4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pondasi

2.1.1 Pengertian Pondasi

Pondasi ialah bagian dari satu system rekayasa yang meneruskan beban yang di

topang oleh pondasi dan beratnya sendiri ke dalam tanah dan batuan yang terletak

dibawahnya. Tegangan-tegangan tanah yang dihasilkan kecuali pada permukaan

tanah merupakan tambahan kepada beban-beban yang sudah ada dalam masa

tanah dari bobot sendiri bahan dan sejarah geologisnya.

Struktur atas merupakan istilah yang biasa dipakai untuk menjelaskan

bagian-bagian dari system rekayasa yang membawa beban kepada pondasi atau

struktur dibawahnya. Istilah struktur atas mempunyai arti khusus untuk bangunan-

bangunan dan jembatan-jembatan, akan tetapi, pondasi tersebut dapat juga hanya

menopang mesin-mesin, mendukung peralatan industrial (pipa, manara, tangka),

bertindak sebagai alas atau papan iklan dan sejenisnya. Karena sebab inilah maka

lebih baik menggambarkan pondasi sebagai bagian dari satu system rekayasa

pendukung beban yang mempunyai bidang antara (interfacing) terhadap tanah

(Joseph E. Bowles, 1997: 1).

2.1.2 Macam-Macam Pondasi

Pondasi adalah bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban

bangunan ke tanah atau batuan yang berada dibawahnya. Terdapat dua klasifikasi

pondasi yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal di definisikan

sebagai pondasi yang mendukung bebannya secara langsung, seperti: pondasi

telapak, pondasi memanjang, dan pondasi rakit. Pondasi dalam didefinisikan

sebagai pondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batu yang

relative jauh dari permukaan, contohnya pondasi sumruran dan pondasi tiang.

macam –macam contoh tipe pondasi diberikan dalam gambar 2.1

(H.C.Hardiyatmo, 1996: 62).

5

Gambar 2.1 Macam macam pondasi

a. Pondasi memanjang

b. Pondasi telapak

c. Pondasi rakit

d. Pondasi sumuran

e. Pondasi tiang

(Sumber: H.C. Hardiyatmo, 1996: 63)

2.1.3 Pondasi Tiang Bor

Pondasi tiang bor adalah salah satu jenis pondasi dalam berbentuk

tabung yang terdiri dari campuran beton bertulang dengan dimensi dan ukuran

tertentu sesuai dengan perhitungan dan dipasang di dalam tanah dengan

menggunakan metode pengeboran sampai pada kedalaman yang memiliki tingkat

kekerasan tanah yang cukup untuk menopang beban dari satu bangunan.

6

Pemasangan tiang bor biasanya dimulai dengan proses melubangi tanah

sampai kedalaman tertentu dengan dimensi vertikal menggunakan teknik

pengeboran dengan mesin tiang bor, ada dua teknik pengeboran yang biasa

dipakai yaitu memakai teknik metode bor kering atau bisa menggunakan teknik

pengeboran basah. Pelubangan dilakukan sampai dengan kedalaman yang telah

ditentukan sebelumnya atau sampai tanah keras yang memenuhi perhitungan daya

dukung yang telah diperhitungkan sebelumnya yang biasanya mengikuti data

sondir penyelidikan daya dukung tanah sebelum proses pelaksanaan pekerjaan

tiang bor. Biasanya ukuran pondasi yang sering sipakai adalah diameter 20 cm, 30

cm dan 40 cm, sesuai dengan tersedianya mata bor. Seperti layaknya pondasi

tiang, maka pondasi pada dudukan beton pile (pile cap). Fungsi dudukan beton

adalah mengikatkan tulangan pondasi pada kolom dan sloof. Selain itu fungsinya

adalah untuk transfer tekanan beban di atasnya.

Beberapa keuntungan dalam pemakaian pondasi tiang bor yaitu pada

proses pelaksanaannya tidak menimbulkan gangguan suara dan getaran yang

membahayakan atau menganggu bangunan atau penduduk di sekitarnya, pondasi

tiang bor dapat dipasang menembus batuan, diameter tiang memungkinkan dibuat

besar bila diperlukan ujung bawah tiang bor dapat dibuat lebih besar untuk

memperbesar kapasitas daya dukungnya.

