PONDASI JEMBATAN · Perencanaan Teknik Jembatan 1 3 Pondasi Jembatan Jika pondasi terpaksa harus berdiri pada lapisan batu yang tidak memungkin kan untuk digali, maka harus dipastikan

Perencanaan Teknik Jembatan 1 1

Pondasi Jembatan

PONDASI JEMBATAN

A. TYPE DAN BAGIAN BAGIAN PONDASIa. Type Pondasi Jembatan

pondasi digolongkan dalam dua jenis, yaitu pondasi dalam dan pondasi dangkal.Perbedaan dari keduanya didasarkan pada sistem pemanfaatan daya dukung tanahnya.Pondasi dalam memanfaatkan tahanan gesek tanah pada dinding pondasi dan tahananvertikal tanah dibawah dasar pondasi, sedlangkan pondasi dangkal hanyamemanfaatkan tahanan vertikal tanah dibawah pondasi sebagai daya dukungnya.Pondasi juga digolongkan dalam pondasi langsung dan pondasi tidak langsung. Pondasilangsung adalah pondasi yang langsung menumpu tanah dasar sebagai pendukungpondasi, sedangkan pondasi tidak langsung adalah pondasi yang nrenggunakanperantara untuk menyalurkan beban ketanah pendukung. Perantaranya dapat berupatiang pancang, tiang bor atau berupa sumuran. Pemilihan bentuk pondasi jembatandipengaruhi oleh karakteristik kondisi tanah yang untuk dapat memberikan dukunganterhadap bangunan di atasnya..

Gambar 4.1 Pondasi tiang pancang

Selesai mengikuti mata diklat ini diharapkan pesertamampu menjelaskan perencanaan pondasi jembatan


Pondasi Jembatan

Gambar 4.2 Macam macam pondasi jembatan

b. Bagian-Bagian Pondasi Jembatan1). Pondasi langsung

Pondasi langsung adalah pondasi yang langsung berdiri pada tanah yang kerastanpa melalui perantara tiang atau sumuran. Pondasi langsung umumnya berupapondasi plat setempat atau pondasi plat menerus. Dasar pondasi umumnya tidak.terlalu dalam, sehingga kemungkinan tergerus / scour sangat besar, untuk itupondasi langsung harus memenuhi beberapa persyaratanPersyaratan Pondasi Langsung :

Kedalaman lap. Pendukung ( tanah keras) max 4 m dari permukaan tanah

Lap- Tanah pendukung terbebas dari pengaruh penggerusan

Dasar pondasi masuk kedalam lap pendukung ( 1,00 - 1,50 m)

Pondasi dangkal yang mendukung kepala jembatan harus ditempatkankedalam kelandaian tebing sungai untuk memelihara daya dukung.


Pondasi Jembatan

Jika pondasi terpaksa harus berdiri pada lapisan batu yang tidakmemungkin kan untuk digali, maka harus dipastikan bahwa batu tersebutcukup besar dan mampu menahan pondasi. dan antara pondasi denganlapisan batu dibawahnya harus dipasang penahan geser.

Gambar 4.3 Pondasi langsung2). Pondasi dangkal

Pondasi dangkal adalah pondasi yang kedalaman maksimummya 5 m dibawahpermukaan tanah. Pondasi ini berupa pondasi telapak dan pondasi sumurandangkal. Pondasi dangkal ini hanya mengandalkan daya dukung tanah dasarsebagai kemampuannya.dalam menahan beban kepala jembatan dan pilar.

3). Pondasi Telapak ( kedalaman sd 5 m)Pondasi telapak adalah pondasi dangkal yang plat pondasinya langsungberhubungan dengan tanah pendukungnya. Pondasi ini umumnya dibuat dengankedalaman tidak lebih dari 5 meter, dengan perbandingan antara dalam dan lebarpondasi tidak lebih dari 1. Pondasi telapak dapat dibuat persegi atau bulat. Dayadukung tanah dasar pondasi (qa) harus lebih besar atau sama dengan teganganmaksimum tanah akibat beban (q max), sedangkan qa = q ultimate (qu) dibagidengan angka keamanan. Besarnya angka keamanan 1,5 sampai 3.

B. KONSEP PERENCANAAN PONDASIa. Persyaratan struktur

Pondasi harus kuat menerima beban-beban yang bekerja, baik aksi maupun reaksiAksi : beban dari bangunan bawah jembatan (pilar dan kepala jembatan)Reaksi : gaya dari perlawanan tanah


Pondasi Jembatan

b. Persyaratan KestabilanPondasi tidak boleh bergerak atau berpindah dari kedudukannya, untuk itu pondasitidak boleh turun, terguling dan tergeser. Artinya pondasi harus memiliki daya dukungyang kuat dan kedudukan yang kokoh. Agar pondasi kuat dan kokoh dalam analisadiperlukan angka keamanan (SF)

Tabel 4.1. Angka keamanan

c. Data Beban Bangunan Bawah Dan Data Tanah1). Data beban bangunan bawah

Beban beban dari bangunan bawah jembatan, baik kepala atau pilar jembatanadalah beban vertical, beban horizontal arah panjang dan arah lebar jembatan, danmomen arah memanjang dan arah melintang jembatan

Gambar 4.4 Gaya gaya luar pada pondasi2). Data Tanah

Sebelum menentukan jenis dan kedalarnan pondasi yang akan digunakan untukmenahan kepala dan pilar jembatan, maka harus diketahui pararneter tanahdibawah rencana & kepala dan pilar jernbatan. Parameter tersebut adalah :a. Profil melintang sungaib. Data geoteknik mektan yang berisi parameter tanah hasil uji laboratorium yang

berisi y,Ф,c, dan jenis tanah pada setiap kedalaman ( Lanau / silt, lernpung /clay, pasir / sand, kerikil / gravel, berongkal / boulder, hasil uji sondir yangberisi qs dan qb pada setiap kedalaman, dan hasil uji penetrasi yang berupanilai N Spt. Pada setiap kedalaman.


Pondasi Jembatan

c. Hidrologi dan pengaruh lingkungan yang berisi data permukaan air tanah danjenis zat-zat kimia yang ada di air tanah yang dapat menyebabkan korosi padapondasi.

SondirAlat investigasi daya dukung tanah yang paling sederhana adalah sondir. Daridata hasil sondir langsung dapat diketahui tahanan ujung tiang ( qc) dantahanan gesek dinding tiang (qs). Tanah dinyatakan keras jika nilai qc > 150kg/cr#

Gambar 4.5 Data hasil sondir

Pengujian Standard Penetration Test (SPT)Alat pengujian in-situ yang paling terkenal didunia adalah Standard penetrationTest (SPT) yang mengacu pada standar AASHTO T206, ASTM D 1586. AlatSPT sederhana dan cocok untuk hampir semua tanah kecuali gravel danbiasanya dilakukan menggunakan alat bor konvensional. SPTdirekomendasikan untuk investigasi bawah permukaan karena dapatmemperoleh sample terganggu untuk dasar interpretasi sifat tanah. Banyakteknisi mempunyai pengalaman penggunaan SPT untuk pemakaian disain,meskipun melalui korelasi standar yang sering berdasarkan pengujianlaboratorium terbatas untuk referensi. Sebagai tambahan, variable pada jenis


