstruksi sarang laba – laba. Penyebaran beban terjadi pada bagian

bawah plat yang berada pada sisi atas lapisan perbaikan tanah. Namun jika plat

berada pada bagian bawah rib atau plat berada di atas lapisan tanah asli, maka

untuk mendapatkan tanah asli pendukung selebar b maka memerlukan luasan plat

efektif selebar b.

Pemadatan tanah akan dikerjakan setelah proses pengecoran rib telah

selesai dilakukan dan umur beton cor setidaknya 3 hari atau 72 jam. Pemadatan

dilakukan bertahap dengan menggunakan tamping rammer. Proses ini harus di

jaga atau di perhatikan agar perbedaan tinggi antara petak – petak yang

bersebelahan tidak lebih dari 25 cm. Hal ini mengingat umur beton rib yang masih

10

muda. Pemadatan tanah ini akan menghasilkan tingkat kepadatan yang tinggi pada

lapisan tanah di dalam rib – rib konstruksi sarang laba – laba, selain itu lapisan

tanah dibawahnya akan ikut terpadatkan sehingga meningkatkan kemampuan

daya dukung dan ketahanan atau kestabilan terhadap penurunan.

Rib beton yang berada pada samping sisi tanah yang telah dipadatkan akan

berfungsi sebagai pengaku plat dan sebagai sloof, rib ini juga berfungsi sebagai

dinding penyekat dari sistem perbaikan tanah. Dengan adanya perbaikan tanah

yang telah di padatkan dengan baik sebelumnya dapat membentuk lapisan tanah

yang bersifat seperti batu karang, sehingga memperkecil dimensi plat dan rib nya.

2.2.3. Kelebihan Konstruksi Sarang Laba-Laba

- Plat pipih menerus dengan rib di bagian bawahnya

Gambar 2.4 Sketsa Plat dan rib

Keterangan :

h = tinggi rib

te = tebal ekivalen

t = tebal plat

b = tebal rib

tb = tebal plat beton jika dinyatakan sebagai plat menerus tanpa rib

Dengan bentuk seperti pada gambar maka dengan bahan yang relatif

sedikit (setebal tb) diperoleh plat yang memiliki kekakuan atau tebal ekivalen (te)

yang tinggi. Pada umumnya, te = 2,5 – 3,5 tb. Kekakuan yang tinggi tersebut

menyebabkan konstruksi mampu mereduksi differetial settlement.(Ir.Ryantori dan

Ir. Sutjipto.1984:12)

11

- Tinggi rib settlement

Gambar 2.5 Sketsa Rib settlement

Dengan adanya rib settlement sesuai dengan gambar 2.5 maka akan di

dapatkan keuntungan pada pondasi diantaranya yaitu mengurangi adanya

penurunan, memperkuat stabilitas bangunan terhadap kemungkinan adanya

kemiringan, mempu melindungi tanah dari kemungkinan adanya kembang

susutnya tanah dan kemungkinan terjadinya degradasi akibat aliran tanah, dan

menambah kekakuan dari pondasi dalam tinjauannya secara makro.

- Kedalaman kolom sampai dasar rib

Hal ini membuat hubungan antar konstruksi bagian atas dan konstruksi

bawah dalam hal ini adalah konstruksi sarang laba-laba menjadi kokoh dengan

konstruksi sarang laba-laba. Sebagai gambaran, jika tinggi rib konstruksi sebesar

120 cm, maka hubungan antara kolom dengan konstruksi sarang laba-laba juga

setinggi 120 cm. Untuk lebih jelasnya disajikan pada gambar 2.6

Gambar 2.6 Sketsa pertemuan kolom dan rib

12

2.3. Klasifikasi Tanah

Menurut Das (1985:1) menjelaskan bahwa tanah didefinisikan sebagai

material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral – mineral padat yang tidak

tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan – bahan organik

yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zar cair dan gas yang

mingisi ruang – ruang kosong diantara partikel – partikel padat tersebut.

Pada bidang teknik sipil, tanah merupakan bahan bangunan yang berperan

penting khususnya untuk pendukung dari pondasi bangunan. Dalam perencanaan

pondasi klasifikasi tanah diperlukan agar mengetahui secara jelas tanah jenis apa

yang ada diwilayah tersebut yang berguna untuk memprediksi kelakuan tanah.

