Repost:http://kampustekniksipil.blogspot.com
DESAIN PONDASI TELAPAK BUJUR SANGKAR
Screenshoot Spreadsheet
(Input Data)
(Skema Hitung Fondasi)
(Analisa Perhitungan)
(Desain Tulangan)
(Lampiran Peraturan SNI 03-2847-2002Yang terkait)
(Laporan singkat perhitungan)
Landasan Teori (Dasar Perencanaan)
Dalam
mendesain pondasi telapak, perencanaan pondasi harus mencakup segala
aspek agar terjamin keamanan sesuai dengan persyaratan yang berlaku,
misalnya, penentuan dimensi pondasi meliputi panjang, lebar dan tebal
pondasi, kemudian jumlah dan jarak tulangan yang harus dipasang pada
pondasi.
Adapun peraturan untuk perencanaan pondasi telapak tercantum pada SNI 03-2847-2002 merujuk pada pasal 13.12 dan pasal 17.
Jika ada yang belum memiliki peraturan tersebut. Silahkan klik
disini untuk download SNI 03-2847-2002
Garis besar perencaan Fondasi Telapak
1. Menentukan Dimensi Pondasi
hal
yang paling penting dalam merencanakan pondasi adalah menentukan ukuran
dimensi, dimana ukuran panjang, lebar dan ketebalan telapak pondasi
harus ditetapkan sedemikian rupa sehingga tegangan yang terjadi pada
dasar pondasi tidak melebihi daya dukung tanah dibawahnya
2. Mengontrol Kuat Geser 1 Arah
kerusakan
akibat gaya geser 1 arah terjadi pada keadaan dimana mula-mula terjadi
retak miring pada daerah beton tarik (seperti creep) lihat gambar
dibawah. Akibat distribusi beban vertikal dari kolom (Pu kolom) yang
diteruskan ke pondasi, maka pada bagian dasar pondasi mengalami
tegangan. Akibat tegangan ini, tanah memberikan respon berupa gaya
reaksi vertikal keatas (gaya geser) sebagai akibat dari adanya gaya aksi
tersebut. Kombinasi beban vertikal Pu kolom (kebawah) dan gaya geser
tekanan tanah keatas berlangsung sedemikian rupa sehingga sedikit demi
sedikit membuat retak miring tadi semakin menjalar keatas sehingga
membuat daerah beton tekan semakin mengecil. Nah…dengan semakin
mengecilnya daerah beton tekan ini maka mengakibatkan beton tidak mampu
menahan beban geser tanah yang menyodok/mendorong keatas, akibatnya
beton tekan akan mengalami keruntuhan.
Kerusakan pondasi yang diakibatkan oleh gaya geser 1 arah ini biasanya terjadi jika nilai perbandingan antara nilai a dan nilai d
cukup kecil, dan selain itu, mutu beton yang digunakan juga kurang baik
sehingga mengurangi kemampuan beton dalam menahan beban tekan
Retak pondasi yang diakibatkan oleh gaya geser 1 arah, biasanya terjadi pada jarak +/- d dari muka kolom, dimana d adalah tebal efektif podasi
3. Mengontrol Kuat Geser 2 Arah (Geser Pons)
Bisa
disebut juga dengan geser pons (punching shear), dimana akibat gaya
ini, pondasi mengalami kerusakan disekeliling kolom dengan jarak kurang
lebih d/2
4. Menghitung Tulangan Pondasi
Beban
yang bekerja pada pondasi adalah beban dari reaksi tegangan tanah yang
bergerak vertikal keatas akibat adanya gaya aksi vertikal kebawah (Pu)
yang disalurkan oleh kolom. Tulangan pondasi dihitung berdasarkan momen
maksimal yang terjadi pada pondasi dengan asumsi bahwa pondasi dianggap
pelat yang terjepit dibagian tepi-tepi kolom.