Pondasi Jembatan






Pondasi Jembatan






Pondasi Jembatan

palu yang digunakan (berbentuk donat, safety, automatic) dan kesalahanpengujian menghasilkan korelasi yang jelas untuk evaluasi sifat kinerja untukdisain, khususnya untuk tanah kohesif. Pengujian menyediakan indek kasardari kekuatan relatif dan kompresibilitas tanah disekitar tempat pengujian.Prosedur pengujian terdiri dari menjatuhkan secara berulang palu dengan berat63,5 kg dari ketinggian 760 mm untuk memasukkan split-spoon (split barrel)sampler berturut turut tiga untuk kenaikan 150 mm. Jumlah tumbukan yangdiperlukan untuk memasukkan sampler dicatat untuk setiap kenaikan 150 mm.Kenaikan awal 150 mm dianggap sebagai seating drive. Tumbukan yangdiperlukan untuk yang kedua dan ketiga dari kenaikan 150 mm ditotal untukmendapatkan tumbukan/300 mm. Total tumbukan dinyatakan sebagaiketahanan SPT atau “nilai – N”. Pembacaan tumbukan diambil setiap inteval150 mm harus dicatat, meskipun untuk sitting increment. Sebagai tambahan,juga total seluruh pemasukan 450 mm harus dicatat. Tergantung pada bentuksampler, ketahanan untuk kenaikan yang keempat 150 mm kadang-kadangdicatat. Akibat gesekan sisi sampler, nilai yang ke empat ini tidak diguanakanuntuk perhitungan nilai N, tetapi hanya menyediakan tambahan untuk evaluasistratigrafi.Karena SPT ketergantungan tinggi pada peralatan dan operator dalammelaksanakan pengujian, akan kesulitan untuk memperoleh hasil yang diulang.SPT tidak oleh digunakan pada tanah yang mengandung kerikil kasar, karakalatau bongkahan batu, karena sampler tidak bisa masuk, yang akanmenghasilkan nilai N yang tinggi. Pengujian juga jangan pada tanah lanaulepas tanpa kohesi karena efek dinamis dari ujung sampler akan,menghasilkan kekuatan dan kompresibilitas yang salah.Bila melakukan SPT harus mencatat pada buku log lapangan hal yang dicatatantara lain :o Nilai N dicatat dalam bilangan bulato Test dihentikan dan catat “refusal” bila 50tumbukan hanya menaikan 25

mm. Pada titik ini, tumbukan per 25 mm dicatat ump. 100/50 mm atau 50/25 mm.

o Bila nilai N kurang dari satu, teknisi atau geolog harus mencatat baheapenetrasi terjadi akibat berat palu atau berat batang alat.


Pondasi Jembatan

Tanah dinyatakan keras jika nilai N > 40. Untuk tanah yang tidak berkohesi (pasir dan lanau), nilai N berkorelasi dengan tingkat kepadatan tanah dan sudutgeser dalarn tanah.

Tabel 4.2 Korelasi N, SPT dengan Ф

Gambar 4.6 Data nilai SPT

BoringPemboran merupakan komponen kritis dalam program explorasi bawahpermukan. Untuk mendapatkan hasil yang memuaskan beberapa tujuan sepertiberikut ini :

Identifikasi distribusi material bawah permukaan dengan sifat khusus, termasukadanya lapisan dan geometri yang khusus tersebut.

Menentukan data karakteristik setiap lapisan dengan mengambil sample yangdigunakan untuk evaluasi sifat teknisnya.

Meneliti data air bawah tanah

Adakan pengujian in-situ


Pondasi Jembatan

Ada banyak jenis peralatan yang digunakan untuk melakukan pengeboran tanahdan batuan.Di Indonesia hingga saat ini metoda pemboran masih jarang dilakukan, Standaruntuk pencacatan dan interpretasi dari pemboran inti diberikan pada SNI 03-2436-1991.

Gambar 4.7 Stratigrafi tanah

C. DASAR DASAR PERHITUNGAN PONDASIa. Pondasi Langsung

1). Persamaan UmumPersamaan umum daya dukung pondasi dangkal yang diusulkan oleh Meyerhoff(1963)

idsqiqdqsqcicdcscu FFFBNNNNqNFFFcNq 2

1 (4.1)

dimana :c = Cohesi tanahq = Tegangan efektif di dasar pondasi

= Berat jenis tanahB = Dimensi terkecil dari panjang dan lebar lebar pondasi

(diameter pondasi lingkaran)Fcs,Fqs,Fs = Faktor bentukFcd,Fqd,Fd = Faktor kedalamanFci,Fqi,Fi = Faktor inklinasi bebanNc,Nq,N = Faktor daya dukung


Pondasi Jembatan

2). Faktor Daya DukungFaktor daya dukung dihitung dengan rumus dibawah ini.

tahq eN

245tan 2 (4.2)

cot)1( qc NN (4.3)

tan12 qNN (4.4)

3). Faktor BentukFaktor bentuk dihitung dengan rumus berikut (De Beer 1970)

c

qcs N

N

L

BF 1 (4.5)

tan1L

BFqs (4.6)

L

BF s 4.01 (4.7)

B adalah dimensi terkecil dari panjang atau lebar pondasi dangkal tersebut.

4). Faktor KedalamanFaktor kedalaman dihitung dengan rumus berikut (Hansen 1970)

a). Untuk Kasus Df/B 1

B

DF f

cd 4.01 (4.8)

B

DF f

qd2sin1tan21 (4.9)

1dF (4.10)

b). Untuk Kasus Df/B > 1

B

DF f

cd1tan4.01 (4.11)

B

DF f

qd12 tansin1tan21 (4.12)

1dF (4.13)

B adalah dimensi terkecil dari panjang atau lebar pondasi dangkal tersebut


Pondasi Jembatan

5). Faktor InklinasiFaktor Inklinasi Beban dihitung dengan rumus (Mayerhof 1963. Mayerhof & Hanna1981)

2

901

qici FF (4.14)

2

1

iF (4.15)

dimana adalah inklinasi dari beban ke pondasi terhadap vertical seperti

ditunjukkan pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Sudut Inklinasi Beban

6). Pengaruh Muka Air TanahPersamaan daya dukung pondasi dangkal diatas didasarkan atas asumsi bahwamuka air tanah terletak jauh dibawah dasar pondasi. Jika muka air tanah terletak didekat dasar pondasi, perlu dilakukan modifikasi untuk menentukan daya dukungpondasi dangkal tersebut.

Gambar 4.9 Pengaruh Muka Air Tanah

B

df D1

dD2

Muka air tanah (kasus 1)

Muka air tanah (kasus 2)


Pondasi Jembatan

Kasus 1

Jika muka air tanah terletak pada sedemikian sehingga 0D1Df maka

parameter q dan pada persamaan daya dukung harus dihitung sebagai

berikut

wsatDDq 21 (4.16)

wsat ' (4.17)

Kasus 2

Jika muka air tanah terletak sedemikian sehingga 0dB maka parameter q

dan pada persamaan daya dukung harus dihitung sebagai berikut

1Dq (4.18)

)( ,, B

d (4.19)

Kasus 3

Jika air tanah terletak sedemikian sehingga dB, maka air tanah tidak akan

mempengaruhi daya dukung pondasi dangkal.

7). Panjang dan Lebar Pondasi TelapakDimensi (panjang dan lebar) dari pondasi telapak di tentukan oleh tegangan ijinpada tanah dimana pondasi tersebut diletakkan. Tegangan yang terjadi pada tanahharus lebih kecil dari tegangan ijin pada tanah didasar pondasi tersebut.

allmak qq (4.20)

Jika berdasarkan hasil pengecekan tegangan diketahui bahwa tegangan yangterjadi lebih besar dari tegangan ijin yang bisa diterima tanah, maka dimensipondasi perlu diperbesar.Karena pelat pondasi adalah beton bertulang, maka diijinkan terjadinya tegangantarik pada tanah dasar.

8). Panjang dan Lebar Pondasi TelapakAnalisis untuk menentukan tegangan kontak pondasi dengan tanah didasarkanatas gaya-gaya pada dasar pondasi. Secara umum tingkat eksentrisitas gaya-gayapada pondasi telapak dapat dibagi menjadi 3 kelompok

Kasus 1 : Gaya Kosentris


Pondasi Jembatan

Gambar 2.54 Gaya Konsentris

Untuk kasus gaya konsentris besamya tegangan yang terjadi pada tanah dasardihitung dengan rumus berikut

allyx

qBB

Pq

(4.21)

Kasus 2 : Gaya Eksentris dengan Eksentrisitas e Bx/6

Gambar 4.10 Gaya Eksentris Dengan Eksentrisitas e Bx/6

Besamya eksentrisitas dihitung dengan rumus berikut

V

Me (4.22)

Besamya tegangan yang terjadi pada tanah dasar untuk kasus ini dihitung denganpersamaan berikut

yxyx BB

M

BB

Vq

2min

6 (4.23)

MV

qmak

qmin

Gaya LuarV

Tekanan padatanah dasar

q

Bx x By


Pondasi Jembatan

allyxyx

mak qBB

M

BB

Vq

2

6 (4.24)

Kasus 3 : Gaya Eksentris dengan Eksentrisitas e > Bx/6

Gambar 4.11 Gaya Eksentris Dengan Eksentrisitas e > Bx/6

Untuk kasus dengan eksentrisitas yang besar seperti ini, besamya tegangan yangterjadi pada tanah dasar dihitung sebagai

allxy

mak qeBB

Vq

22

4 (4.25)