Tanah pada umum nya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau

(silt), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel paling dominan pada

tanah tersebut.

Pada bukunya, Das (1985:7) mencantumkan tabel batasan – batasan

ukuran golongan tanah.

Tabel 2.1 Batasan-batasan Ukuran Golongan Tanah

Nama Golongan Ukuran butiran (mm)

Kerikil Pasir Lanau Lempung

Massachusetts Institute of Technology (MIT) >2 2-0,06 0,06-0,002 <0,002

U.S Department of Agriculture (USDA) >2 2-0,05 0,05-0,002 <0,002

American Association of State Highway and

Transportation Officials (AASHTO)

76,2-2 2-

0,075

0,075-0,002 <0,002

Unified Soil Classification System (U.S. Army

Corps of Engineers, U.S. Bureau of

Reclamation)

76,2-

4,75

4,75-

0,075 Halus (yaitu lanau dan

lempung) <0,0075

2.3.1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan USCS

Sistem klasifikasi tanah berdasarkan sistem USCS adalah sistem

klasifikasi yang paling banyak digunakan pada percobaan laboratorium.

Percobaan yang dipakai adalah analisis ukuran butir dan batas Atterberg. Sistem

USCS ini mengkelompokkan tanah dalam 2 kelompok yaitu:

Tanah butir kasar (Coarse-Grained-Soil) yaitu tanah kerikil dan pasir

dimana kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan nomor 200. Simbol

dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal G atau S. G adalah untuk kerikil

13

(Gravel) atau tanah berkerikil, dan S adalah untuk pasir (Sand) atau tanah

berpasir.

Tanah berbutir halus (Fine-Grained-Soil) yaitu tanah dimana lebih dari

50% berat total contoh tanah lolos ayakan nomor 200. Simbol dari kelompok ini

dimulai dengan huruf awal M untuk lanau (silt) anorganik, C untuk lempung

(clay) anorganik, dan O untuk lanau organik dan lempung organik. Simbol PT

digunakan untuk tanah gambut (peat), muck, dan tanah-tanah lain dengan kadar

organik yang tinggi.

Simbol yang digunakan untuk klasifikasi tanah berdasar USCS adalah:

W = tanah dengan gradasi baik (well graded)

P = tanah dengan gradasi buruk (poorly graded)

L = tanah dengan plastisitas rendah (low plasticity), LL <50

H = tanah dengan plastisitas tinggi (high plasticityi), LL >50

Tanah berbutir kasar ditandai dengan simbol kelompok seperti : GW, GP,

GM, GC, SW, SP, SM dan SC. Untuk klasifikasi yang benar, perlu

memperhatikan faktor-faktor berikut ini :

1. Prosentase butiran yang lolos ayakan nomor 200 (fraksi halus).

2. Prosentase fraksi kasar yang lolos ayakan nomor 40.

3. Koefisien keseragaman (Uniformity Coefficient, Cu) dan koefisien gradasi

(Gradation Coefficient, Cc) untuk tanah dimana 0-12% lolos ayakan

nomor 200.

4. Batas cair (LL) dan Indeks Plastisitas (IP) bagian tanah yang lolos ayakan

nomor 40 (untuk tanah dimana 5% atau lebih lolos ayakan nomor 200).

Jika didapatkan persentase butiran yang lolos ayakan no.200 adalah 5-12%

maka memerlukan simbol ganda seperti GW-GM, GP-GM, secara rincinya akan

ditabelkan pada tabel – 5.

Selanjutnya klasifikasi tanah berbutir halus dengan simbol ML, CL, OL,

MH, CH, dan OH didapat dengan cara menggambar batas cair dan indeks

plastisitas tanah yang bersangkutan pada bagan plastisitas (Casagrande, 1984)

pada gambar 2.7.

14

Gambar 2.7 Diagram Plastisitas (ASTM ,Casagrande)

Pada garis diagonal A dan U diberikan dalam persamaan :

A PI = 0,73 (LL – 20)

U PI = 0,9 (LL – 8)

15

Tabel 2.2 Sistem Klasifikasi USCS

Divisi Simbol

Kelompok Nama Jenis Kriteria Klasifikasi

Tan

ah b

erb

uti

r k

asar

Leb

ih d

ari

50

% b

uti

ran

ter

tah

an p

ada

ayak

an N

o.