Menurut
SNI 03-2847-2002, untuk tulangan pondasi telapak berbentuk bujursangkar
harus disebar merata pada seluruh lebar pondasi (lihat pasal 17.4.3)
5. Mengontrol Daya Dukung Pondasi
Pondasi
sebagai struktur bangunan bawah yang menyangga kolom yang memikul
beban-beban diatasnya (bangunan atas) harus mampu menahan beban axial
terfaktor (Pu) dari kolom tersebut. Maka dari itu beban dari Pu
diisyaratkan tidak boleh melebihi daya dukung dari pondasi (Pup) yang dirumuskan sebagai berikut :
Pu < Pup
Pup = Ø x 0,85 x fc’ x A
Dimana :
Pu = Gaya aksial terfaktor kolom……. (N)
Pup = Daya dukung pondasi yang dibebani……. (N)
fc’ = Mutu beton yang diisyaratkan……. (Mpa)
A = Luas daerah yang dibebani…….(mm2)
Untuk contoh penggunaan spreadsheet ini, akan diulas pada posting berikutnya.
Dasar
teori spreadsheet perhitungan pondasi telapak bujursangkar ini mengacu
pada SNI 03-2487-2002, dan alur langkah perhitungan ada dalam bagan alir
perencanaan pondasi yang ada dalam spreadsheet tersebut.
Untuk download Spreadsheet Klik pada icon rumah dibawah ini…….
Sekian…
Dan semoga bermanfaat…
DESAIN PONDASI TELAPAK PERSEGI PANJANG
Pad
foundation atau pondasi telapak adalah pondasi yang biasa digunakan
untuk menumpu kolom bangunan, tugu, menara, tangki air, cerobong asap
dan beberapa bangunan sipil lainnya. Pondasi ini berbentuk papan yang
terbuat dari beton bertulang dan diletakan di atas tanah pada kedalaman
tertentu dengan dimensi dan ketebalan yang tertentu pula. Biasanya,
pondasi ini dibuat dengan dimensi yang lebih besar daripada kolom
diatasnya, Hal ini bertujuan agar beban yang diteruskan ke pondasi dapat
disebarkan keluasan tanah yang lebih besar dibawahnya.
Karena
dimensi ukuran dari pondasi dibuat lebih besar daripada kolom
diatasnya, maka secara fisik terlihat seperti alas kaki atau sepatu
kolom, sehingga pondasi ini bisa disebut juga sebagai pondasi kaki pelat
atau “foot plate”
Secara
geometrik, bentuk dari pondasi telapak ini dapat dibuat dengan dua
macam bentuk, yaitu dengan bentuk bujur sangkar atau persegi panjang.
Pondasi
dengan bentuk bujur sangkar biasanya digunakan jika beban yang bekerja
pada pondasi berupa beban tekan sentris (P) dan tanpa momen (M), (atau
jika ada tapi momennya kecil). Namun apabila beban yang bekerja pada
pondasi berupa beban tekan sentris (P) dan momen (M) secara bersamaan,
maka biasanya digunakan pondasi persegi panjang.
Lho mengapa demikian ?
Lihat ilustrasi berikut,
Nah, kira-kira lebih sulit mana, menggulingkan pondasi di gambar 1 atau pondasi di gambar 2 ?
Dari
sini saja sudah terlihat mengapa harus digunakan pondasi berbentuk
persegi panjang. Untuk beban tekan sentris, pondasi dengan bentuk bujur
sangkar cukup stabil menahan beban. Namun, apabila selain beban tekan
ini ada lagi beban momen (M) yang menyebabkan penggulingan seperti
gambar diatas, maka bentuk pondasi harus disiasati agar bisa menahan
penggulingan, dengan cara memperbesar salah satu sisi bagian pondasi
yang lemah atau tidak aman terhadap beban yang menggulingkannya.