8). Lokasi Kritis Momen Lentur

Gambar 4.12 Lokasi Kritis Momen Lentur

Jika dimensi dari pondasi telapak telah memenuhi persyaratan sesuai denganpersamaan (6.1), langkah berikutnya adalah menentukan kebutuhan penulanganlentur dari pelat pondasi beton tersebut. Lokasi kritis untuk momen lentur terletaktepat dimuka kolom seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.12.

qmak

MV

Bx

By

tp

tp

IrisanKritis


Pondasi Jembatan

Besamya momen disain pada potongan kritis dipengaruhi oleh tekanan tanah danberat sendiri pelat pondasi telapak tersebut. Tegangan pada tanah seolah-olahbekerja menekan pelat pondasi tersebut, sementara berat sendiri pelat pondasiakan mengurangi besamya momen pada potongan kritis. Momen disain tersebutkemudian digunakan untuk menghitung kebutuhan penulangan pelat pondasitelapak

9). Lokasi Kritis Gaya Geser

Gambar 4.13 Lokasi Kritis Gaya Geser

Selain harus mampu menahan momen lentur yang terjadi, pondasi pelat setempatjuga harus mampu menahan gaya geser yang terjadi pada pelat beton. Lokasi kritisuntuk gaya geser terletak pada jarak tp (tp = tebal pelat pondasi) dimuka kolomseperti diperlihatkan pada Gambar 4.13.

Besamya gaya geser disain pada potongan kritis dipengaruhi oleh tegangan padatanah dan berat sendiri pelat pondasi telapak tersebut. Tegangan pada tanahseolah-olah bekerja menekan pelat pondasi tersebut, sementara berat sendiri pelatpondasi akan mengurangi besamya gaya geser pada potongan kritis. Gaya geserdisain tersebut kemudian dibandingkan dengan kemampuan penampang betonmenahan gaya geser. Jika gaya disain lebih besar dari kapasita penampang, makaperlu dipasang tulangan geser atau penampang perlu dipertebal.

Bx tp

By

tp

IrisanKritis

tp

tp


Pondasi Jembatan

10). Lokasi Kritis Geser Pons

Gambar 4.14 Lokasi Kritis Geser Pons

Selain momen lentur dan gaya geser, pelat pondasi setempat harus diperiksaterhadap gaya geser pons yang terjadi. Lokasi kritis untuk gaya geser pons terletakpada jarak ½ tp dari muka kolom. Seperti diperlihatkan pada Gambar 4.14.Besamya gaya yang menyebabkan tegangan geser pons pada pelat pondasidisebabkan oleh gaya aksial yang bekerja pada kolom. Gaya aksial tersebutkemudian dibandingkan dengan dibandingkan dengan kemampuan penampangbeton menahan gaya aksial. Jika gaya disain lebih besar dari kapasita penampang,maka perlu dipasang tulangan geser pons atau penampang perlu dipertebal.

b. Pondasi SumuranPondasi sumuran adalah pondasi yang dibangun dengan menggali cerobong tanahberpenampang lingkaran dan dicor dengan beton atau campuran batu dan mortar.Pondasi sumuran diklasifikasikan sebagai pondasi dangkal atau pondasi langsung denganpersyaratan perbandingan kedalaman tertanam terhadap diameter lebih kecil atau samadengan 4. Jika nilai perbandingan tersebut lebih besar dari 4 maka pondasi tersebut harusdirencanakan sebagai pondasi tiang.

1). Persyaratan TeknisPersyaratan teknis pondasi sumuran adalah

Tekanan dari konstruksi jembatan pada bagian bawah pondasi sumuran

tersebut harus lebih kecil atau sama dengan tegangan ijin tanah ( ijin).

Pondasi sumuran harus aman terhadap penurunan yang berlebihan.

Bx

By

tp

tpIrisanKritis

tp/2

tp/2


Pondasi Jembatan

Pondasi sumuran harus aman terhadap penggerusan atau kedalaman pondasisumuran harus lebih besar dari kedalaman maksimum penggerusan. Jikakedalaman pondasi sumuran lebih kecil dari kedalaman maksimumpenggerusan maka diperlukan perlindungan terhadap pondasi sumurantersebut.

Diameter pondasi sumuran harus dibuat 1.5 meter untuk kemudahan

pelaksanaan

Pondasi sumuran tidak boleh digunakan pada kondisi tanah dimana lapisanatas terdiri dari tanah lunak dengan ketebalan > 3 dan < 6 – 8 meter

Penggalian terbuka selama proses konstruksi pondasi sumuran tidakdisarankan.

Jika selama pelaksanaan pondasi sumuran muka air tanah cukup tinggi, makaperlu dilakukan upaya menurunkan elevasi muka air tanah di lokasi konstruksidengan menggunakan pompa air.

Jika lokasi kepala jembatan yang melintasi sungai mengurangi penampangbasah sungai, maka diperlukan perlindungan gerusan pada kaki/bagian ataspondasi sumuran. Altematif lainnya adalah bentang jembatan di perbesar.Pokok perencanaan pondasi sumuran untuk dapat mendukung bangunanbawah dan struktur atas dapat dinyatakan sebagai berikut

Pondasi sumuran harus mempunyai keawetan yang memadai untukpenggunaan yang dipilih

Tanah pendukung harus memberikan daya dukung dan ketahanan geser yangmemadai

Struktur pondasi sumuran harus mempunyai kekuatan memadai

Penurunan dan perpindahanhorisontal tidak boleh menimbulkan pengurangankekuatan pada komponen-komponen struktural.

Dalam perencanaan pondasi sumuran analisa yang harus dilakukan adalah:

Analisa kestabilan terhadap guling

Analisa ketahanan terhadap geser

Analisa kapasitas daya dukung tanah

Analisa penurunan

Analisa stabilitas secara umum


Pondasi Jembatan

2). Kestabilan Terhadap GulingKestabilan struktur terhadap kemungkinan terguling dihitung dengan persamaanberikut :

O

Rguling M

MSF (4.26)

MO = Jumlah dari momen-momen yang menyebabkan struktur terguling dengan

titik pusat putaran di titik O. MO disebabkan oleh tekanan tanah aktif yang bekerja

pada elevasi H/3.

MR = Jumlah dari momen-momen yang mencegah struktur terguling dengan titik

pusat putaran di titik O. MR merupakan momen-momen yang disebabkan oleh gaya

vertikal dari struktur dan berat tanah diatas struktur.Berdasarkan Peraturan Teknik Jembatan Nilai minimum dari angka keamananterhadap geser yang digunakan dalam perencanaan adalah 2.2

a). Ketahanan Terhadap GeserKetahanan struktur terhadap kemungkinan struktur bergeser dihitungberdasarkan persamaan berikut

D

Rgeser F

FSF (4.27)

FD = Jumlah dari gaya-gaya horizontal yang menyebabkan stuktur bergeser.

FD disebabkan oleh tekanan tanah aktif yang bekerja pada struktur

FR = Jumlah gaya-gaya horizontal yang mencegah struktur bergeser. FR

merupakan gaya gaya penahan yang disebabkan oleh tahanan gesek daristruktur dengan tanah serta tahan yang disebabkan oleh kohesi tanah.

h

pgeser P

PBcVSF

22tan

(4.28)

Berdasarkan Peraturan Teknik Jembatan, Nilai 2 biasanya diambil sama

dengan sudut geser tanah untuk beton pondasi yang dicor ditempat dan 2/3

dari nilai tanah untuk pondasi beton pracetak dengan permukaan halus.

Sedangkan nilai c2 biasanya diambil 0.4 dari nilai kohesi c tanah


Pondasi Jembatan

Berdasarkan Peraturan Teknik Jembatan Nilai minimum dari Angka Keamananterhadap guling yang digunakan dalam perencanaan adalah 2.2

b). Daya Dukung Tanah DasarTekanan yang disebabkan oleh gaya-gaya yang terjadi pada dasar pondasisumuran harus dipastikan lebih kecil dari daya dukung ijin tanah. Daya dukungtanah pada dasar pondasi sumuran ditentukan dengan cara yang sama sepertidalam menentukan daya dukung pondasi dangkal.Untuk memudahkan analisis, bentuk sumuran berupa lingkaran dengandiameter D dapat di ekivalensikan menjadi bentuk empat persegi dengandimensi B x B. Besamya nilai B dihitung sebagai berikut.