20

0

Ker

ikil

50

% a

tau

leb

ih d

ari

frak

si k

asar

ter

tah

an s

arin

gan

no

.4 (

4,7

5 m

m)

Kerikil

bersih

(sedikit

atau tak

ada

butiran

halus)

GW

Kerikil gradasi

baik dan

campuran

pasir-kerikil,

sedikit atau

tidak

mengandung

butiran halus

Kla

sifi

kas

i b

erd

asar

kan

pro

sen

tase

bu

tira

n h

alu

s; K

ura

ng

dar

i 3

0%

lo

los

sari

ng

an n

o. 2

00

: G

M,

GP

, S

W,

SP

. L

ebih

dar

i 1

2%

lo

los

sari

ng

an

no

. 20

0:

GM

, G

C,

SM

, S

C.

5%

- 1

2%

lo

los

sari

ng

an n

o.2

00

: B

atas

an k

lasi

fik

asi

yan

g m

emp

un

yai

sim

bo

l d

ob

el

( )

GP

Kerikil gradasi

buruk dan

campuran

pasir-kerikil,

sedikit atau

tidak

mengandung

butiran halus

Tidak memenuhi kedua kriteria

untuk GW

Kerikil

banyak

kandung

an

butiran

halus

GM

Kerikil

berlanau,

campuran

kerikil-pasir-

lanau

Batas-

batas

Atterberg

di bawah

garis A

atau PI<4

Bila batas Atterberg

berada di daerah

arsir dari diagram

plastisitas, maka

dipakai dobel

simbol GC

Kerikil

berlempung,

campuran

kerikil-pasir-

lempung

Batas-

batas

Atterberg

di atas

garis A

atau PI>7

Pas

ir l

ebih

dar

i 5

0%

fra

ksi

kas

ar l

olo

s sa

rin

gan

no

.4 (

4,7

5

mm

)

SW

Pasir gradasi

baik, pasir

berkerikil,

sedikit atau

tidak

mengandung

butiran halus

( )

SP

Pasir gradasi

buruk, pasir

berkerikil,

sedikit atau

tidak

mengandung

butiran halus

Tidak memenuhi kedua kriteria

untuk SW

Pasir

bersih

kandung

an

butiran

halus

SM

Pasir berlanau,

campuran

pasir-lanau

Batas-batas

Atterberg di

bawah garis A

atau PI<4

Bila batas

Atterberg

berada di

daerah arsir dari

diagram

plastisitas,

maka dipakai

dobel simbol

SC

Pasir berlanau,

campuran

pasir lempung

Batas-batas

Atterberg di

atas garis A

atau PI>7

16

Tabel 2.2 (Lanjutan) Sistem Klasifikasi USCS

Divisi Simbol

Kelompok Nama Jenis Kriteria Klasifikasi

Tan

ah b

erb

uti

r h

alu

s 5

0%

ata

u l

ebih

lo

los

sari

ng

an n

o. 2

00

(0

,07

5 m

m)

Lanau dan

lempung

batas cair

50% atau

kurang

ML

Lanau tak

organik dan

pasir sangat

halus, serbuk

batuan atau

pasir halus

berlanau atau

berlempung

Batas cair LL (%)

Garis A: PI = 0,73 (LL-20)

CL

Lempung tak

organik dengan

plastisitas

rendah sampai

sedang,

lempung

berkerikil,

lempung

berpasir,

lempung

berlanau,

lempung kurus

(çlean clays)

Lanau dan

lempung

batas cair >

50%

OL

Lanau organik

dan lempung

berlanau

organik dengan

plastisitas

rendah

MH

Lanau tak

organik atau

pasir halus

diatomae, lanau

elastis

CH

Lempung tak

organik dengan

plastisitas

tinggi, lempung

gemuk (fat

clays)

OH

Lempung

organik dengan

plastisitas

sedang sampai

tiang

Tanah dengan

organik tinggi

Gambut (peat)

dan tanah lain

kandungan

organik tinggi

Manual untuk identifikasi secara visual

dapat dilihat ASTM Designation D-2488

17

2.3.2. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO

Sistem ini mengklasifikasikan tanah kedalam delapan kelompok, A-1

sampai A-7, dapat dibuat tabel yan menggambarkan sistem AASTHO secara rinci,

sebagai berikut:

