Desain Pondasi Telapak dan Evaluasi Penurunan Pondasi
DESAIN PONDASI TELAPAK DAN EVALUASI PENURUNAN PONDASI
TUGAS AKHIR Oleh :
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA ENDRA ADE GUNAWAN SITOHANG 07 0404 130
2013
ABSTRAK
Dalam pekerjaan konstruksi bangunan kita akan banyak menemukan hal-hal menarik pada saat pembangunan dimulai dari pondasi sampai konstruksi
seluruhnya selesai. Beberapa kasus yang dapat diambil adalah dalam
perencanaan pondasi. Faktor jenis tanah, keterbatasan tempat, tipe pondasi,
muka air tanah serta penurunan tanah.Tugas akhir ini bertujuan untuk mendesain pondasi telapak pada tanah
lempung mulai dari menghitung daya dukung tanah, dimensi pondasi,
penulangan, kontrol kuat geser 1 arah dan 2 arah, sampai pada evaluasi
penurunan pondasi. Perhitungan tulangan dibagi menjadi 3 tipe, pondasi bujur
sangkar (tipe A dan B) dan pondasi kombinasi empat persegi panjang (tipe C).
Sedangkan pada perhitungan penurunan, hanya membahas pondasi bujur
sangkar yaitu tipe A dan B, dengan menggunakan dua metode yaitu one-point dan sub-layer.Pada perhitungan tulangan pondasi, jika letak sumbu kolom agak berdekatan, maka akan lebih efisien menggunakan pondasi telapak kombinasi.
Dan dengan menggunakan metode sub-layer, akan memberikan hasil penurunan
yang lebih besar dibandingkan dengan metode one-point.Kata kunci: desain pondasi telapak, penurunan, metode one-point, sub-layer.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan atas anugerah Tuhan Yesus Kristus yang telah melimpahkan kasih dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “Desain Pondasi Telapak dan Evaluasi Penurunan Pondasi’’.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak yang berperan penting yaitu:
1. Keluarga terkasih, orang tua penulis M. Sitohang dan E. br Tampubolon, SPd, abang Noverto Marlin Suyono Sitohang, SE, serta adik Sesbasar Sugiarto Sitohang untuk doa dan dukungannya.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, selaku dosen pembimbing dan penguji yang telah bersedia meluangkan waktu, tenaga, pikiran dan bersabar untuk memberikan
masukan dan bimbingan dalam membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT dan bapak M. Agung Putra Handana, ST, MT, selaku dosen pembanding dan penguji, yang telah memberikan saran dan nasehat yang membangun untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik USU yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis.
8. Buat kawan-kawan seperjuangan semua angkatan 2007, abang-kakak angkatan 2005 dan 2006, serta adik-adik angkatan 2008, 2009 dan 2010, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
Penulis menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna.
Oleh karena itu diharapkan saran dan kritik yang konstruktif dari para pembaca agar
tugas akhir ini menjadi lebih baik.Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juli 2013
ENDRA ADE GUNAWAN SITOHANG 07 0404 130
DAFTAR ISI
b.
II.5.1. Beban titik ...................................................................................
II.5. Distribusi Tegangan Dalam Tanah.........................................................
II.4.2. Penurunan konsolidasi (Consolidation settlement) ................................
II.4.1. Penurunan elastic atau penurunan segera .............................................
II.4. Penurunan pondasi dangkal....................................................................
Definisi-definisi dalam perancangan pondasi ................................
c.
Pengaruh muka air tanah ...............................................................
Pengaruh bentuk pondasi ..............................................................
ABSTRAK .................................................................................................................... i KATA PENGANTAR ................................................................................................ ii DAFTAR ISI .............................................................................................................. iv DAFTAR NOTASI .................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. ix DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xii BAB I.
a.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA II.1. Pengertian tanah secara umum ............................................................... II.1.1.Klasifikasi tanah ........................................................................... II.1.2. Klasifikasi berdasarkan tekstur.................................................... II.1.3. Klasifikasi Sistem Kesatuan Tanah (Unified Soil Clasification System ) .............................................................................. II.1.4. Sistem Klasifikasi AASHTO ....................................................... II.2. Pengertian umum pondasi ...................................................................... II.3. Daya dukung tanah untuk pondasi dangkal ........................................... II.3.1. Tipe keruntuhan pondasi ........................................................................ II.3.2. Teori daya dukung tanah ......................................................................... II.3.3. Analisis daya dukung Terzaghi ................................................................
I.5. Sistematika Penulisan ............................................................................
I.4. Pembatasan Masalah dan Metodologi ....................................................
I.3. Tujuan ....................................................................................................
I.2. Latar Belakang .......................................................................................
Umum .....................................................................................................
PENDAHULUAN I.1.
II.5.2. Beban terbagi rata berbentuk lajur memanjang ...........................
II.5.3. Beban terbagi rata berbentuk empat persegi panjang ..................
II.5.4. Beban terbagi rata berbentuk lingkaran II.5.5. Beban terbagi rata luasan fleksibel berbentuk tak teratur ...........
II.5.6. Metode penyebaran 2V:2H..........................................................