Adapun kelemahan dari pondasi tiang bor yaitu pengecoran tiang bor

dipengaruhi oleh kondisi cuaca, pengecoran akan lebih sulit apabila dipengaruhi

air tanah karena mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik, mutu beton hasil

pengecoran tidak terjamin keseragamannya di sepanjang badan tiang bor sehingga

mengurangi kapasitas dukung tiang bor terutama bila tiang bor cukup dalam,

pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan bila tanah berupa pasir

atau tanah yang berkerikil, air yang mengalir ke dalam lubang tiang bor dapat

mengakibatkan gangguan tanah, sehingga mengurangi kapasitas daya dukung

tiang, akan terjadi tanah runtuh jika tindakan pencegahan tidak dilakukan maka

dipasang temporary casing untuk mencegah terjadinya kelongsoran. (Nunik Dwi

Wibarini, 2016: 22-23).

7

2.2 Pembebanan

Pada bangunan tinggi biasanya menggunakan analisa yang telah selesai

tanpa memperhatikan saat proses pembangunan gedung atau bangunan.

Pembebanan seperti ini mengasumsikan berat sendiri dan berbagai beban yang

ada tidak bekerja pada saat pembangunan dan bekerja pada saat bangunan telah

selesai dikerjakan. Perhitungan seperti ini disebut sebagai perhitungan yang

menggunakan metode langsung. Berikut adalah berbagai beban yang bekerja pada

bangunan gedung.

2.2.1 Beban Mati / Dead Load (D)

Menuturut SNI 1727, 2013 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.

2.2.2 Beban Hidup / Live Load (L)

Menurut SNI 1727, 2013 beban hidup adalah beban yang diakibatkan

oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau stuktur lain yang tidak

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

hujan, beban gempa, beban banjr, atau beban mati.

2.2.3 Beban Gempa / Earthquake Load (E)

Beban gempa adalah semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada

gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat

gempa itu. Dalam hal ini pengaruh gempa pada struktur gedung dapat ditentukan

berdasarkan suatu analisa dinamik, yang dimaksud dengan beban gempa disni

adalah gaya-gaya didalam struktur tersebut yang terjadi oleh gerakan tanah akibat

gempa itu (Peraturan Pembebanan Untuk Gedung Pasal 1.0. No. 4 Tahun 1983).

Beban gempa ialah beban yang diakibatkan oleh adanya pergerakan

lempeng tanah yang berada dibawah struktur suatu gedung atau banguanan.

Akibat pergerakan tanah tersebut membuat struktur bangunan yang berada di

8

atasnya menjadi bergoyang. Goyangan tersebut di asumsikan sebagai beban

horizontal terhadap struktur bangunan atau gedung di atasnya dan kemudian di

formutasikan sebagai beban gempa (Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti, 2013

: 4).

SNI 1726:2012 tentang “Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk

struktur bangunan gedung dan non gedung” menjadi acuan dalam menganalisa

beban gempa yang terjadi pada gedung dan non gedung. Dalam perencanaan

pondasi tiang bor pada Hotel dan Apartemen Arnava ini menggunakan dua

metode analisa gempa yakni metode analisa respon spectrum dan analisa static

ekivalen.

Berdasarkan SNI 1726:2012 tentang “Tata cara perencanaan ketahanan

gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung”, peta-peta gerak tanah

seismik dan koefisien risiko dari gempa maksimum yang dipertimbangkan

(Maximum Considered Earthquake, MCE) yang ditunjukkan pada gambar 2.2 dan

gambar 2.3 yaitu parameter respons spektral percepatan gemba MCER terpetakan

untuk pireoda 0,2 detik (Ss) dan parameter respons spektral perencanaan gempa

MCER terpetakan untuk perioda 1,0 detik (Ss).

Gambar 2.2 Ss, Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan Risiko Tertarget

(MCER) Kelas Situs SB

(Sumber SNI 1726, 2012: 134)

9

Gambar 2.3 Ss, Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan Resiko Tertarget

(MCER) Kelas Situs SB

(Sumber SNI 1726, 2012: 135)

2.2.4 Beban Kombinasi Terfaktor

Dari berbagai beban yang ada kemudian dimasukan kedalam kombinasi

pembebanan sesuai dengan SNI 03-1726-2012. Berbagai komponen dan elemen-

elemen struktur termasuk pondasi harus dirancang untuk mampu menahan

berbagai pengaruh beban yang ada. Seluruh elemen struktur yang dirancang harus

mampu menahan beban dengan kombinasi sebagai berikut.