Tabel 2.3 Klasifikasi Tanah AASTHO

General

Classification

Granular materials

(35% or less of Total Sample passing No. 200)

Silty-Clay materials (more

than 35% passing No. 200)

Group

Classification

A-1

A-3

A-2

A-4 A-5 A-6

A-7

A-1.a A-1.b A-2.4 A-2.5 A-2.6 A-2.7 A-7.5

A-7.6

Sieve Analysis

% Passing

No. 10

No. 40

No. 200

50

max

30

max

15

max

50

max

25

max

51

min

10

max

35

max

35

max

35

max

35

max

36

min

36

min

36

min

36 min

Characteristic

of Fraction

passing

No. 40

Liquid Limit

Plasticity Index

-

6 max

-

NP

40

max

10

max

41

max

10

max

40

max

11

max

41

max

11

max

40

1max

10

max

41

max

10

max

40

max

11

max

41

max

11

max

Usual types of

significant

materials

Stone

fragments,

gravel, and

sand

Fine

sand Silty or claycy gravel and sand Silty Soils Claycy Soils

General

subgrade

rating

Excellent to good Fair to poor

Plasticity index of A-7-5 subgrade is equal to or less than LL minus 30

Plasticity index of a-7-6 subgrade is grater than LL minus 30

Pada tabel diatas dapat dipahami secara umum bahwa kelompok tanah

yang diawali dari A-1 (bagian paling kiri) adalah kelompok tanah yang paling

baik dalam hal menahan beban roda, berarti yang paling baik sebagai bahan untuk

tanah dasar. Selanjutnya pada bagian tabel yang mengarah ke kanan menandakan

kelompok tanah yang kualitas tanah yang semakin berkurang untuk tanah dasar.

Kelompok tanah dari A-1 – A-3 adalah kelompok tanah berbutir kasar sedangkan

kelompok tanah A-4 – A-7 adalah kelompok tanah berbutir halus. Berikut

penjelasan dari masing – masing kelompok tanah tersebut:

18

- A-1 adalah kelompok tanah yang terdiri dari kerikil dan pasir kasar dengan

sedikit atau tanpa butir halus, dengan atau tanpa sidat – sifat plastis.

- A-3 adalah kelompok tanah yang terdiri dari pasir halus dengan sedikit

sekali mengandung butir – butir halus yang lolos saringan no.200 dan

bersifat tidak plastis.

- A-2 adalah kelompok batas antara kelompok tanah berbutir kasar dengan

tanah berbutir halus. Kelompok tanah A-2 ini terdiri dari campuran

kerikil/pasir kasar dengan tanah berbutir halus yang cukup banyak (<35%).

- A-4 adalah kelompok tanah lanau berplastisitas rendah.

- A-5 adalah kelompok tanah lanau yang mengandung lebih banyak partikel

– partikel halus yang bersifat plastis. Sifat plastis tanah lebih besar dari

kelompok A-4.

- A-6 adalah kelompok tanah lempung yang masih mengandung butir – butir

pasir dan kerikil, tetapi sifat perubahan volume cukup besar.

- A-7 adalah kelompok tanah lempung yang lebih bersifat plastis. Tanah ini

mempunyai sifat perubahan volume besar.

2.4. Pembebanan Struktur Atas

Pembebanan pada struktur atas meliputi beban statis dan beban dinamis.

2.4.1. Beban Statis

Beban statis adalah beban yang memiliki perubahan intensitas beban

terhadap waktu berjalan secara konstan. Beban statis dibagi menjadi dua yaitu

beban mati dan beban hidup.

1. Beban mati (Dead Load / D)

Berdasarkan peraturan SNI 1727:2013 tentang Beban Minimum untuk

Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain, beban mati adalah berat

seluruh bahan konstruksi bangunan gedung yang terpasang, termasuk dinding,

lantai, atap, plafon, tangga, dinding partisi tetap, finishing, klading gedung dan

komponen arsitektural dan struktural lainnya serta peralatan layan terpasang lain

termasuk berat keran.