II.6. Konsolidasi dan Penurunan ....................................................................
II.6.1. Teori Terzaghi Konsolidasi satu arah ..........................................
II.6.2. Perhitungan penurunan konsolidasi dengan metode sub-layer ......................................................................................
II.7. Penelitian tentang evaluasi penurunan tanah liat dengan metode sub-layer .................................................................................................
II.8. Pondasi Telapak .....................................................................................
II.9. Pondasi Telapak Bujur Sangkar (Square Footing) ................................
II.9.1. Kuat geser ....................................................................................
II.9.2. Momen dan Penyaluran batang tulangan ....................................
II.9.3. Pelimpahan beban dari kolom ke pondasi ...................................
II.10. Perhitungan Tulangan Pondasi Telapak .................................................
II.11. Pondasi Telapak Kombinasi ...................................................................
BAB III. METODOLOGI III.1. Pemodelan Pondasi ................................................................................ III.2. Jenis Tanah ............................................................................................. III.3. Menghitung daya dukung tanah ............................................................. III.4. Desain pondasi telapak ........................................................................... III.5. Menghitung penurunan pondasi ............................................................. BAB IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN IV.1. Pendahuluan ........................................................................................... IV.2. Perhitungan ........................................................................................... IV.2.1. Perhitungan penulangan pondasi tipe A ............................................... IV.2.2. Perhitungan penulangan pondasi tipe B ................................................ IV.2.3. Perhitungan penulangan pondasi tipe C ................................................ IV.2.4. Perhitungan penurunan pondasi tipe A ................................................. IV.2.5. Perhitungan penurunan pondasi tipe B ................................................. IV.3. Analisis ................................................................................................... BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ............................................................................................ V.2. Saran ....................................................................................................... DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR NOTASI
q Kapasitas daya dukung tanah. u c Kohesi.D f Kedalaman pondasi. D Kedalaman pondasi diukur dari muka air tanah. Nc, Nq, N Faktor-faktor kapasitas daya dukung.
Rasio sisi panjang terhadap sisi pendek dari beban terpusat yang bekerja atau bidang reaksi. b o Panjang keliling penampang kritis geser dua arah. K Faktor momen pikul. a Tinggi balok tegangan beton tekan persegi ekuivalen. s Jarak tulangan.
Panjang penyaluran tulangan kait.
ℎ Panjang penyaluran dasar. ℎ Diameter batang tulangan.
Faktor lokasi penulangan. Faktor pelapis. Faktor ukuran batang tulangan. Faktor beton agregat ringan. fc’ Mutu bahan beton. Fy Mutu bahan baja. f Faktor tulangan lebih. f 1 Faktor kuat leleh batang tulangan. f 2 Faktor selimut beton. f Faktor sengkang.
3 Dr Kerapatan relatif.
S Penurunan total.
t S i Penurunan segera.
S Penurunan konsolidasi primer. Ss Penurunan konsolidasi sekunder. Sr Derajat kejenuhan. Df Kedalaman pondasi di bawah permukaan tanah. H Ketebalan lapisan lempung. B Lebar pondasi. L Panjang pondasi. K Koefisien permeabilitas.
Perubahan volume. ∆ V Volume awal.
Angka poisson. E Modulus elastisitas.
Tegangan dalam tanah. Tambahan tegangan vertikal. ∆ Tegangan di dalam tanah dalam arah x.
Tegangan di dalam tanah dalam arah y. Tegangan di dalam tanah dalam arah z. Z Kedalaman titik yang ditinjau di bawah permukaan tanah. R Jarak horizontal titik di dalam tanah terhadap garis kerja beban. q Beban yang dipikul pondasi. Cc Indeks pemampatan. Po Tegangan vertikal efektif pada kedalaman yang ditinjau.
Tambahan tegangan vertikal pada kedalaman yang ditinjau. ∆ e o Angka pori awal. q n Beban yang didistribusikan pondasi ke tanah dibawahnya.
I Faktor distribusi tegangan. Q Beban yang dipikul pondasi.
Berat isi normal tanah. Berat isi saturated tanah.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Penurunan pondasi…………………………………………………...Gambar 2.2 Perputaran pondasi…………………………………………………...Gambar 2.3 Sloof patah karena penurunan pondasi kiri terlalu kecil……………..Gambar 2.4 Bahaya longsor pondasi……………………………………………...Gambar 2.5 Bangunan terguling oleh beban gempa………………………………Gambar 2.6 Macam-macam tipe pondasi…………………………………………Gambar 2.7 Fase-fase keruntuhan pondasi………………………………………..Gambar 2.8 Keruntuhan geser umum pondasi……………………………………Gambar 2.9 Keruntuhan geser lokal………………………………………………Gambar 2.10 Keruntuhan geser penetrasi…………………………………………..Gambar 2.11 Faktor daya dukung untuk keruntuhan geser menyeluruh menurut Terzaghi……………………………………………………………...Gambar 2.12 Faktor daya dukung untuk keruntuhan geser setempat menurut Terzaghi……………………………………………………………...Gambar 2.12a Keadaan I…………………………………………………………… Gambar 2.12b Keadaan II…………………………………………………………...