Tabel 2.1 Kombinasi Beban Untuk Metode Ultimit dan Metode Tegangan Ijin

Beban Metode Ultimate Metode Tegangan Ijin

Beban Mati 1,4 D D

Beban Hidup

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

D + L

D + (Lr atau R)

D + 0,75 L + 0,75 (Lr atau R

Beban Angin 1,2 D + 1,6 (Lr atau R)+(L atau 0,5 W)

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

0,9 D + 1,0 W

0,6 D + 0,6 W

0,6 D + 0,7 E

D +(0,6W atau 0,7 E)

D + 0,75 (0,6W atau 0,7 E)

D + 0,75 (0,6W atau 0,7 E) +

0,75 L + 0,75 (Lr atau R)

Beban Gempa

1,2 D +1,0 W + L

0,9 D + 1,0 E

(Sumber : SNI-1726- 2012:15-16)

10

2.3 Daya Dukung Ijin Tiang

Daya dukung ijin tiang ditinjau berdasarkan dua hal yakni kekuatan ijin

tekan dan kekuatan ijin tarik. Hal tersebut dipengaruhi oleh berbagai kondisi tanah

dan kekuatan material dari tiang itu sendiri (Anugrah Pamungkas dan Erny

Harianti, 2013 : 42).

2.3.1 Daya Dukung Ijin Tekan

Analisis daya dukung ijin tekan pondasi tiang terhadap kekuatan tanah

mempergunakan formula sebagai berikut :

Berdasarkan data N SPT (Meyerhof)

𝑷𝒂 =𝒒𝒄𝒙𝑨𝒑

𝑭𝑲𝟏+

𝑻𝒇𝒙𝑨𝒔𝒕

𝑭𝑲𝟐 (2.1)

dimana:

P𝑎 = daya dukung ijin tekan tiang

qc = tahanan ujung konus sondir

Ap = luas penampang tiang

Tf = total friksi/jumlah hambatan pelekat

Ast = keliling penampang tiang

FK1, FK2 = faktor keamanan, 3 dan 5

(Sumber : Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 42)

2.3.2 Daya Dukung Ijin Tarik

Analisis daya dukung ijin tarik pondasi tiang terhadap kekuatan tanah

mempergunakan formula sebagai berikut:

Berdasarkan Data sondir (Guy Sangrelat, Mayerhof)

𝑷𝒕𝒂 =(𝑻𝒇𝒙𝑨𝒔𝒕)𝒙 𝟎,𝟕𝟎

𝑭𝑲𝟐+ 𝑾𝒑

(2.2)

P𝑡𝑎 = daya dukung ijin tarik tiang

Wp = berat pondasi

(Sumber : Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 50)

11

2.4 Jumlah Tiang yang Dibutuhkan

Perhitungan jumlah tiang yang diperlukan pada satu titik kolom

menggunakan beban aksial dengan kombinasi beban DL+LL (beban tak

berfaktor). Jumlah tiang yang diperlukan ditentukan dengan cara dengan membagi

gaya aksial yang terjadi dengan daya dukung tiang.

np = 𝑷

𝑷𝒂𝒍𝒍 (2.3)

dimana:

np = jumlah tiang

P = gaya aksial yang terjadi

P all = daya dukung ijin tiang

(Sumber : Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 50).

2.5 Efisiensi Kelompok Tiang

Perhitungan jumlah tiang yang ada pada pasal 2.4 masih belum sempurna

dikarenakan belum dikurangi dengan adanya pengurangan daya dukung yang

disebabkan oleh tumpeng tindihnya garis-garis tegangan dari tiang yang saling

berdekatan (group action). Pengurangan daya dukung ini biasanya dinyatakan

dalam satu angka efisiensi Perhitungan efisiensi kelompok tiang berdasarkan

rumus Converse-Labbare dari Uniform Building Code AASHTO adalah:

𝐄𝐠 = 𝟏 – 𝛉 (𝒏′ − 𝟏)𝒎 + (𝒎 − 𝟏)𝒏′

𝟗𝟎 𝒎𝒏′ (2.4)

Dimana:

Eg = efisiensi kelompok tiang

𝜃 = arc tg (D/s) (derajat)

D = ukuran penampang tiang

s = jarak antar tiang (as ke as)

m = jumlah tiang dalam satu kolom

n = jumlah tiang dalam satu baris

Daya dukung ijin kelompok tiang = Eg x jumlah tiang x daya dukung ijin tiang.