4

2DB

(4.29)

Pemeriksaan tegangan yang terjadi dilakukan seperti dalam perencanaanpondasi dangkal segi empat. Hal pertama yang perlu diperiksa adalaheksentrisitas dari gaya-gaya ke pondasi dengan dengan menggunakanpersamaan berikut

V

MBeks net

2(4.30)

Tegangan kontak ke tanah dasar dihitung dengan persamaan berikut

B

eks

B

Vq mak 6

1min (4.31)

Jika nilai eksentrisitas beban eks > B/6 maka tegangan kontak minimum qmin

akan lebih kecil dari 0. Hal ini adalah sesuatu yang tidak diharapkan. Demikianjuga jika tegangan kontak maksimum qmak lebih besar dari daya dukung ijin.Jika hal ini terjadi maka lebar pondasi B perlu di perbesar atau diameterpondasi D perlu diperlebar.

c). Tekanan Tanah LateralTekanan tanah yang bekerja pada pondasi sumuran disebakan adalah tekanantanah aktif dan tekanan tanah pasif. Tekanan tanah pasif yang digunakandalam analisisdidasarkan tekanan tanah pada keadaan diam “at rest”.


Pondasi Jembatan

2). Gaya Gaya Yang Bekerja Pada Pondasi SumuranNotasi gaya-gaya yang bekerja pada pondasi sumuran diberikan pada Gambar 4.15di bawah.

Gambar 4.15 Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Pondasi Sumuran

c. Pondasi Tiang PancangAda 3 cara bagaimana suatu pondasi tiang menahan gaya luar tekan yang bekerja sepertiditunjukkan dalam Gambar 4.16 Dengan menggunakan ketahanan lekat atau skin friction (Qs) permukaan dimana

beban ditahan oleh gesekan pada tanah non-kohesif atau adesi pada tanah kohesif. Dengan menggunakan ketahanan dasar atau end bearing (Qb) dimana beban ditahan

pada dasar tiang Kombinasi dari ketahanan dasar dan ketahanan lekat Qp = Qs + Qb

Gambar 4.16 Daya Dukung Pondasi Tiang

Gaya Luar V, H, dan M harussudah memasukkan tekanantanah aktif dari lapisan 1(urugan)

Muka tanah efektif setelahtergerus

Muka air tanahtertinggi

Batas Lapisan tanah 2

Batas tanah urugan

SurchargeLoad q

H

MLapisan tanah 1 (urugan) : C1,1, dan1

Lapisan tanah 2 : C2, 2, dan2

Lapisan tanah 3 : C3, 3, dan 3

Tekanan Tanah AktifLapisan 2

Tekanan TanahAktif Lapisan 3

Tekananair

Tekanan TanahPasif Lapisan 2

Tekanan TanahPasif Lapisan 3

Tekanan air

O

V

Ketahanan lekat

Ketahanandasar

KombinasiKetahananlekat &Ketahanandasar


Pondasi Jembatan

1). Daya Dukung Tiang Pada Tanah Non Cohesive

Daya Dukung Dari Hambatan Lekat/Skin FrictionDaya dukung dari hambatan lekat tanah-pondasi untuk tanah tidak kohesif dihitungdengan persamaan berikut

ipzis LCSFQ (4.32)

Qs = Daya dukung hambatan lekat (kN)Fi = Faktor Gesek Rencana, diperoleh dari Tabel 4.4.Sz = Tegangan efektif rencana sepanjang tiang (kN/m2)Nilai Sz diambil tidak boleh melebihi tegangan pada kedalaman batas ZL

Nilai ZL diperoleh dari Tabel 1.10Cp = Keliling efektip dari tiang (meter), diperoleh berdasarkan Tabel 4.5Li = Tebal lapisan penahan (meter)

Daya Dukung Dari Tahanan Ujung/End BearingDaya dukung dari tahanan ujung untuk tanah tidak kohesif dihitung dengan persamaanberikut

pzqb ASNQ (4.33)

Qb = Daya dukung tahanan ujung (kN)Nq = Faktor Kapasitas Daya Dukung, didapat dari Tabel 4.4Ap = Luas dasar tiang (meter2), diperoleh berdasarkan Tabel 4.5

Tabel 4.4 Parameter Perencanaan Tiang Untuk Tanah Non-Kohesif

Nilai SPT ZL/dia Fi Nq

T. Pancang T. Bor T. Pancang T. Bor

0 – 10 6 0.8 0.3 60 25

10 – 30 8 1.0 0.5 100 60

30 – 50 15 1.5 0.8 180 100

2). Daya Dukung Tiang Pada Tanah Cohesive

Daya Dukung Dari Hambatan Lekat/Skin FrictionDaya dukung dari hambatan lekat tanah-pondasi untuk tanah kohesif dihitungdengan persamaan berikut


Pondasi Jembatan

ipuRCcs LCCKFQ (4.34)

Qs = Daya dukung hambatan lekat (kN)Fc = Faktor Reduksi, diperoleh dari Tabel 5.2.KRC = 0.7Cu = Kuat geser “undrained” rata-rata (kN/m2)Cp = Keliling efektif dari tiang (meter), diperoleh berdasarkan Tabel 4.5Li = Tebal Lapisan Penahan (meter)

Daya Dukung Dari Tahanan Ujung/End BearingDaya dukung dari tahanan ujung untuk tanah kohesif dihitung dengan persamaanberikut

pucb ACNQ (4.35)

Qb = Daya dukung tahanan ujung (kN)Nc = Faktor Kapasitas Daya Dukung.Biasanya diambil = 9, tetapi bila tiang tertanam kurang dari 4 kali diameter, nilai Ncdikurangi secara linier sampai suatu nilai 5.6 pada permukaan.Ap = Luas dasar tiang (meter2), diperoleh berdasarkan Tabel 4.5

Tabel 4.4 Parameter Perencanaan Tiang Untuk Tanah Kohesif

Kuat geser “ undrained”rata-rata nominal Cu (kPa)

Koef. tergangguFc

0 - 10 1.0010 - 25 1.0025 - 45 1.0045 - 50 1.00 – 0.9550 - 60 0.95 – 0.8060 - 80 0.80 – 0.65

80 - 100 0.65 – 0.55100 - 120 0.55 – 0.45120 - 140 0.45 – 0.40140 - 160 0.40 – 0.36160 - 180 0.36 – 0.35180 - 200 0.35 - 0.40

>200 0.40


Pondasi Jembatan

3) Gaya Negative Skin FrictionUntuk tiang dalam tanah kompresibel, khususnya bila lapisan-lapisan tanah diatas adalahkompresibel misalnya urugan tidak berkonsolidasi, dan pondasi tiang berada teguh dalamsuatu lapisan tanah padat/keras, terjadi gesekan permukaan yang negatif atau gayapenarik kebawah. Gaya penarik ke bawah ini akan mengurangi daya dukung aksial tekandari tiang pancang.Besamya gaya penarik negatif tersebut dihitung dengan rumus berikut

npnn LCfP 25.1 (4.37)

Pn = Gaya Penarik Negatif (kN)fn = Nilai gesekan permukaan negatif rencana (kPa)Bila digunakan ter atau cat sejenis untuk mengurangi gesekan, nilai ini dapat direduksisampai 0.3fnfn = F * SF = 0.2 untuk tanah dengan Index Plastisitas = 15

= 0.3 untuk tanah denganIndex Plastisitas 50

S = Tegangan vertical efektif pada tiap titik sepanjang tiang (kN/m2)Cp = Keliling efektif dari tiang (meter), diperoleh berdasarkan Tabel 4.5Ln = Panjang tiang pada mana bekerja gesekan permukaan yang negative (meter). Untuk

tiang lekat dalam tanah kompresible merata diambil 0.7 kali panjang tertanam

Tabel 4.5 Luas Dasar Efektif (Ap) dan Keliling Efektif (Cp) Pondasi Tiang

Tipe tiang Bentuk Ap Cp

Tinag beton sirkular 0.25D2 D

Tiang pipa bajadengan ujung

terbuka0.25 (D2 - d2) D

D

D

d


Pondasi Jembatan

Tiang pipa bajadengan ujung

tertutup0.25D2 D

Tiang H bajadengan ujung

terbuka

Penampangmelintang

2(b+h)

Tiang H bajadengan ujung

tertutupbh 2(b+h)

4). Efisiensi Grup TiangUntuk kelompok tiang yang daya dukung utamanya nrengandalkan tahanan gesek,harus dilakukan evaluasi. efesiensi daya dukung kelompok tiang, dan disarankan. jarakas antara tiang lebih dari tiga diameter tiang.Menurut Converce Labarre