Dan
tentu saja, selain luas penampang yang diperbesar, ada faktor lain yang
juga harus dijadikan perhatian agar pondasi yang kita buat nantinya
aman dan stabil terhadap beban yang bekerja. “Aman” dalam artian tidak
ngguling, tidak nggeser dan tidak ambles yang mengakibatkan kerusakan
struktur dibagian atasnya, seperti kolom retak, dinding retak, keramik
lantai pecah-pecah dan lain sebagainya.
Apakah faktor tersebut?
Faktor tersebut adalah “daya dukung tanah”.
Kekuatan
atau daya dukung tanah sangat menentukan besar dan kecilnya ukuran
pondasi. Sebagai contoh untuk jenis pondasi telapak tunggal, semakin
kuat daya dukung tanah, semakin kecil ukuran pondasi yang direncanakan.
Sebaliknya, semakin lemah daya dukung tanahnya, maka semakin besar
ukuran pondasi yang akan direncanakan. Untuk tanah dengan daya dukung
lemah, sebaiknya tidak menggunakan pondasi ini, karena desain area
penampangnya pasti akan besar sehingga tidak efektif di pelaksanaan dan
boros di keuangan. Sobat bisa menggunakan alternatif pondasi lain
seperti pondasi sumuran atau bahkan tiang pancang jika daya dukung
tanahnya sangat rendah sekali.
Terus bagaimana caranya agar kita bisa tahu bahwa tanah tempat pondasi tersebut diletakan mempunyai daya dukung yang kuat?
bisa melalui beberapa usaha, seperti,
- Sobat bisa merujuk pada peraturan bangunan setempat yang dikeluarkan oleh lembaga terkait.
- Pengalaman tentang membuat pondasi yang sudah ada, atau keterangan yang berkaitan dengan pondasi disekitarnya.
- tanya tukang (tidak dianjurkan, tapi boleh dicoba sebagai bahan masukan dan bertukar fikiran)
- Pengujian atau pemeriksaan tanah, baik di laboratorium atau di lapangan ---> ini yang paling di rekomendasikan
Nich sob… akibatnya jika pondasi sampai mengalami pergeseran atau penurunan yang melebihi batas toleransi.
(retak kolom struktur)
(Retak dinding tembok)
Pondasi telapak, apakah nantinya didesain berbentuk bujur sangkar atau persegi panjang, yang penting adalah pondasi tersebut harus kuat menahan beban yang bekerja padanya. Dan tentu saja seperti yang sudah disinggung diatas, selain pondasi harus kuat, tanah tempat pondasi tersebut diletakan juga harus bisa memberikan daya dukung yang cukup kuat agar pondasi tidak mengalami penurunan yang melebihi batas toleransi sehingga mengakibatkan rusaknya struktur dibagian atas.
Terus bagaimana caranya agar kita tahu bahwa pondasinya kuat ?
Ya, tentu saja harus dihitung, Karena dengan menghitung kita bisa tahu
dan membuktikan bahwa pondasi yang direncanakan nantinya betul-betul
kuat.
Nah sobat,… salah satu cara untuk memenuhi
keperluan tersebut diatas maka dibuatlah “spreadsheet hitung pondasi”
untuk mempermudah proses perhitungannya.
Catatan :
2.
Untuk spreadsheet “perencanaan pondasi telapak persegi panjang” ini
penulis tetap mengandalkan microsoft excel sebagai platform nya, selain
dikarenakan pengoperasiannya yang relatif mudah, excel juga memilki
kekuatan di bahasa ‘macro-nya’ dan bisa dikolaborasikan dengan visual
basic sehingga hasilnya betul2 memuaskan.
Screenshoot Spreadsheet
(Input Data)
(Laporan Singkat Perhitungan)
(Grafik Tegangan Tanah)
(Hasil Perhitungan)
(Hasil Perhitungan)
(Hasil Perhitungan)
(Desain Tulangan)
3.
Spreadsheet ini dalam analisanya tidak memperhitungkan pengaruh
eksentrisitas kolom terhadap pondasi, jadi seandainya pengaruh tersebut
diperhitungkan, sobat harus menghitungnya sendiri.