Daya dukung kelompok tiang pada saat direncanakan harus lebih besar dari gaya

aksial yang terjadi (Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 50).

12

2.6 Jarak antar Tiang dalam Kelompok

Tiang-tiang jarang dipasang pada lokasi yang benar-benar lurus seperti

yang sudah direncanakan. Hal ini menyebabkan masih ada momen lentur kolom

yang harus ditahan oleh kepala tiang. Sehingga disarankan untuk mengggunakan

paling sedikit 3 tiang untuk pondasi kolom utama dan dua tiang untuk pondasi

dinding memanjang. Menurut Teng 1962 dalam H.C.Hariyatmo Jarak antar tiang

dalam tiang kelompok disarankan pada tabel 2.2 sebagai berikut (sumber: H.C.

Hardiyatmo, 2008: 192-193).

Tabel 2.2 jarak tiang minimum

Fungsi tiang Jarak as-as tiang minimum

Tiang dukung ujung dalam tanah keras 2-2,5d atau 75 cm

Tiang dukung ujung pada batuan keras 2d atau 60 cm

Tiang gesek 3-5d atau 75 cm

(Sumber: H.C. Hardiyatmo, 2008: 192-193)

Gambar 2.4 Jarak Pusat ke Pusat Tiang

(Sumber : H.C.Hariyatmo, 2008: 194)

13

2.7 Beban Maksimum Tiang pada Kelompok Tiang

Tiang-tiang akan mengalami gaya tekan atau Tarik yang diakibatkan oleh

adanya beban-beban vertical yang mempengaruhi formasi tiang dalam satu

kelompok. Oleh karena itu perlu dilakukan pengontrolan untuk memastikan setiap

tiang masih sanggup menahan beban struktur sesuai dengan daya dukungnya

masing-masing. Beban aksial dan momen yang bekerja akan disalurkan ke

kelompok tiang dan pile cap dengan rumus elastisitas dengan menggang bahwa

pile cap kaku sempurna, sehingga pengaruh beban yang bekerja tidak

menyebabkan pile cap melengkung atau terdeformasi.

𝐏𝐦𝐚𝐤𝐬 = 𝑷𝒖

𝒏𝒑 ±

𝑴𝒚 . 𝑿𝒎𝒂𝒙

𝒏𝒚 Ʃ𝑿𝟐 ±

𝑴𝒙 . 𝒀𝒎𝒂𝒙

𝒏𝒙 Ʃ𝒀𝟐 (2.5)

dimana:

P max = beban maksimum tiang

Pu = gaya aksial yang terjadi (terfaktor)

My = momen yang bekerja tegak lurus sumbu y

Mx = momen yang bekerja tegak lurus sumbu x

X max = jarak tiang arah sumbu x terjauh

Y max = jarak tiang arah sumbu y terjauh

Ʃx² = jumlah kuadrat X

Ʃy² = jumlah kuadrat Y

nx = banyak tiang dalam satu baris arah sumbu x

ny = banyak tiang dalam satu baris arah sumbu y

np = jumlah tiang

Bila P maksimum yang terjadi bernilai positif, maka pile mendapatkan

gaya tekan. Bila P maksimum yang terjadi bernilai negatif, maka pile

mendapatkan gaya tarik. Dari hasil-hasil tersebut dapat dilihat apakah masing-

masing tiang masih mampu menahan gaya tekan atau gaya Tarik bila ada

(Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 57-58).

14

2.8 Penurunan Tiang Bor

Penurunan tiang bor dibedakan menjadi dua yaitu penurunan tiang tunggal

dan penuruna kelompok tiang. Besar punurunan tiang di pengaruhi oleh

karekteristik tanah dibawanya dan penyebaran tekanan pondasi dibawahnya

(Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 73).

2.8.1 Penurunan tiang tunggal

Metode poulus dan davis (1980) dalam Anugrah Pamungkas dan Erny

Harianti (2013 : 73).