19

2. Beban hidup (Life Load)

Berdasarkan peraturan SNI 1727:2013 tentang Beban Minimum untuk

Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain, beban hidup adalah beban

yang diakibatkan oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau struktur lain

yang tidak termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan, seperti beban angin,

beban hujan, beban gempa, beban bajir, atau beban mati.

2.4.2. Beban Dinamis

Beban dinamis adalah beban dengan variasi perubahan intensitas beban

terhadap waktu yang cepat. Beban dinamis ini terdiri dari beban gempa. Gempa

secara umum dapat dipahami sebagai fenomena getaran yang dikaitkan dengan

kejutan pada kerak bumi. Getaran ini dapat disebabkan oleh banyak hal, tetapi

salah satu faktor utamanya adalah benturan/pergesekan kerak bumi yang

mempengaruhi permukaan bumi. Lokasi gesekan ini disebut Fault Zone. Getaran

yang terjadi akan menjalar dalam bentuk gelombang. Gelombang ini

menyebabkan permukaan bumi dan bangunan di atasnya bergetar. Pada saat

bangunan bergetar timbul gaya-gaya pada struktur bangunan karena adanya

kecenderungan dari massa bangunan untuk mempertahankan dirinya dari gerakan.

Pada peraturan SNI 1727:2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan

Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, menyebutkan bahwa

tata cara ini menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam

perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung dan non gedung serta

berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Gempa rencana ditetapkan

sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur

bangunan 50 tahun adalah sebesar 2 persen. Untuk berbagai kategori risiko

struktur bangunan gedung dan non gedung sesuai Tabel 1 pengaruh gempa

rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan Ie menurut

Tabel 2. Khusus untuk struktur bangunan dengan kategori risiko IV, bila

dibutuhkan pintu masuk untuk operasional dari struktur bangunan yang

bersebelahan, maka struktur bangunan yang besebelahan tersebut harus didesain

sesuai dengan kategori risiko IV.

20

Tabel 2.4 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa

Jenis Pemanfaatan Kategori

risiko

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat

terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk, antara lain:

- Fasilitas pertanian, perkebunan, perternakan, dan perikanan

- Fasilitas sementara

- Gedung penyimpanan

- Rumah jaga dan struktur kecil lainnya

I

Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko I,III,IV,

termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

- Perumahan

- Rumah toko dan rumah kantor

- Pasar

- Gedung perkantoran

- Gedung apartemen/ rumah susun

- Pusat perbelanjaan/ mall

- Bangunan industri

- Fasilitas manufaktur

- Pabrik

II

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat

terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

- Bioskop

- Gedung pertemuan

- Stadion

- Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat

- Fasilitas peniitipan anak

- Penjara

- Bangunan untuk orang jompo

Gedung dan non gedung, tidak termasuk kedala kategori risiko IV, yang memiliki

potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal

terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak

dibatasi untuk:

- Pusat pembangkit listrik biasa

- Fasilitas penanganan air

- Fasilitas penanganan limbah

- Pusat telekomunikasi

Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk,

tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan,

penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya,

limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan

beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang

diisyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi

masyarakat jika terjadi kebocoran.

III

21

Tabel 2.4 (Lanjutan) Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk

beban gempa

Jenis Pemanfaatan Kategori

risiko

Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai dasilitas yang pentung, termasuk,

tetapi tidak dibatasi untuk:

- Bangunan-bangunan monumental

- Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan

- Rumah sakit dan fasilitas pemadan kebakaran ambulans, dan kantor polisi,

serta garasi kendaraan darurat

- Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan tempat

perlindungan darurat lainnya

- Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya

untuk tanggap darurat

- Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada

saat keadaan darurat

- Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyumpanan

bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun lisrtrik, tangki air atau

material peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi

pada keadaan darurat

Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur

bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV.

IV

Tabel 2.5 Faktor Keutamaan gempa

Kategori risiko Faktor keutamaan gempa, Ie

I atau II 1,0

III 1,25

IV 1,50

2.4.3. Kombinasi Pembebanan

Pada perhitungan kombinasi pembebanan untuk bangunan gedung,

struktur harus direncanakan kekuatannya terhadap beban – beban yang bekerja

diatasnya. Beban yang bekerja adalah beban yang merupakan kombinasi antara

beban statis dan dinamis. Pada kombinasi pembebanan ini sering diizinkan untuk

mereduksi gaya desain total dengan faktor yang telah di tentukan.