D. RANGKUMANPondasi jembatan merupakan struktur paling bawah dari jembatan yang meneruskan bebandari bangunan atas dan bangunan bawah jembatan ke tanah dibawahnya. Pondasi inmemegang peranan utama terhadap kestabilan jembatan pada saat menerima beban.Pondasi terdiri dari berbagai jenis sesuai dengan kemampuan mencapai kedalaman tanahkerasnya yaitu: pondasi dangkal meliputi pondasi langsung dan sumuran, pondasi dalam yg

D

h

b

h

h


Pondasi Jembatan

meliputi pondasi tiang pancang, tiang bor dan juga sumuran. Tiang pancang meliputi tiangpancang kayu, baja dan beton, baik beton bertulang maupun beton pratekan.Pondasi harus kuat menerima beban-beban yang bekerja, baik aksi (beban dari bangunanbawah jembatan yaitu pilar dan kepala jembatan ) maupun reaksi (gaya dari perlawanantanah). Pondasi harus memenuhi persyaratan kestabilan artinya Pondasi tidak bolehbergerak atau berpindah dari kedudukannya, untuk itu pondasi tidak boleh turun, tergulingdan tergeser. Artinya pondasi harus memiliki daya dukung yang kuat dan kedudukan yangkokoh. Agar pondasi kuat dan kokoh dalam analisa diperlukan angka keamanan (SF).

E. LATIHAN1. Jelaskan bagaimana syarat-syarat suatu pondasi jembatan2. Sebutkan jenis jenis pondasi jembatan beserta bahan yang digunakannya.3. Jelaskan konsep perencanaan pondasi suatu jembatan4. Uraikan penelitian apa saja yang harus dilakukan untuk merencanakan pondasi

jembatan5. Faktor factor apa saja yang harus diperhitungkan dalam merencanakan pondasi

langsung jembatan.


Pondasi Jembatan

DAFTAR PUSTAKA1. Bridge Management System, Ditjen Bina Marga, 19922. Perencanaan Teknik Jembatan, Dit Bintek, Ditjen Bina Marga, 20103. Prinsip Dasar Teknik Jembatan dan Aplikasinya, Dit Bintek, Ditjen Bina Marga, 20084. Konsep dan Aplikasinya, Manajemen Aset, Perencanaan dan Pelaksanaan Jembatan, Dit

Bintek, Ditjen Bina Marga, 20095. Pembebanan Untuk Jembatan, RSNI-T-2-2005, Puslitbang Jalan dan Jembatan, Dep PU, 20056. NSPM, Ditjen Bina Marga Kementrian Pekerjaan Umum


Pondasi Jembatan

LAMPIRAN

A. CONTOH KASUS (1)Suatu abutmen jembatan beton setinggi 5 meter dengan lebar 9.7 meter direncanakan untukdibangun dengan data-data perencanaan sebagai berikuta. Tanah urugan non-kohesif = 1.8 t/m3 = 18 kN/m3, dan = 35

b. Tanah dasar = 1.7 t/m3 = 17 kN/m3, dan = 35 , c = 5 t/m2 = 50 kPac. Beban merata pada permukaan tanah = beban lalu lintas = 0.6*1.8 = 0.48 t/m2 = 4.8 kPad. Perencanaan abutmen beton tersebut terletak di wilayah gempa/zona 6 dengan Koefisien

Gempa Ch untuk bangunan penahan = 0.06, Ch untuk tekanan tanah = 0.06, dan FaktorKeutamaan “I” = 1.0

e. Beban dari struktur atas adalah sebagai berikut (+ = keatas/ke kanan , - = kebawah/ke kiri)

Aksi Vertikal (kN) Horisontal (kN)

Aksi Tetap -597.0 00.0

Beban Lalu Lintas -895.0 0.0

Pengaruh Temperatur 0.0 42.0

Arus/Hanyutan/Hidro/Daya Apung 0.0 0.0

Beban Angin 0.0 0.0

Pengaruh Gempa 0.0 35.0

Beban Tumbukan 0.0 0.0

Beban Pelaksanaan 0.0 0.0

Beban lalu lintas arah horizontal mempunyai arah ke luar dari pangkal, sehingga diambil = 0

f. Data Tumpuan Struktur AtasPanjang tumpuan minimum 1.1 meter, tinggi balok girder 1.6 meter, posisi gaya dari struktur atasXv = 0.3 meter, Yh = 1.5 m. Tebal dudukan balok girder = 1.0 meter.

Abutmen

balok girder

1.1 meter

1.6 meter

Abutmen

1.5 m

bearing

V11H12

0.3 m

1.0 meter


Pondasi Jembatan

g. Pondasi direncanankan menggunakan tiang pancang dengan lebar pile cap = 3.5 meter dantebal 1.0 meter.

DIMENSI COBA

GD

GW

Yh

Xv

V15H16

H

=

5

m1.00 m0.25 m

3.5m0.5 m

surcharge load = q

V27 dan H28

V13 dan H14

V11 dan H12

V27 dan H28

akibat gempa

V13 dan H14

akibat surcharge

V11 dan H12

akibat tek. tanah

V1

H17

X+

V8

H24

Y+

O

el. 7el. 6

V4

H22

V5 1.00 mH23

3.5 m

TW

OV6

V7H20

H21

el. 4

el. 8

el. 50.25m

el. 1

el. 3

el. 2

V1

H17V3

V2

H19

H18 V11

H12

Yh

Xv

GW

GD

V9 V10

H25

H26el. 9 el. 10

el. 8

0.25m

1.0 m


Pondasi Jembatan

KOMBINASI BEBAN

Aksi kombinasi1 2 3 4 5 6 7

Aksi Tetap X X X X X X XBeban Lalu Lintas X X X X O O OPengaruh Temperatur O X O X O O OArus/Hanyutan/Hidro/Daya Apung X X X X X O OBeban Angin O O X X O O OPengaruh Gempa O O O O X O OBeban Tumbukan O O O O O O XBeban Pelaksanaan O O O O O X OTegangan berlebihan yang diperbolehkan 0 25% 25% 40% 50% 30% 50%

Besarnya gaya luar vertikal (V15) dan Horisontal (H16) yang bekerja pada abutmen sesuai denganKombinasi Pembebanan tersebut diatas adalah sebagai berikut

Vertikal (kN) Horisontal (kN)Kombinasi 1 -1492.0 0.0Kombinasi 2 -1492.0 42.0Kombinasi 3 -1492.0 0.0Kombinasi 4 -1492.0 42.0Kombinasi 5 -597.0 35.0Kombinasi 6 -597.0 0.0Kombinasi 7 -1492.0 0.0

DIMENSI, BERAT DAN GAYA GEMPA DARI ELEMEN DINDING

Nomor elemen Lebar (m) Tinggi (meter) Berat=W (kN) Gaya Gempa (kN)

1 1.500 1.000 -363.75 21.832 0.200 1.600 -77.60 4.663 0.200 1.000 -48.50 2.914 3.500 1.000 -848.75 50.935 0.500 0.250 -30.31 1.826 1.500 0.250 -45.47 2.737 1.500 0.250 -45.47 2.738 0.500 1.150 -139.44 8.379 0.700 0.250 -21.22 1.27

10 0.300 0.250 -9.09 0.55


Pondasi Jembatan

Gaya Gempa = W*Ch*I, gaya gempa hanya bekerja pada kombinasi beban yang memperhitungkanpengaruh gempa atau kombinasi beban 5.