2.8.1.1 Untuk tiang apung (floating pile)

S = 𝑷𝒖 𝑰

𝑬𝒔 𝒅 (2.6)

I = IoRkRhRµ (2.7)

dimana

S = penurunan kepala tiang

Pu = beban terfaktor yang bekerja pada tiang

Io = factor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

(incompressible) dalam masa semi tak terhingga (gambar 2.5)

Rk = factor koreksi kemudahmampatan (compressible) tiang untuk µ = 0,5

(gambar 2.6)

Rh = factor koreksi untuk ketebalan lapisan pada tanah keras (gambar 2.7)

Rµ = factor koreksi angka poisson µ (gambar 2.8)

H = kedalaman total lapisan tanah

2.8.1.2 Untuk tiang dukung ujung

S = 𝑷𝒖 𝑰

𝑬𝒔 𝒅 (2.8)

I = IoRkRhRµ (2.9)

dimana

S = penurunan kepala tiang

Pu = beban terfaktor yang bekerja pada tiang

15

Io = factor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

(incompressible) dalam masa semi tak terhingga (gambar 2.5)

Rk = factor koreksi kemudahmampatan (compressible) tiang untuk µ = 0,5

(gambar 2.6)

Rh = factor koreksi untuk ketebalan lapisan pada tanah keras (gambar 2.7)

Rµ = factor koreksi angka poisson µ (gambar 2.8)

H = kedalaman total lapisan tanah

Faktor penurunan Io didapat dari gambar 2.5 berikut:

Gambar 2.5 faktor penurunan Io

(Sumber : Paulus dan Davis, 1980 dalam Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti,

2013 : 75)

Koreksi kompresi , Rk didapat dari gambar 2.6 berikut:

16

Gambar 2.6 koreksi kompresi , Rk

(Sumber : Paulus dan Davis, 1980 dalam Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti,

2013 : 75)

Koreksi kedalaman, Rh didapat dari gambar 2.7 berikut:

Gambar 2.7 koreksi kedalaman, Rh

17

(Sumber : Paulus dan Davis, 1980 dalam Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti,

2013 : 76)

Angka koreksi poisson, Rµ didapat dari gambar 2.8 berikut:

Gambar 2.8 angka koreksi poisson, Rµ

(Sumber : Paulus dan Davis, 1980 dalam Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti,

2013 : 76)

2.8.2 Penurunan Kelompok Tiang

Penurunan tiang pada kelompok tiang merupakan hasil dari jumlah

penurunan elastis atau penurunan yang terjadi dalam waktu dekat (immediate

settlement atau elastic settlement) Si dan penurunan yang terjadi dalam jangka

waktu yang panjang (long term consolidation settlement). Sehingga penurunan

total merupakan hasil dari penjumlahan kedua penurunan tersebut (Anugrah

Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 79) .

S = Si+Sc (2.10)

S = penurunan total

Si = immediate settlement

Sc = consolidation settlement

Penurunan kelompok tiang yang diijinkan menurut RSNI Geoteknik 2017

ialah harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

𝐒 < 𝟏𝟓 +𝐛 (𝐜𝐦)

𝟔𝟎𝟎 (2.11)

S = Penurunan total (cm)

b = Lebar pondasi (cm)

18

2.8.2.1 Penurunan Segera

Penurunan segera adalah penurunan yang dihasilkan oleh distorsi

massa tanah yang tertekan dan terjadi pada volume konstan. Menurut Janbu,

Olerrum, dan Kjaernsti (1956) dalam Anugrah Pamungkas dan Erny Harianti,

(2013), hal itu dirumuskan sebagai berikut:

𝐒𝐢 = µ𝟏 µ𝟎𝐪 𝐁

𝐄 (2.12)

Dimana :

Si : Penurunan segera [m]

q : Tekanan yang terjadi [Pu/A]

B : Lebar kelompok tiang [m]

E : Modulus deformasi pada kondisi undrained [kN/m2]

µi : Faktor koreksi untuk lapisan tanah dengan tebal terabatas H (Gambar2.9)

µo :: Faktor koreksi untuk kedalaman pondasi Df (Gambar 2.9)

nilai µi dan µo didapat dari grafik pada gambar 2.9 berikut:

19

Gambar 2.9 Grafik hubungan µi, µo, kedalaman pondasi (Df) dan lebar

pondasi(B)

(Sumber: Janbu, Bjerrum dan Kjaernsli, 1956 dalam Anugrah Pamungkas dan

Erny Harianti, 2013 : 35 )

2.8.2.2 Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement)

Konsolidasi adalah suatu proses mengecilnya isi tanah jenuh secara

perlahan-lahan dengan permeabilitas rendah akibat keluarnya air dari pori tanah.