Pada peraturan SNI 1727:2013 Struktur, komponen, dan fondasi harus

dirancang sedemikian rupa sehingga kekuatan desainnya sama atau melebihi efek

dari beban terfaktor dalam kombinasi berikut:

1,4 D (1)

1,2 D + 1,6 L + 0,5 (Lr atau S atau R) (2)

1,2 D + 1,6 ( Lr atau S atau R) + (L atau 0,5 W) (3)

1,2 D + 1,0 W + L + 0,5 (Lr atau S atau R) (4)

22

1,2 D + 1,0 E + L + 0,2 S (5)

0,9 D + 1,0 W (6)

0,9 D + 1,0 E (7)

2.5.Analisis Pada Struktur Bawah

Analisis yang akan dilakukan pada struktur bawah harus melalui beberapa

tahapan perhitungan yang akan dijabarkan sebagai berikut.

2.5.1. Daya Dukung Tanah

Daya dukung tanah (Bearing Capacity) adalah kemampuan tanah untuk

mendukung beban baik dari segi struktur pondasi maupun bangunan di atasnya

tanpa terjadi keruntuhan geser. Daya dukung batas (Ultimate Bearing Capacity)

adalah daya dukung terbesar dari tanah. Daya dukung ini merupakan kemampuan

tanah untuk mendukung beban dengan asumsi tanah mulai mengalami

keruntuhan. Besar daya dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung batas

dibagi angka keamanan :

(8)

Untuk mengihitung daya dukung tanah menggunakan rumus dari teori

Terzaghi, teori ini berlaku untuk pondasi dangkal (D ≤ B). Bila dianggap pondasi

panjang tak terhingga, maka garis keruntuhan (Failure – Plane) dapat

digambarkan pada gambar 2.8

Gambar 2.8. Garis Keruntuhan Pondasi Panjang Tak Hingga

Dari penjabaran keseimbangan statika, Terzaghi mengemukakan rumus untuk

menghitung daya dukung tanah sebagai berikut :

23

1. Untuk pondasi menerus

qu = c Nc + q Nq + 0.5 γ B Nγ (9)

2. Untuk pondasi persegi

qu = 1.3 c Nc + q Nq + 0.4 γ B Nγ (10)

3. Untuk pondasi lingkaran

qu = 1.3 c Nc + q Nq + 0.3 γ B Nγ (11)

Keterangan:

qu = daya dukung ultimit

C = Kohesi

B = lebar pondasi

Besarnya Nc, Nq dan Nγ tergantung dari sudut geser tanah. Jadi untuk

menghitung daya dukung tanah, perlu diketahui berat volume tanah, kohesi tanah

dan sudut geser tanah. Faktor koefisien daya dukung pondasi menurut Terzaghi

disajikan pada tabel 2.6

Tabel 2.6 Koefisien Daya Dukung Dari Terzaghi

Nc Nq N N’c N’q N’ Kp

00

5,71 1,00 0 3,81 1,00 0 10,8

50

7,32 1,64 0 4,48 1,39 0 12,2

100

9,64 2,72 1,2 5,34 1,94 0 14,7

150

12,80 4,44 2,4 6,46 2,73 1,2 18,6

200

17,70 7,43 4,6 7,90 3,88 2,0 25,0

250

25,10 12,70 9,2 9,86 5,60 3,3 35

300

37,20 22,50 20,0 12,70 8,32 5,4 52,0

350

57,80 41,40 44,0 16,80 12,80 9,6 82,0

400

95,60 81,20 114,0 23,20 20,50 19,1 141,0

450

172,00 173,00 320,00 34,10 35,10 27,0 298,0

Berdasarkan Meyerhof, faktor-faktor bentuk, kedalaman dan kemiringan,

persamaannya pada tabel 2.7

24

Tabel 2.7 Persamaan Daya Dukung Meyerhof

Faktor Nilai Untuk

Bentuk

Sc = 1+0.2 Kp (B/L) Semua Φ

Sq = s = 1+0.1 Kp (B/L) Φ > 10o

Sq = sγ = 1 Φ = 0

Kedalaman

dc = 1+0.2. Kp. (D/B) Semua Φ

dq = dγ = 1+0.1 Kp (D/B)

dq = dγ = 1

Φ > 10o

Φ = 0

Kemiringan

ic = iq = (1- (θo/90

o))

iγ = (1- (θo/90

o))

iγ = 1

Semua Φ

Φ > 10o

Φ = 0

*) Kp = tan

2 ( 45

o + Φ /2 )