TEKANAN TANAH AKTIF COULOMBKemiringan dinding penahan = 0

Sudut gesek dinding-tanah = 0 ( pada saat terjadi gempa )Sudut gesek dinding-tanah = = 35 ( pada saat tidak terjadi gempa )

Koefisien Tekanan Tanah Aktif

2

2

2

)cos()cos(

)sin()sin(1)cos(cos

)(cos

aK

Ka = 0.250 (pada saat tidak terjadi gempa)Ka = 0.271 (pada saat terjadi gempa)

Koefisien Tekanan Tanah Aktif Gempa

2

2

2

)cos()cos(

)sin()sin(1)cos(cos

)(cos

aGK

Kh = coefisien gempa untuk tanah = Ch*I

ohK 433.3)1*06.0(tantan 11

KaG = 0.304

Sudut kemiringan tekanan tanah terhadap bidang horizontal pada saat tidak terjadi gempa = + = 35

pada saat terjadi gempa = + = 0

Tekanan Tanah Akibat Beban Merata SurchargeBeban merata merupakan beban lalu lintas yang bekerja pada permukaan tanah. Pada kombinasibeban dimana tidak memperhitungkan beban lalu lintas, besarnya tekanan tanah akibat bebanmerata = 0. Resultante tekanan tanah akibat beban merata bekerja pada elevasi ½ H dari dasardengan kemiringan 35


Pondasi Jembatan

LebarHqKP aq * = 58.2 kN

Komponen arah vertikal = V6 = -58.2*sin 35 = -33.34 kN ( ke bawah)Komponen arah horisontal = H7 = 58.2*cos 35 = 47.62 kN ( ke kanan)

Tekanan Tanah Aktif Coulomb

Resultante tekanan tanah aktif Coulomb bekerja pada elevasi 1/3 H dari dasar dengankemiringan = 35 (pada saat tidak terjadi gempa) dan 0 (pada saat terjadi gempa).a. Pada saat tidak terjadi gempa

Pa = ½ Ka H2* Lebar = 545.625 kNKomponen arah vertikal = V4 = -545.625*sin 35 = -312.96 kN (ke bawah)Komponen arah horisontal = H5 = 545.625*cos 35 = 446.95 kN (ke kanan)

b. Pada saat terjadi gempaPa = ½ Ka H2* Lebar = 591.46 kNKomponen arah vertikal = V4 = -591.46*sin 0 = 0 kN (ke bawah)Komponen arah horisontal = H5 = 591.46*cos 0 = 591.4693 kN (ke kanan)

Tekanan Tanah Tambahan Akibat GempaResultante tekanan tanah tambahan akibat gempa bekerja pada elevasi 2/3 H dari dasar dengankemiringan 0

Pa = ½ (KaG-Ka)H2*Lebar = 71.75 kNKomponen arah vertical = V4 = -71.75*sin 0 = 0 kN (ke bawah)Komponen arah horisontal = H5 = 71.75*cos 0 = 71.75 kN (ke kanan)

GAYA-GAYA UNTUK KOMBINASI PEMBEBANAN

Gaya-Gaya di Dasar Pile-Cap

Gaya-gaya pada abutmen untuk Kombinasi Pembebanan 5 ditabelkan sebagai berikut

Notasigaya Keterangan Gaya

(kN)X thd O

(m)Y thd O

(m)Momen

(kN-meter)V1 Berat sendiri elemen 1 -363.75 -0.200 2.900 -72.75V2 Berat sendiri elemen 2 -77.60 -0.650 4.200 -50.44V3 Berat sendiri elemen 3 -48.50 -0.850 3.900 -41.22V4 Berat sendiri elemen 4 -848.75 0.000 0.500 0.00V5 Berat sendiri elemen 5 -30.31 0.000 1.125 0.00V6 Berat sendiri elemen 6 -45.47 -0.750 1.083 -34.10V7 Berat sendiri elemen 7 -45.47 0.750 1.083 34.10V8 Berat sendiri elemen 8 -139.44 0.000 1.825 0.00V9 Berat sendiri elemen 9 -21.22 -0.483 2.317 -10.26V10 Berat sendiri elemen 10 -9.09 0.350 2.317 3.18


Pondasi Jembatan

V11 Tekanan tanah aktif 0.00 0.000 0.000 0.00H12 Tekanan tanah aktif 591.46 -0.250 1.667 985.77V13 Tek. akibat surcharge 0.00 0.000 0.000 0.00H14 Tek. akibat surcharge 0.00 0.000 0.000 0.00H15 Gaya luar vertikal -597.00 -0.250 3.500 -149.25H16 Gaya luar horisontal 35.00 -0.250 3.500 122.50H17 Gaya gempa elemen 1 21.83 -0.200 2.900 63.29H18 Gaya gempa elemen 2 4.66 -0.650 4.200 19.56H19 Gaya gempa elemen 3 2.91 -0.850 3.900 11.35H20 Gaya gempa elemen 4 50.93 0.000 0.500 25.46H21 Gaya gempa elemen 5 1.82 0.000 1.125 2.05H22 Gaya gempa elemen 6 2.73 -.750 1.083 2.96H23 Gaya gempa elemen 7 2.73 0.750 1.083 2.96H24 Gaya gempa elemen 8 8.37 0.000 1.825 15.27H25 Gaya gempa elemen 9 1.27 -.483 2.317 2.95H26 Gaya gempa elemen 10 0.55 0.350 2.317 1.26V27 Tekanan tanah gempa 0.00 0.000 0.000 0.00H28 Tekanan tanah gempa 71.75 -0.950 3.333 239.17

Gaya yang bekerja pada titik O di dasar pile-cap adalaha. Gaya vertikal = -2226.60 kNb. Gaya horisontal = 795.99 kNc. Momen terhadap titik O = 1173.79 kN-meter Gaya Dalam Pada Potongan 1

Potongan 1 mempunyai dimensi potongan 0.4 m x 9.7 meter. Dengan cara yang sama sepertidiatas dapat ditentukan tekanan tanah yang terjadi sehingga dapat dihitung besarnya gaya-gaya yang bekerja pada potongan 1. Gaya-gaya yang terjadi ditabelkan sebagai berikut


(kN)Lengan gaya ke tengah

potongan (m)Momen

(kN-meter)V2 Berat sendiri elemen 2 -77.60 .100 7.76V3 Berat sendiri elemen 3 -48.50 -.100 -4.85V11 Tekanan tanah aktif 0.00 -.200 0.00H12 Tekanan tanah aktif 0.00 .800 0.00V13 Tekanan akibat surcharge 0.00 -.200 0.00H14 Tekanan akibat surcharge 60.57 .533 32.30H18 Gaya gempa elemen 2 4.66 .800 3.72H19 Gaya gempa elemen 3 2.91 .500 1.45V27 Tekanan tanah gempa 0.00 -.200 0.00H28 Tekanan tanah gempa 7.35 1.067 7.84

Gaya yang bekerja di titik pusat penampang pada potongan 1a. Gaya aksial = -126.10 kNb. Gaya geser = 75.48 kNc. Momen = 48.23 kN-meter


Pondasi Jembatan

Gaya Dalam Pada Potongan 2Potongan 2 mempunyai dimensi potongan 0.5 m x 9.7 meter. Dengan cara yang sama sepertidiatas dapat ditentukan tekanan tanah yang terjadi sehingga dapat dihitung besarnya gaya-gaya yang bekerja pada potongan 2. Gaya-gaya yang terjadi ditabelkan sebagai berikut.


(kN)Lengan gaya ke tengah

potongan (m)Momen

(kN-meter)V1 Berat sendiri elemen 1 -363.75 -0.200 -72.75V2 Berat sendiri elemen 2 -77.60 -0.650 -50.44V3 Berat sendiri elemen 3 -48.50 -0.850 -41.22V8 Berat sendiri elemen 8 -139.44 0.000 0.00V9 Berat sendiri elemen 9 -21.22 -0.483 -10.26V10 Berat sendiri elemen 10 -9.09 0.350 3.18V11 Tekanan tanah aktif 0.00 -0.950 0.00H12 Tekanan tanah aktif 0.00 1.875 0.00V13 Tekanan akibat surcharge 0.00 -0.950 0.00H14 Tekanan akibat surcharge 332.70 1.250 415.87H15 Gaya luar vertikal -597.00 -0.250 -149.25H16 Gaya luar horisontal 35.00 2.250 78.75H17 Gaya gempa elemen 1 21.83 1.650 36.01H18 Gaya gempa elemen 2 04.66 2.950 13.74H19 Gaya gempa elemen 3 02.91 2.650 7.71H24 Gaya gempa elemen 8 08.37 0.575 4.81H25 Gaya gempa elemen 9 1.27 1.067 1.36H26 Gaya gempa elemen 10 0.55 1.025 0.56V27 Tekanan tanah gempa 0.00 -0.950 0.00H28 Tekanan tanah gempa 40.36 2.500 100.90

Gaya yang bekerja di titik pusat penampang pada potongan 2a. Gaya aksial = -1256.60 kNb. Gaya geser = 447.63 kNc. Momen = 338.97 kN-meter

B. CONTOH KASUS (2)

Suatu pondasi pelat setempat dengan dimensi 1.5 m x 1.5 meter diletakkan pada kedalaman 1.2meter dari permukaan tanah. Tentukan daya dukung ijin pada dasar pondasi tersebut jika datalapisan tanah adalah

a. lapisan 1 : tebal 1 meter c=1.5 t/m2 = 15 kN/m2, =20, =1.6 t/m3 = 16 kN/m3

b. lapisan 2 : c=1.0 t/m2 = 10 kN/m2, =30, =1.8 t/m3 = 18 kN/m3

c. Tidak ada pengaruh muka air tanah pada lokasi tersebut.d. Angka keamanan diambil = 3,

e. Beban yang bekerja mempunyai sudut 0 terhadap sumbu vertikal.