4. Tidak seperti “
spreadsheet perencanaan pondasi telapak bujur sangkar”,
Untuk spreadsheet “perencanaan pondasi persegi panjang” ini ukuran
kertas, margin, dan layout nya sudah diatur sedemikian rupa sehingga
hasilnya bisa langsung dicetak dan tidak perlu di setting lagi.
Data struktur :
K1 = 25/25
f’c = 20 Mpa
fy = 320 Mpa (U-32)
Hasil dari analisa STAAD didapat
Pu = 323,276 KN
Mu,z = 1,659 KN.m
Mu,x = -0,103 KN.m
Mu,y = 0,017 KN.m
dari data tanah :
Berat tanah = 17,20 KN/m3
Kedalaman 1,6 m dari MT, adalah = 2 kg/cm2 = 196,133 KPa
Desain ukuran pondasi dan tulangan yang dibutuhkan?
Penyelesaian :
1. Buka spreadsheet “Perencanaan pondasi telapak persegi panjang”.
2. Masukan data rencana ke spreadsheet sesuai dengan data diatas.
Untuk data pondasi kita coba dan kita rencanakan sebagai berikut :
- B X L = 125 cm x 150 cm.
- Selimut beton (sb) = 75 mm (karena berhubungan langsung dengan tanah)… lihat SNI 03-2847 pasal 9.7.1
- Besi tulangan direncanakan dengan ukuran 13 mm (ulir 13)
- Untuk nilai αs = 40 (karena kolomnya adalah kolom dalam, maka konstantanya adalah 40)
catatan :
αs = suatu konstanta yang digunakan untuk menghitung Vc yang nilainya tergantung pada letak fondasi
40 = kolom dalam
30 = kolom tepi
20 = kolom sudut
- Tebal fondasi (ht) = 0,3 m = 30 cm
- Tebal tanah diatas pondasi (ha) = 1,6 – 0,3 = 1,30 m
3.
Jika data sudah di inputkan dengan benar, sekarang coba lihat laporan
singkat perhitungan di bagian bawah input data. Untuk itu geser scrool
mouse ke bawah.
Disini
terlihat, bahwasanya pondasi dengan ukuran 1,25 x 1,50, tidak bisa
diaplikasikan, karena tegangan tanah yang terjadi dibawah pondasi
melampaui daya dukung tanahnya. Walaupun daya dukung pondasi terhadap
beban okey, namun tetap saja pondasi dengan ukuran sekian tidak boleh
dilaksanakan karena pondasi bisa mengalami penurunan, sehingga bisa
membahayakan struktur diatasnya.
4. Sekarang geser scroll mouse kebawah lagi untuk melihat tegangan tanahnya.
Garis
tegangan tanah (warna biru) diatas garis daya dukung tanah (warna
merah). ini menunjukan tegangan tanah melampaui daya dukung tanah yang
di izinkan, sehingga ukuran dimensi pondasi harus diperbesar
5. Sekarang kita ganti ukuran pondasi menjadi 1,30 m x 1,60 m, dengan tebal 0,30 m
6. Jika sudah, sekarang geser scroll mouse kebawah untuk melihat laporan singkatnya. Hasilnya sebagai berikut :
Daya
dukung tanah lebih besar dari tegangan tanah yang terjadi. Ketahanan
beton pondasi cukup kuat atau lebih besar dari gaya geser 1 arah dan 2
arah, serta daya dukung pondasi aman terhadap beban yang bekerja (Pu
> Pu,k). Sehingga pondasi dengan ukuran (1,30 x 1,60) m dengan tebal =
0,3 m bisa untuk diaplikasikan.