2.5.2. Daya Dukung Ijin

Pada umumnya, suatu angka keamanan FS yang besarnya sekitar tiga,

digunakan untuk menghitung daya dukung yang diijinkan untuk tanah di bawah

pondasi. Hal ini dilakukan mengingat bahwa dalam keadaaan yang sesungguhnya,

tanah tidak homogen dan tidak isotropis sehingga pada saat mengevaluasi

parameter-parameter dasar dari kekuatan geser tanah ini ditemukan banyak

ketakpastian. Persamaan yang digunakan untuk menghitung daya dukung ijin

adalah sebagai berikut :

(12)

2.5.3. Pengaruh Permukaan Air Tanah

Permukaan air tanah berada pada kedalaman lebih besar dari lebar

pondasi. Akan tetapi, bila permukaan air tanah berada dekat dengan dasar

pondasi, dibutuhkan beberapa perubahan dalam suku kedua dan ketiga dari

persamaan daya dukung Terzaghi. Kapasitas daya dukung tanah berkurang

dengan adanya muka air tanah yang tinggi. Ada tiga keadaan yang berbeda

mengenai lokasi permukaan air tanah terhadap dasar pondasi. Pada keadaan I

25

(Gambar 3-(a)), apabila permukaan air tanah terletak pada jarak D di atas dasar

pondasi. Pada keadaan II (Gambar 3-(b)), apabila permukaan air tanah berada

tepat di dasar pondasi. Sedangkan pada keadaan III, apabila permukaan air tanah

berada pada kedalaman D di bawah dasar pondasi.

Gambar 2.9. Pengaruh lokasi permukaan air tanah terhadap daya dukung pondasi

dangkal

2.5.4. Tegangan Tanah

Tegangan tanah maksimum merupakan tegangan tanah maksimum yang

dialami oleh tanah apabila tanah tersebut terkena keseluruhan beban bangunan.

Persamaan yang digunakan yaitu :

qo = {(R/A) ± ((My×x)/Iy) ± ((Mx×y)/Ix)} (13)

Tegangan tanah akibat beban bangunan merupakan tegangan tanah yang

terjadi karena adanya pembebanan secara vertikal dari bangunan di atas pondasi.

Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :

ΔP = (q×B×L)/[(B+H)×(L+H)] (14)

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

26

terjadi disebut tegangan efektif. Untuk menghitung nilai tegangan tanah efektif

pada kedalaman tertentu, digunakan persamaan sebagai berikut :

Po = γb × h (15)

Sedangkan tegangan tanah efektif pada kedalaman tertentu dimana air

mulai muncul, maka persamaannya akan menjadi :

Po = Po’ + ( γb - γw ) × h (16)

2.5.5. Perencanaan Konstruksi Sarang Laba-Laba

- Perhitungan tebal ekivalen

Dalam perhitungan tebal ekivalen konstruksi sarang laba – laba pengaruh

dari perbaikan tanah dianggap = 0

Gambar 2.10. Sketsa ketebalan ekivalen pada konstruksi

Statis momen ditinjau terhadap titik atas

( )

( ) (

) ( ( )) (17)

( )

( ) (18)

27

(

)

( ) ( ) (

)

(19)

( ) (20)

Dimana : R = 0,5 al

al = lebar kolom , untuk R 0,5 al

te = hk

- Perhitungan Rib Konstruksi

Asumsi:

1. Tebal ekivalen maksimum diambil t0max = 0,7 hk;

2. hk = tinggi rib konstruksi

3. Proses penyebaran beban dimulai dari ketinggian te diatas plat konstruksi

4. Sudut penyebaran beban = 450

5. Penyebaran beban dianggap sudah merata pada jarak 0,5 m di bawah rib

konstruksi

6. Diagram penyebaran beban membentuk limas terpancung

- Perhitungan Tinggi Rib Konstruksi (hk)