Pondasi Jembatan

1. FAKTOR DAYA DUKUNGFaktor daya dukung dihitung dengan rumus dibawah ini.

tahq eN

245tan 2 = 18.401

cot)1( qc NN = 30.140

tan12 qNN = 22.402

2. FAKTOR BENTUKFaktor bentuk dihitung dengan rumus berikut (De Beer 1970)

c

qcs N

N

L

BF 1 = 1.611

tan1L

BFqs = 1.577

L

BF s 4.01 = 0.600

3. FAKTOR KEDALAMAN

Untuk kasus Df/B 1, factor kedalaman dihitung dengan rumus

B

DF f

cd 4.01 = 1.320

B

DF f

qd2sin1tan21 = 1.231

1dF = 1.000

4. FAKTOR INKLINASIFaktor inklinasi beban dihitung dengan rumus

2

901

qici FF = 1.000

2

1

iF = 1.000

dimana adalah inklinasi dari beban ke pondasi terhadap vertical.


Pondasi Jembatan

4. DAN q

a. pada lapisan 2 dimana dasar pondasi diletakkan = 18 kN/m3

b. q pada dasar pondasi = h = 19.6 kN/m2

5. DAYA DUKUNG ULTIMATEDaya dukung ultimate dihitung dngan rumus berikut

idsqiqdqsqcicdcscu FFFBNNNNqNFFFcNq 2

1 = 1522.47 kN/m2

6. DAYA DUKUNG IJINDaya dukung ijin dengan Angka Keamanan 3 dihitung sebagai berikut

3

47.1522

SF

qq u

all = 507.49 kN/m2

C. CONTOH KASUS (3)Pondasi sumuran direncanakan digunakan untuk menahan gaya-gaya yang bekerja pada dasarpile cap sebuah abutmen jembatan. Data-data perencanaan adalah sebagai berikut. Kedalaman dasar pile-cap dari muka tanah = 3.0 meter Kedalaman pondasi sumuran dari muka tanah = 8 meter Banyaknya pondasi sumuran = 2 buah Daya dukung ijin pada kedalaman 8 meter = 100 t/m2 = 1000 kN/m2

Beban merata diatas tanah /surcharge 0.48 t/m2 = 4.8 kN/m2

Gaya vertikal pada dasar pile-cap = -259.94 ton = -2599.4 kN Gaya horisontal pada dasar pile cap = 18.93 ton = 189.3 kN Momen pada dasar pile cap = -13.44 ton = -134.4 kN-meter Kedalaman muka air tanah maksimum = 5.0 meter Data tanah adalah sebagai berikut

No lapisan Tebal (m) (t/m3) C (t/m2)

1 3.0 1.8 0.0 30

2 5.0 1.8 0.5 20

3 10. 1.9 0.3 30


Pondasi Jembatan

BERAT SENDIRI PONDASI SUMURANBerat sendiri 2 buah pondasi sumuran dihitung sebagai berikut

22454

3)(224

4

22

buahLD

P = 1696.41 kN

TEKANAN TANAH AKTIF

Lapisan 1 (Tanah Urugan)Tekanan tanah aktif dari lapisan 1 (tanah urugan) sudah termasuk kedalam gaya-gaya pada dasarpile cap.

Lapisan 2Koefisien tekanan tanah aktif untuk lapisan 2 dihitung dengan rumus

sin1sin1

aK = 0.49

Tekanan tanah aktif pada lapisan 2 elevasi –3.00

q-3.00 = 1*h1*Ka + q Ka – 2cKa= 18*3*0.49 + 4.8*0.49 - 2*5*0.49 = 21.83 kN/m2

Tekanan tanah aktif lapisan 2 elevasi –5.00

q-5.00 = 1*h1*Ka + 2*h2*Ka + q Ka – 2cKa

= 18*3*0.49 + 18*2*0.49 + 4.8*0.49 - 2*05*0.49 = 39.48 kN/m2

Tekanan tanah aktif pada lapisan 2 elevasi –8.00

Muka tanah efektif setelahtergerus

Muka air tanahtertinggi

Batas Lapisantanah 2

Batas tanahurugan

Surcharge Load = 0.48t/m2

18.93 ton

V

-13.44 t-m

Lap 1 (urugan) : C1=0, 1= 35, 1=1.8t/m3

Gaya Luar V, H, dan Mharus sudahmemasukkan tekanantanah aktif dari lapisan1 (urugan)

TekananTanahAktifLapisan 2

Tekananair

TekananTanahPasifLapisan 2

O

Lap 2 : C2=0.5 t/m2, 2= 20, 2=1.8t/m3

Lap 3 : C3=0.3 t/m2, 3= 30, 3=1.9t/m3

+0.00

-3.00

-5.00

+8.00

-3.50

3.0

-259.94ton


Pondasi Jembatan

q-8.00 = 1*h1*Ka + 2*h2 *Ka+ ’2*h2*Ka+ q Ka – 2cKa

= 18*3*0.49 + 18*2*0.49 + (18-10)*3*0.49 + 4.8*0.49 - 2*5*0.49

= 51.24 kN/m2

Gaya tekanan tanah aktif pada lapisan 2 di atas muka air tanah

)0.3*2(22

48.3983.21

200.500.3

HL

qqP = 367.86 kN

Gaya tekanan tanah aktif pada lapisan 2 di bawah muka air tanah

)0.3*2(32

24.5148.39

200.800.5

HL

qqP = 816.84 kN

TEKANAN TANAH PASIF

Lapisan 1 (Tanah Urugan)

Lapisan 1 tidak memberikan sumbangan terhadap tekanan tanah pasif

Lapisan 2Koefisien tekanan tanah pasif dalam keadaan diam untuk lapisan 2 dihitung sebagai

Ko = 1 – sin = 0.658

2Tekanan tanah pasif keadaan diam pada lapisan 2 elevasi –3.5

q-3.50 = 2cKo+ = 2*5*0.658 = 8.11 kN/m2

Tekanan tanah pasif keadaan diam lapisan 2 elevasi –5.00

q-5.00 = 2*h2*Ko + 2cKo

= 18*1.5*0.658 + 2*05*0.658 = 25.88 kN/m2

Tekanan tanah pasif keadaan diam pada lapisan 2 elevasi –8.00

q-8.00 = 2*h2*Ko + ’2*h2 *Ko + 2cKo

= 18*1.5*0.658 + (18-10)*3*0.658 + 2*5*0.658 = 41.67 kN/m2

Gaya tekanan tanah pasif keadaan diam pada lapisan 2 di atas muka air tanah

)0.3*2(5.12

88.2511.8

200.550.3

HL

qqP = 152.95 kN

Gaya tekanan tanah pasif keadaan diam pada lapisan 2 di bawah muka air tanah

)0.3*2(32

67.4188.25

200.800.5

HL

qqP = 607.91 kN


Pondasi Jembatan

GAYA-GAYA BEKERJAGaya-gaya yang bekerja pada pondasi sumuran ditampilan dalam bentuk table sebagai berikut

No. Arah Deskripsi gaya Besar gaya y thd O y thd O Momen thd O(kN) (m) (m) (kN-meter)

1 (v) el. 1 – pondasi -169.646 -1.500 2.500 -254.4692 (v) g. ver. str. atas -259.940 -1.500 5.000 -389.9103 (h) g. hor. str. atas 18.930 -1.500 5.000 94.6504 (m) momen str. atas .000 -1.500 5.000 -13.4405 (h) tek. aktif lap : 2 36.783 3.000 3.904 143.6016 (h) tek. aktif lap : 2 81.650 3.000 1.435 117.1807 (h) tek. pasif lap : 2 -15.295 .000 3.619 -55.3578 (h) tek. pasif lap : 2 -60.791 .000 1.383 -84.080

Dimana lokasi titik referensi O(0,0) adalah y = 0 pada dasar sumuran/elemen 1 dan x = 0 pada tepikanan dari sumuran

Total gaya gaya yang bekerja adalah sebagai berikut

Gaya vertikal = -4295.86 kN Gaya horisontal aktif = 1373.62 kN Gaya horisontal pasif = -760.86 kN Momen penahan = 6578.19 kN-meter Momen guling aktif = 3554.30 kN-meter Momen guling pasif = -1394.38 kN-meter

KESTABILAN TERHADAP GULING

Kestabilan pondasi sumuran terhadap kemungkinan terguling dihitung dengan persamaanberikut

30.3554

38.139419.6578

O

Rguling M

MSF = 2.24

Angka keamanan terhadap guling lebih besar dari 2.2, sehingga memenuhi persyaratankeamanan terhadap guling

KESTABILAN TERHADAP GESER

Ketahanan struktur terhadap kemungkinan struktur bergeser dihitung berdasarkan Persamaan(8.3) dimana nilai 2 biasanya diambil sama dengan tanah untuk beton pondasi yang dicorditempat dan 2/3 dari nilai tanah untuk pondasi beton pracetak dengan permukaan halus.Sedangkan nilai c2 biasanya diambil 0.4 dari nilai kohesi c tanah.