Tulangan pondasi didesain :
Sejajar Arah Panjang : D13 – 139 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 11 buah)
Arah melintang (di jalur pusat) : D13 – 164 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 9 buah)
- Arah Tepi (kanan) : D13 – 450 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 1 buah)
- Arah Tepi (kiri) : D13 – 450 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 1 buah)
Mungkin sobat bingung dengan format penulisan penulangan diatas, biar tidak bingung, sobat klik tab sheet “Desain Tulangan”. (Lihat hasil penulangannya dalam bentuk grafik)
7. Sekarang kita cek panjang penyaluran tegangan tulangan, untuk itu klik tab sheet “Hasil Perhitungan”. Geser scroll mouse ke bawah sampai di halaman 9
Perhatikan
notasi yang saya beri kotak warna biru, didalamnya ada kotak yang
berwarna orange. Kotak tersebut adalah kotak input data yang harus di
isi untuk mengetahui panjang tegangan tulangan yang terjadi.
Adapun penjelasan notasi tersebut diatas adalah sebagai berikut :
α = Faktor lokasi penulangan
- 1,3 jika tulangan berada diatas beton setebal ≥ 300 mm
- 1,0 untuk tulangan lain
(karena beton segar dibawah tulangan (selimut beton) adalah = 75 mm, maka α = 1)
β = Faktor pelapis
-
1,5 jika batang atau kawat tulangan berlapis epoksi dengan selimut
beton kurang dari 3 db atau spasi bersih tulangan kurang dari 6db.
- 1,2 jika batang atau tulangan berlapis epoksi lainnya
- 1,0 jika tulangan tanpa epoksi
(karena tulangan kita tanpa epoksi, maka nilai β = 1,0)
γ = Faktor ukuran batang tulangan
- 0,8 jika tulangannya D19 atau yang lebih kecil
- 1,0 jika tulangannya D22 atau yang lebih besar
(karena tulangan yang kita pakai adalh D13, maka γ = 0,8)
λ = Faktor beton agregat ringan
- 1,3 jika digunakan beton agregat ringan
- 1,0 jika digunakan beton normal
(karena yang kita gunakan adalah beton normal, maka λ = 1,0)
c = Spasi antar tulangan atau dimensi selimut beton (diambil nilai terkecil)… (mm)
( c = 75 mm)
Ktr = Faktor tulangan sengkang, Ktr = (Atr x fyt) / (10 x s x n)
(Untuk penyederhaan, boleh dipakai Ktr = 0)
λd = Panjang penyaluran tegangan
λd > 300
Catatan :
Penjelasan secara lengkap mengenai notasi2 ini, sobat bisa merujuk ke SNI 03-2847, pasal 14.2.3
Karena panjang penyaluran λd = 267,90 < 300, maka tidak memenuhi persyaratan, untuk itu tulangan diganti dengan diameter 16 mm (D16).
Sehingga λd = 329,72 > 300… (Ok!)
Oleh
karena terjadi perubahan pada rencana ukuran batang tulangan, maka
hitungan dan hasil desain tulangan secara keseluruhan berubah.
Berikut adalah hasil desain setelah terjadi perubahan ukuran tulangan (lihat gambar bawah) :
Rencana dimensi pondasi = (1,30 x 1,60) m, tebal = 30 cm
Penulangan pondasi :
Sejajar Arah Panjang : D16 – 211 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 8 buah)
Arah melintang (di jalur pusat) : D16 – 254 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 6 buah)
- Arah Tepi (kanan) : D16 – 450 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 1 buah)
- Arah Tepi (kiri) : D16 – 450 (Jika dikonversikan ke parameter jumlah, maka jumlahnya ada = 1 buah)
Untuk kemudahan dilapangan, maka tulangan dipasang sebagai berikut :
Sejajar arah panjang : D16 - 200
Sejajar arah pendek : D16 - 250
Okey sob, sampai disini pembahasan kita,
sobat bisa bereksplorasi untuk mendesain pondasi tapak dengan spreadsheet ini,…
Sekian, dan semoga bermanfaat .
Ups sampai lupa, untuk download spreadsheet ini, sobat klik aja ikon rumah dibawah ini