Gambar 2.11. Sketsa Rib Konstruksi

28

(21)

(22)

( )( ) (23)

Dimana : a,b = lebar kolom dalam meter

qo = tegangan yang bekerja pada lapisan tanah yang di tinjau

qa = tegangan ijin yang diperkenankan

untuk qo = qa

maka:

(24)

( )( ) (25)

Dimana : hki = tinggi rib konstruksi ideal, dimana beban terdistribusi

habis

Untuk memperoleh desain yang ekonomis, ditentukan hc = 0,8 hki

Maka:

( )( ) (26)

( )( ) (27)

Dimana: P1 = sebagian dari beban yang terdistribusi habis

Ps = P – P1

Ps = P sisa

Dimensi dan Penulangan Rib Konstruksi

Luas penyebaran beban :

(28)

( )( ) (29)

(30)

( )( ) (31)

Dari persamaan diatas didapat nilai c

c = lebar beban yang memikul momen

29

(32)

Dimana : n = jumlah rib

- Pendimensian tebal plat berdasar SNI 2847-2013

(

)

(33)

- Penulangan plat

Menentukan moemn lapangan dan tumpuan

(34)

Dimana x = koefisien momen plat penulangan duarah metode amplop

Menentukan d rencana

(35)

Menentukan Rn

(36)

Menentukan m

(37)

Menentukan

( √

) (38)

Menentukan min

(39)

Menentukan max

(40)

Diambil hasil yang sesuai dengan perencanaan dan dilanjutkan pada

perhitungan luas tulangan

(41)

30

Menentukan d aktual sesuai dengan diameter tulangan yang di dapatkan

d aktual = h – selimut beton – ½ tulangan (42)

Menentukan a

( ) (43)

Menentukan Mn dan Mr untuk kontrol Mr>Mu

(

) (44)

(45)

- Penulangan rib

Menentukan d rencana

(46)

Menentukan Rn

(47)

Menentukan m

(48)

Menentukan

( √

) (49)

Menentukan min

(50)

Menentukan max

(51)

Diambil hasil yang sesuai dengan perencanaan dan dilanjutkan pada

perhitungan luas tulangan

Hasil rasio tulangan

(52)

Pemasangan tulangan

31

bperlu = (2.tebal selimut)+(2.sengkang)+(n tul pokok)+ (n-1)arak bersih

tulangan

(53)

Kontrol apakah tulangan merupakan tulangan 1 lapis atau 2 lapis dengan

ketentuan b>bperlu

Menentukan d aktual sesuai dengan diameter tulangan yang di dapatkan

d aktual = h – selimut beton – ½ tulangan (54)

Menentukan a

( ) (55)

Menentukan Mn dan Mr untuk kontrol Mr>Mu

(

) (56)

(57)

Kontrol regangan baja s

(58)

(59)

(60)

Jika s>y maka perencanaan Ok

Perhitungan penulangan geser rib

(61)

(

)

(62)

√

(63)

√

(64)

( ) ( ) (65)

Kontrol Vu < (Vc + Vs max)

32

Kontrol jarak maksimum

(66)

2.5.6. Penurunan (Settlement)

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%. Persamaan untuk penurunan seketika yaitu :

Si =

(67)

Dimana: 0 dan 1 = di dapat dari grafik

q = tekanan yang terjadi (P/A)

B = lebar pondasi

E = modulus deformasi pada keadaan undrained

33

Gambar 2.12. Grafik hubungan 0 , 1 , kedalaman pondasi dan lebar pondasi

(Janbu, Bjerrum dan Kjaernsli, 1956)

Berikut adalah tabel yang digunakan untuk menentukan nilai modulus elastisitas

tanah berdasarkan Bowles (1997)

Tabel 2.8 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah

Jenis Tanah E (kN/m2)

Lempung

Sangat Lunak 300 – 3000

Lunak 2000 – 4000

Sedang 4500 – 9000

Keras 7000 – 20000

Berpasir 30000 – 42500

Pasir

Berlanau 5000 – 20000

Tidak Padat 10000 – 25000

Padat 50000 – 100000

Pasir dan Kerikil

Padat 80000 – 200000

Tidak Padat 50000 – 140000

Lanau 2000 – 20000

Loess 15000 – 60000

Serpih 140000 - 1400000