Pondasi 1 (pengetahuan)

BAB  I

PENGETAHUAN  PERENCANAAN  PONDASI

A.    PENGERTIAN DAN TUJUAN

Semua konstruksi yang direkayasa untuk bertumpu di atas atau di bawah permukaan tanah harus didukung oleh suatu pondasi yang dapat memikul beban bangunan itu. Pondasi adalah bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopangnya dan beratnya sendiri kepada dan ke dalam tanah dan batuan yang terletak di bawahnya. Pondasi berguna untuk meneruskan beban-beban kolom , beban lateral yang bekerja kepada tanah.

Tanah mempunyai peranan yang penting pada suatu lokasi pekerjaan konstruksi ; tanah harus mampu memikul beban dari setiap konstruksi teknik yang diletakkan di atasnya tanpa kegagalan geser (shear failure) dan dengan penurunan yang dapat ditolerir untuk konstruksi tersebut ; tanah adalah pondasi pendukung suatu bangunan atau konstruksi rekayasa.

Jika tanah cukup keras dan mampu memikul beban maka pondasi dapat langsung dibangun di atas tanah itu tetapi bila tidak maka diperlukan tiang pancang atau kaison untuk meneruskan gaya-gaya tersebut ke lapisan tanah yang mampu memikul gaya itu sepenuhnya , selain itu dapat juga dilakukan perbaikan permukaan tanah.

Masalah tersebut sering dijumpai maka harus dipertimbangkan sebaik-baiknya dalam meramalkan dan menentukan kemampuan daya dukung tanah beserta kemungkinan dalamnya penurunan yang akan terjadi yang disebabkan oleh gaya yang bekerja. Untuk meramalkan dan penilaian teknis diperlukan pengertian yang mendalam mengenai karakteristik mekanis dari tanah.

Sifat-sifat fisis dan rekayasa tanah yang diperlukan adalah :

1. Parameter kekuatan

E_s         : modulus tegangan-regangan  (kg/cm²)

G’         : modulus geser  (kg/cm²)

v           : rasio Poisson

f           : sudut geser dalam (derajat)

c          : kohesi tanah  (kg/cm²)

2.  Penetapan kompresibilitas dan laju penurunan

C_c         : indeks kompresi

C’_c        : rasio kompresi

C_r         : indeks kompresi ulang

C’_r        : rasio kompresi ulang

c_v          : koefisien konsolidasi

C_a         : koefisien kompresi sekunder

3. Data gravimetrik – volumetrik

g           : berat satuan ( ton/m³)

G_s         : berat spesifik

e          : angka pori

n          : porositas

w_N        : kadar air alami (%)

w_L         : batas cair , liquit limit (%)

w_P         : batas plastis , plastic limit (%)

4. Permeabilitas

k          : koefisien permeabilitas

Sebagai perekayasa (engineer) pondasi harus memahami asas-asas ilmiah dalam rekayasa geoteknik (mekanika tanah , geologi , rekayasa pondasi) dan rekayasa struktural (analisis , rancangan beton bertulang dan baja , dsb) dan pengalaman lapangan.

Pondasi secara umum digolongkan menjadi :

1. Pondasi dangkal  :

Kedalaman umumnya D/B ≤ 1 atau lebih sedikit ; misalnya pondasi telapak , pondasi rakit.

2. Pondasi dalam :

Kedalamam umumnya D_p/B ³ 4 ; misalnya tiang pancang , turap , kaison , drilled-pier

Dimana D  : kedalaman pondasi ; D_p : panjang pemancangan ; B : lebar pondasi atau diameter tiang pancang..

B.    PERSYARATAN DAN PERTIMBANGAN

1.     PERSYARATAN

Langkah-langkah persyaratan minimum untuk merancang pondasi :

a.        Penentuan lokasi tapak dan beban-beban yang bekerja

b.       Pemeriksaan fisik lokasi tapak tentang masalah-masalah geologis dan dilengkapi data-data pertanahan

c.        Menetapkan program eksplorasi lapangan dan uji laboratorium

d.       Tentukan parameter rancangan tanah yang perlu berdasar data uji , asas-asas ilmiah , dan pertimbangan rekayasa

e.        Buatlah rancangan pondasi berdasar parameter tanah yang ada secara ekonomis dan dapat dilaksanakan oleh karyawan konstruksi yang ada.