Gambar 2.12c Keadaan III………………………………………………………….
Gambar 2.13 Penurunan elastis tanah………………………………………………Gambar 2.14 Distribusi tegangan dalam tanah……………………………………..Gambar 2.15 Tambahan tegangan vertikal akibat beban titik……………………...Gambar 2.16 Faktor pengaruh (I) akibat beban titik, didasarkan teori Boussinesq…………………………………………………………...Gambar 2.17 Tegangan akibat beban terbagi rata berbentuk lajur memanjang……Gambar 2.18 Tegangan di bawah beban terbagi rata berbentuk empat persegiPanjang………………………………………………………………
Gambar 2.19 Isobar tegangan untuk beban terbagi rata berbentuk lajur memanjangdan bujur sangkar teori Boussinesq………………………………….
Gambar 2.20 Tegangan di bawah beban terbagi rata berbentuk lingkaran fleksibel……………………………………………………………...Gambar 2.21 Faktor pengaruh I untuk tegangan vertikal di bawah beban terbagi rataberbentuk lingkaran fleksibel………………………………………...
Gambar 2.22 Penyebaran tegangan 2V:1H………………………………………...Gambar 2.23 Pondasi telapak dinding……………………………………………..Gambar 2.24 Pondasi telapak tunggal……………………………………………...Gambar 2.25 Pondasi telapak gabungan……………………………………………Gambar 2.26 Pondasi telapak menerus……………………………………………..Gambar 2.27 Pondasi mat…………………………………………………………..Gambar 2.28 Kait tulangan standar………………………………………………...Gambar 2.29 Pondasi telapak kombinasi…………………………………………...Gambar 2.30 Pondasi telapak kombinasi persegi…………………………………..Gambar 4.1 Model pondasi yang akan dihitung (a) Pondasi tipe A; (b) Pondasi tipeB; (c) Pondasi tipe C…………………………………………………
Gambar 4.2 Denah Pondasi……………………………………………………….Gambar 4.3 Pondasi tipe A………………………………………………………..Gambar 4.4 Gambar kontrol tegangan geser 1 arah………………………………Gambar 4.5 Gambar kontrol tegangan geser 2 arah………………………………Gambar 4.6 Gambar tegangan pada jarak x………………………………………Gambar 4.7 Penulangan pondasi tipe A…………………………………………..Gambar 4.8 Pondasi tipe B…………………………………………….................Gambar 4.9 Gambar kontrol tegangan geser 1 arah………………………………Gambar 4.10 Gambar kontrol tegangan geser 2 arah………………………………Gambar 4.11 Gambar tegangan tanah pada jarak x………………………………...Gambar 4.12 Penulangan pondasi tipe B…………………………………………...Gambar 4.13 Pondasi tipe C – Pondasi kombinasi…………………………………Gambar 4.14 Penulangan pondasi tipe C………………………………………….Gambar 4.15 Distribusi tegangan satu lapisan pondasi tipe A…………………… Gambar 4.16 Distribusi tegangan 2 lapisan pondasi tipe A……………………….Gambar 4.17 Distribusi tegangan 5 lapisan pondasi tipe A……………………….Gambar 4.18 Distribusi tegangan 10 lapisan pondasi tipe A……………………...Gambar 4.19 Distribusi tegangan satu lapisan pondasi tipe B…………………… Gambar 4.20 Distribusi tegangan 2 lapisan pondasi tipe B……………………….Gambar 4.21 Distribusi tegangan 5 lapisan pondasi tipe B……………………….Gambar 4.22 Distribusi tegangan 10 lapisan pondasi tipe B……………………...DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Nilai-nilai faktor kapasitas daya dukung Terzaghi (Hardiyatmo,1994)…………………………………………………………………
Tabel 2.2 Persamaan untuk panjang penyaluran tulangan tarik………………..Tabel 4.1 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P1 perhitungan satu lapisan (tebal lapisan 10 m) akibat pondasi P1-P6…………………Tabel 4.2 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P2 perhitungan satu lapisan (tebal lapisan 10 m) akibat pondasi P1-P6…………………Tabel 4.3 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P3 perhitungan satu lapisan (tebal lapisan 10 m) akibat pondasi P1-P6…………………Tabel 4.4 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P1 perhitungan 2 lapisan (tebal lapisan 5 m) akibat pondasi P1-P6…………………..Tabel 4.5 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P2 perhitungan 2 lapisan (tebal lapisan 5 m) akibat pondasi P1-P6…………………..Tabel 4.6 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P3 perhitungan 2 lapisan (tebal lapisan 5 m) akibat pondasi P1-P6…………………..Tabel 4.7 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P1 perhitungan 5 lapisan (tebal lapisan 2 m) akibat pondasi P1-P6…………………..Tabel 4.8 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P2 perhitungan 5 lapisan (tebal lapisan 2 m) akibat pondasi P1-P6…………………..Tabel 4.9 Tambahan tegangan vertikal di bawah pondasi P3 perhitungan 5 lapisan (tebal lapisan 2 m) akibat pondasi P1-P6…………………..