Pondasi Jembatan

Luas 2 buah sumuran = 2*0.25**3.02 = 14.137 m2

62.1373

86.7603*4.0*137.14)30tan(*86.4295tan 22

h

pgeser P

PBcVSF

=2.371

Angka keamanan terhadap geser lebih besar dari 2.2, sehingga memenuhi persyaratankeamanan terhadap geser.

TEGANGAN PADA TANAH DASARUntuk memudahkan analisis, bentuk sumuran berupa lingkaran dengan diameter D dapat diekivalensikan menjadi bentuk empat persegi dengan dimensi B x B. Besarnya nilai B dihitungsebagai berikut.

4

2DB

=2.658 m

Pemeriksaan tegangan yang terjadi dilakukan seperti dalam perencanaan pondasi dangkal segiempat. Hal pertama yang perlu diperiksa adalah eksentrisitas dari gaya-gaya pada dasarpondasi

86.4295

30.355438.139419.6578

2

658.2

2

V

MBeks net = 0.3005 m

Tegangan kontak pada tanah dasar dihitung dengan persamaan berikut

B

eks

BL

Vq mak 6

1min (8.6)

Untuk 1 pondasi sumuran nilai V = 4295.86/2 = 2147.93 kNDari persamaan diatas diperoleha. Tegangan maksimum ke tanah = 510.18 kN/m2

b. Tegangan minimum ke tanah = 97.56 kN/m2

Nilai tegangan maksimum ke tanah lebih kecil dari daya dukung ijin di dasar sumuran sebesar1000 kN/m2, tegangan minimum ke tanah dasar juga lebih besar dari 0 yang berarti tidak adategangan kontak tarik pada dasar pondasi seumuran, sehingga pondasi memenuhi persyaratandaya dukung.

D. CONTOH KASUS (4)Suatu pondasi dalam tiang pancang dengan diameter 0.35 meter dan luas dasar tiang 0.096m2, keliling efektif tiang = 1.01 m. Ujung pondasi tersebut diletakkan pada kedalaman 19 meter


Pondasi Jembatan

dari permukaan tanah. Tentukan daya dukung ijin pondasi tersebut jika data lapisan tanahadalah

a. Lapisan 1 : tebal = 7 m, c=5 t/m2 = 50 kN/m2, =1.7 t/m3 = 17 kN/m3, SPT = 0, Plastik Indek

PI = 50, pada Lapisan 1 terdapat bahaya Negative Skin Friction

b. Lapisan 2 : tebal = 3 m c=0 t/m2 = 0 kN/m2, =1.7 t/m3 = 17 kN/m3, SPT = 20

c. Lapisan 3 : tebal = 7 m c=10 t/m2 = 100 kN/m2, =1.7 t/m3 = 17 kN/m3, SPT = 0

d. Lapisan 4 : c=0 t/m2 = 10 kN/m2, =0, =2.1 t/m3 = 21 kN/m2, SPT = 50

e. Kedalaman muka air tanah = 12 meter.f. Angka keamanan terhadap hambatan lekat kulit atau skin friction = 2g. Angka keamanan terhadap daya dukung ujung atau end bearing = 3

LAPISAN 1 (NEGATIF SKIN FRICTION)

Rumus yang digunakan untuk menghitung bahaya negative skin friction adalah

npnn LCfP 25.1

f*n = F*SF = 0.3 untuk tanah dengan Indek Plastisitas 50

S = ihi

fn-atas = F*ihi = 0.3 * 17 * 0 = 0.00 kN/m2 (pada permukaan lapisan 1)

fn-bawah = F*ihi = 0.3 * 17 * 7 = 35.7 kN/m2 (pada bagian bawah lapisan 1)

fn = 35.7/2 = 17.85 kN/m2 (rata-rata sepanjang lapisan)Cp = 1.01 m (keliling efektif dari tiang, Table 5.3)Ln = 7 mDari persamaan diatas diperoleh gaya gesekan negatif sebesarPn = 157.7 kN

LAPISAN 2 (SKIN FRICTION PADA TANAH NON-COHESIF)

Rumus yang digunakan untuk menghitung hambatan lekat pada tanah non-kohesif adalahQs = Fi x Sz x Cp x Li

Fi = 1.0 (dari Tabel 5.1)Cp = 1.01 meter (keliling efektif tiang, Tabel 5.3)Li = 3 meter


Pondasi Jembatan

Tegangan vertical efektif Sz akan diambil sebagai nilai terkecil dari tegangan vertical efektifaktual dan tegangan vertikal efektif pada kedalaman ZL dengan asumsi seluruh tanah adalahsama.Tegangan efektif pada kedalaman ZL

ZL = 8*diameter = 8*0.35 = 2.8 meter (dari Tabel 5.1)

SZL = * ZL = 17*2.8 = 47.6 kN/m2

Tegangan efektif pada ujung

Sz = ihi = 17*7 = 119 kN/m2

Karena SZ lebih besar dari SZL , maka digunakan tegangan pada kedalaman ZL

SZ = 47.6 kN/m2

Dari persamaan diatas diperoleh

Qs = 144 kN

LAPISAN 3 (SKIN FRICTION PADA TANAH COHESIVE)

Rumus yang digunakan untuk menghitung hambatan lekat pada tanah kohesif adalahQs = Fc x KRC x Cu x Cp x Li

Fc = 0.55 (dari Tabel 5.2)

KRC = 0.7 meter

Cu = 100 kN/m2

Cp = 1.01 meter (keliling efektif tiang, Tabel 5.3)

Li = 7 meter

Dari persamaan diatas diperoleh

Q*s = 272. kN

LAPISAN 4 (DAYA DUKUNG UJUNG PADA TANAH NON-COHESIVE)Daya dukung ujung pada tanah non-kohesif dihitung dengan rumus berikut.Qb = Nq x Sz x Ap

Nq = 180 meter (dari Table 5.1)Tegangan efektif pada kedalaman ZL

ZL = 15*diameter = 15*0.35 = 5.25 meter (dari table 5.1)


Pondasi Jembatan

SzL = 21*5.25 = 110.25 kN/m2

Tegangan efektif pada ujung

Sz = ihi = 17*7 + 17*3 + 17*2 + (17-10)*5 + (21-1.0)*2 = 261. kN/m2

Karena SZ lebih besar dari SZL, maka digunakan tegangan pada kedalaman ZL

Sz = 110.25 kN/m2 (diambil yang lebih kecil)Ap = 0.096 meter (luas dasar tiang)Dari persamaan diatas diperolehQ*p = 1905 kN

DAYA DUKUNG PONDASI TIANGBerdasarkan kontribusi daya dukung tiap lapisan diatas, dapat dihitung besarnya dayadukung ultimate dan daya dukung ijin untuk 1 tiang pancang sebagai berikut.a. Daya dukung ultimate skin friction = 144 + 272 = 416 kNb. Daya dukung ultimate end bearing = 1905 kNc. Daya dukung ultimate neg skin friction = 157 kNd. SF terhadap skin friction = 2e. SF terhadap end bearing = 3f. Daya dukung ijin = 764 kN

Documents

PONDASI JEMBATAN · Perencanaan Teknik Jembatan 1 3 Pondasi Jembatan Jika pondasi terpaksa harus berdiri pada lapisan batu yang tidak memungkin kan untuk digali, maka harus dipastikan