Proses tersebut akan berlangsung terus menerus sampai kelebihan tekanan air pori

yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total menjadi benar-benar hilang. Pada

kondisi konsolidasi tanah yang terkonsolidasi normal, jika tebal lapisan tanah

sama dengan H maka penurunan yang terjadi:

Sc = 𝐞𝟎−𝐞

𝟏+ 𝐞𝟎 . 𝐇 (2.13)

Dengan subtitusi persamaan menjadi:

Sc = 𝐞𝟎−𝐞

𝟏+ 𝐞𝟎 . 𝐇 =

𝐇

𝟏+ 𝐞𝟎 . 𝐂𝐜 . 𝐋𝐨𝐠

𝐏𝟎+ ∆𝐏

𝐏𝐨 (2.14)

Dimana :

20

Sc : penurunan konsolidasi (m).

H : tebal lapisan tanah (m).

e0 : angka pori pada tegangan Po (angka pori asli).

e : angka pori pada tegangan P.

Cc : indeks pemampatan (compression index).

: 0,156 . e0 + 0,0107 (Rendon-Herrero-1980) (2.15)

Po : tegangan efektif pada lapisan tanah (t/m2).

: γ1 x h1 + (γ sat – γw) x h2 + … (2.16)

Δp : perubahan tegangan pada lapisan tanah (t/m2).

: 𝐀𝟎

𝐀𝟏 . 𝐪 (2.17)

Gambar 2.10 Penurunan Konsolidasi Kelompok Tiang

(Sumber: Sardjono, 1991)

2.9 Perencanaan Pile Cap

Pile cap memiliki fungsi sebagai pengikat tiang-tiang pondasi menjadi

satu kesatuan dan menyalurkan beban dari kolom ke tiang pondasi. Pile cap

biasanya terbuat dari beton bertulang dengan anggapan bahwa (Anugrah

Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 87 ).

21

1. Pile cap sangat kaku.

2. Ujung atas tiang menggantung pada pile cap. Karena itu, tidak ada

momen lentur yang diakibatkan oleh pile cap ke tiang.

3. Tiang merupakan kolom pendek dan elastis. Karena itu, distribusi tegangan

dan deformasi membentuk bidang rata (Anugrah Pamungkas dan Erny

Harianti, 2013 : 87 ).

2.9.1 Dimensi pile cap

Jarak dari tiang mempengaruhi ukuran pile cap. Jarak tiang pada kelompok

tiang biasanya diambil 2,5D – 3D, dimana D adalah diameter tiang. Jarak tiang

pada pile cap dijelaskan pada Gambar 2.11

Gambar 2.11 Jarak tiang

SNI-03-2847-2002 pasal 17.7

Ketebalan pondasi telapak yang berada di atas lapisan tulangan bawah

tidak boleh kurang dari 300 mm untuk pondasi telapak di atas.

SNI-03-2847-2002 pasal 9.7

Tebal selimut beton minimum untuk beton yang dicor langsung yang

berada di atas tanah dan selalu berhubungan dengan tanah adalah 75 mm Kontrol

geser.

SNI-03-2847-2002 pasal 13.12

22

Kuat geser pondasi telapak di sekitar kolom, beban terpusat, atau daerah

reaksi ditentukan oleh kondisi terberat dari dua hal berikut :

1) Aksi balok satu arah di mana masing-masing penampang kritis yang akan

ditinjau menjangkau sepanjang bidang yang memotong seluruh lebar

pondasi telapak.

2) Aksi dua arah di mana masing-masing penampang kritis yang akan

ditinjau harus ditempatkan sedimikian hingga perimeter penampang

adalah minimum.

Perhitungan gaya geser 1 arah dan 2 arah untuk pile cap sama dengan

perhitungan gaya geser 1 arah dan 2 arah pada pondasi telapak (Anugrah

Pamungkas dan Erny Harianti, 2013 : 87-88).

2.9.2 Penulangan pile cap

Penulangan pile cap dianggap sama seperti penulangan balok.

Perencanaan penulangan pile cap memiliki langkah-langkah sebagai berikut

(Rusdianto, 2005: 118).