Dalam perancangan pondasi diperlukan :

1. Maksud pembuatan bangunan ; muatan ; umur pemakaian ; jenis rangka ; profil tanah ; cara konstruksi dan biaya konstruksi.
2. Penentuan kebutuhan-kebutuhan nasabah / pemilik
3. Pembuatan rancangan yang memperhatikan lingkungan dan  keamanan

2.     PERTIMBANGAN

Pertimbangan-pertimbangan perancangan :

1. Kedalaman pondasi harus cukup dan penggaliannya harus memperhitungkan telapak-telapak yang sudah ada pada bangunan yang bersebelahan.
2. Kedalaman pondasi harus di bawah zona perubahan volume musiman yang disebabkan oleh pebekuan , pelumeran dan pertumbuhan tanaman.
3. Skema pondasi harus mempertimbangkan kondisi tanah yang memuai.
4. Sistem pondasi harus aman terhadap pembalikan , pergeseran dan pengangkatan.
5. Sistem harus aman terhadap kemunduran atau korosi dari dalam tanah yang mengandung bahan-bahan berbahaya.
6. Sistem pondasi mampu bertahan terhadap perubahan-perubahan tapak atau geometri konstruksi dan mudah dimodifikasi bila akan memerlukan perubahan pada struktur-atas dan pembebanan.
7. Pondasi harus dapat dibangun dengan tenaga konstruksi yang ada
8. Perkembangan pondasi dan tapak harus memenuhi standar-standar lingkungan setempat.

Faktor lain yang dipertimbangkan dalam perencanaan pondasi telapak :

a.     Kedalaman dan jarak antara pondasi telapak

Bila pondasi telapak berdekatan dengan sebuah bangunan yang sudah ada maka haruslah garis antar dasar pondasi  membentuk sudut 45^o dan jarak m > z_f sehingga menghasilkan tekanan yang konservatif yang berasal lebih dari satu pondasi telapak , Gambar 1.1 (a) sedang pada gambar (b) ada kemungkinan tanah dapat mengalir secara lateral dari bawah pondasi lama sehingga mengakibatkan retak-retak pada bangunan yang sudah ada.

Sukar untuk menentukan jarak m agar bangunan yang berdekatan tidak dirugikan , masalah tersebut dapat dihindari dengan membuat dinding turap.

b.     Efek tanah yang dipindahkan

Tanah selalu dipindahkan / digali saat memasang pondasi dan sebagian diurugkan kembali , dipadatkan dan dibuatkan sistem drainasi untuk mengendalikan tekanan hidrostatik.

c.     Tekanan tanah perencanaan

Perlu ditegaskan tekanan yang digunakan apakah nilai bersih atau nilai kotor. Tekanan kotor merupakan tekanan total yang dapat dipikul pada kedalaman pondasi (D) sehingga menghasilkan daya dukung batas (q_ult) sedang tekanan bersih adalah tekanan yang selebihnya dari beban lebih (pondasi telapak) yang ada yang dapat dipikul dengan aman pada kedalaman pondasi (D) dengan pertimbangan penurunan.

d.     Masalah erosi

Bila pondasi berdekatan dengan aliran air  maka harus diletakkan pada suatu kedalaman sehingga erosi tidak memotong tanah dan menyebabkan keruntuhan. Disamping itu harus diperhatikan jenis pondasi yang sesuai , efek dan kedalaman erosi , biaya pondasi.

e.     Perlindungan terhadap korosi

Di kawasan yang tercemar mungkin terdapat masalah korosi terhadap pondasi logam . Beton dapat menahan korosi , bila ada sulfat digunakan beton yang tahan terhadap sulfat atau digunakan tiang pancang kayu bila pH tanah > 9,5 atau < 4  (pH netral = 7)

f.      Fluktuasi bidang batas air-jenuh

Bidang batas air jenuh yang direndahkan akan menambah tekanan efektif dan dapat menyebabkan penurunan tambahan. Bila ditinggikan dapat mengakibatkan ketakstabilan dari pengapungan bangunan dan pengurangan tekanan efektif.

g.     Pondasi di dalam  deposit / endapan pasir

Perencanaannya perlu mempertimbangkan daya dukung , penurunan endapan lepas, kedalaman pondasi yang mencukupi.

h.     Pondasi pada tanah lus

Tanah lus (tanah yang mudah runtuh) adalah endapan yang dibawa angin (aeolian) , longgar tetapi stabil mengandung bahan perekat yang larut dalam air .

Bila ada pembebanan dan pembasahan tertentu menyebabkan runtuhnya struktur tanah dan menghasilkan penurunan yang luas.

Ciri – ciri endapan tanah lus adalah :

-       berbutir halus (lolos ayakan No.200) , tidak ada kerikil sama sekali

-       berat jenis (SG) = 2,65 sampai 2,72

-       berat volume kering langsung (g_kering) = 1 sampai 1,68 t/m³

-       berat volume kering dari uji pemampatan (g_kering) = 1,58 sampai 1,79 t/m³

-       batas cair (w_L) = 25% sampai 55%

-       batas plastis (w_P) = 15% sampai 30%

-       kadar air (w_N) = 12% sampai 20% (menurut Sheeler,1968)

-       rasio rongga langsung di tempat (e_o) = 0,67 sampai 1,5 (menurut Drannikov,1967)

Tanah rentan terhadap keruntuhan bila berat volume kering langsung kurang dari :

(g_kering) = 110 – 1,17(w_L – 16) pcf (menurut Bowles,1988) atau 1,762 – 0,019(w_L – 16)  t/m³

Bila tanah potensi ada keruntuhan supaya dapat digunakan pondasi tapak maka dilakukan :

-       Pemampatan tanah (penggalian dan penggantian) sampai g_kering ³ 1,58 t/m³

-       Pemampatan menggunakan bahan tambah (kapur , semen portland)

-       Memakai sarana untuk mencegah kebasahan (sulit dilaksanakan)

-       Memakai tiang pancang

i.      Pondasi di atas tanah ekspansif

Tanah lempung cenderung menyusut pada pengeringan dan mengembang bila basah. Semakin rendah batas penyusutan dan semakin besar perbedaan indeks plastisitas maka semakin mungkin terjadi perubahan volume.

Tabel 1.1 : Hubungan perubahan volume tanah dengan Indeks Plastisitas (I_P) dan Batas Cair (w_L)

                 (Dari Holtz (1959) dan Dakshanamurthy dan Raman (1973)

Potensial untuk perubahan volume	Indeks Plastisitas (Ip)	Batas susut  (wS) , %	Batas Cair (wL) , %
Rendah , < 5% Sedang Tinggi Sangat tinggi , > 25%	< 18 15 – 28 25 – 41 > 35	> 15 10 – 15 7 – 12 < 11	20 – 35 35 – 50 50 – 70 > 70

Maka yang dapat dilakukan :

-       Mengubah tanah (penambahan kapur atau semen)

-       Mengendalikan arah ekpansi

-       Mengendalikan air tanah

-       Mengabaikan naiknya dasar galian , dengan kedalaman pondasi tapak yang cukup

-       Membebani tanah  untuk mengimbangi tekanan bengkak

j.      Pondasi di atas lempung dan lumpur

Pada kondisi tanah yang sangat lunak sampai lunak perlu perkiraan yang terbaik dari daya dukung yang diijinkan untuk mengendalikan keruntuhan geser dengan konsolidasi yang mungkin terjadi

k.     Pondasi di atas tempat urugan onggokan sampah “urugan tanah bersih”

Penggunaan urugan tanah untuk suatu bangunan sangat sulit untuk menghindari penurunan karena bahan urugan akan mengurai dan atau berkonsolidasi sehingga penurunan tidak rata.

l.      Kedalaman beku dan pondasi di atas beku permanen (permafrost)

Sebaiknya ditempatkan di bawah garis beku karena pembekuan dan pencairan tanah cenderung bertahan pada kondisi lepas tak terkonsolidasi, perlu diperhatikan untuk daerah-daerah dengan cuaca yang dingin

m.   Pertimbangan lingkungan

Insinyur pondasi mempunyai tanggung jawab untuk memastikan bahwa bagian yang mereka kerjakan dari perencanaan total tidak mempunyai efek yang merugikan terhadap lingkungan.