1) Rencanakan sebagai balok persegi dengan lebar (b) dan tinggi efektif (d).

Kperlu = 𝑴𝒖

𝒃 . 𝒅𝟐 (2.18)

dimana:

Mu : momen yang terjadi pada balok (kgm)

b : lebar balok (m)

h : tinggi balok (m)

d : tinggi efektif (m) = h – 60 mm

2) Rasio penulangan dapat diperoleh dengan persamaan:

𝝎 = 𝟎, 𝟖𝟓 − √𝟎, 𝟕𝟐 − 𝟏, 𝟕 𝑲

𝑭𝒄′

(2.19)

23

𝝆 = 𝝎 .𝑭𝒄′

𝑭𝒚

(2.20)

𝝆𝒃 = 𝟎, 𝟖𝟓 . 𝑭𝒄′

𝑭𝒚 . 𝜷𝟏 . (

𝟔𝟎𝟎

𝟔𝟎𝟎 + 𝑭𝒚)

(2.21)

𝝆𝒎𝒂𝒙 = 𝟎, 𝟕𝟓 𝝆𝒃 (2.22)

𝝆𝒎𝒊𝒏 = 𝟏, 𝟒

𝑭𝒚

(2.23)

Pemeriksaan terhadap rasio tulangan tarik : ρ min < ρ < ρ max

dimana:

Fc’ : mutu beton (MPa)

Fy : mutu baja (Mpa)

β1 : 0,85

3) Bila harga rasio penulangan tarik memenuhi syarat maka dilanjut dengan

perhitungan luas tulangan.

𝑨𝒔 = 𝝆 . 𝒃 . 𝒅𝒓𝒆𝒏𝒄𝒂𝒏𝒂 (2.24)

dimana:

As : luas tulangan (mm²)

4) Dengan hasil luas tulangan yang telah diketahui, maka dapat dilanjut

dengan merencanakan diameter dan jarak tulangan yang disesuaikan

dengan luas tulangan yang telah dihitung.

5) Pemeriksaan terhadap tinggi efektif yang dipakai (d pakai > d rencana)

𝒅𝒑𝒂𝒌𝒂𝒊 = 𝒉 − 𝒔𝒆𝒍𝒊𝒎𝒖𝒕 𝒃𝒆𝒕𝒐𝒏 − ∅𝒔𝒆𝒏𝒈𝒌𝒂𝒏𝒈 − 𝟏

𝟐 ∅𝒕𝒖𝒍𝒂𝒏𝒈𝒂𝒏 (2.25)

2.9.3 Tinjauan Terhadap Geser

Perilaku pile cap sama dengan perilaku pondasi yang mana terhadap geser

tidak berbeda dengan balok dan pelat (Y. Rusdianto, 2005).

2.9.3.1 Kontrol Terhadap Geser Pons yang Bekerja Satu Arah

Penampang kritis terhadap geser pada pelat pondasi terletak sejarak d dari

muka reaksi terpusat dan terletak pada bidang yang melintang pada seluruh lebar

24

pelat seperti terlihat pada Gambar 2.12. Apabila hanya geser dan lentur yang

bekerja, maka kekuatan yang disumbangkan beton adalah,

Vc = 𝟏

𝟔√𝐟𝐜′ . 𝐛𝐰 . 𝐝 (2.26)

Gaya geser nominal penampang sejarak d dari muka kolom harus lebih

kecl atau sama dengan kekuatan geser beton sehingga Vn ≤ Vc.

Gambar 2.12 Penampang Kritis pada Pelat Pondasi pada Geser Satu Arah

Maka:

𝐕𝐮

𝛟 ≤

𝟏

𝟔√𝐟𝐜′ . 𝐛𝐰 . 𝐝 (2.27)

dimana:

Vu : gaya geser sejarak d dari muka kolom

Vc : geser beton

bw : lebar pondasi (m)

d : h – d’ (h adalah tinggi pelat dan d’ adalah selimut beton)

ϕ : 0,6 (reduksi kekuatan untuk geser)

25

2.9.3.2 Kontrol Terhadap Geser Pons yang Bekerja Dua Arah

Bidang penampang kritis yang tegak lurus bidang pelat mempunyai

keliling dengan masing-masing sisi sebesar b0 dimana penampang kritis terjadi

sejarak ½ d dari muka tumpuan yang diperlihatkan pada Gambar 2.13. Kekuatan

geser beton pada penampang kritis tersebut adalah,

Gambar 2.13 Daerah Geser Aksi Dua Arah Pada Pelat Pondasi

Vc = (𝟏 + 𝟐

𝛃𝟎) 𝟐 . √𝐟𝐜′ . 𝐛𝐨 . 𝐝 (2.28)

dimana:

bo : keliling daerah kritis

: 2 (bo + ho) (2.29)

βo : h

b ; h (sisi panjang kolom) (2.30)

; b (sisi pendek kolom)

d : tinggi efektif penampang (m)

Gaya geser nominal penampang:

𝐕𝐮

𝛟= 𝐕𝐧 ≤ 𝐕𝐜 + 𝐕𝐬 ≤ 𝟒. √𝐟𝐜′ . 𝐛𝐰 . 𝐝 (2.31)

Vs : kuat geser tulangan geser.

Vu = 𝐏𝐮

𝐀 (𝐡𝐨𝟐 − 𝐛𝐨𝟐) (2.32)

Pu : beban berfaktor pada kolom

A : luas pondasi (B x L)

26

2.10 Penulangan Pondasi Tiang Bor (Bored Pile)

gambar penampang melintang tiang bor diperlihatkan pada gambar 2.14

berikut:

Gambar 2.14 Penulangan dan Potongan A-A Pondasi Tiang Bor

Penulangan pada pondasi tiang bor (bored pile) sama halnya penulangan

pada kolom, hanya saja penumpang yang digunakan ialah bentuk penampang

bulat/lingkaran, mempunyai beberapa langkah sebagai berikut:

Menentukan luas tulangan longitudinal (Ast) yang akan digunakan. Menurut

SNI 2847:2013, luas tulangan struktur komponen tekan tidak boleh kurang

dari 0,01 Ag atau lebih dari 0,08 Ag.

Ag = ¼ . 𝝅 . D2 (2.33)

Ast = ¼ . 𝝅 . Dst2 . n (2.34)

dimana:

Ag : luas penampang beton (mm2)

27

Ast : luas tulangan (mm2)

D : diameter penampang beton (mm)

Dst : diameter tulangan (mm)

n : jumlah tulangan

Penampang pondasi tiang bor (bored pile) yang berbentuk lingkaran

selanjutnya diekuivalenkan menjadi penampang segi empat guna

menentukan eksentrisitas dalam keadaan seimbang (balance) seperti pada

gambar 2.15 berikut.

Gambar 2.15 Penampang Lingkaran dan Penampang Ekuivalen Persegi

1. Tebal ekuivalen penampang segi empat

heq = 0,8 x D (2.35)

2. Lebar ekuivalen penampang segi empat

beq =

𝟏

𝟒 . 𝝅 . 𝑫𝟐

𝒉𝒆𝒒 (2.36)

3. Luas tulangan total Ast didistribusikan pada dua lapis

As = As’ = ½ . Ast (2.37)

4.Jarak antar lapis tulangan

Dseq = 𝟐

𝟑 x Ds (2.38)

dimana:

Ds = tinggi efektif penampang (mm)

Cek eksentrisitas rencana yang diberikan (e) dibandingkan terhadap

eksentrisitas balance (eb).

28

deq = Dseq + 𝒉𝒆𝒒−𝑫𝒔𝒆𝒒

𝟐 (2.39)

Cb = 𝟔𝟎𝟎

𝟔𝟎𝟎+𝒇𝒚 x deq (2.40)

Ab = 𝜷1 x Cb (2.41)

Gambar 2.16 Diagram Regangan Penampang Ekuivalen Persegi dan Diagram

Tegangan Penampang Ekuivalen Persegi

Regangan pada baja tulangan

𝜺s’ = (2.42)

Tegangan leleh baja tulangan

Fs’ = Es x 𝜺s’ (2.43)

Gaya aksial tekan dalam keadaan seimbang (balance)

Pub = (0,85 x fc’ x Ab x Beq) + (As’ x fs’ – As x fy) (2.44)

Momen dalam keadaan seimbang (balance)

Mub = 0,85 . fc’ . Ab. Beq . (1/2 heq – ½ Ab) + As’ . fs’ . (1/2 heq - 𝒉𝒆𝒒−𝑫𝒔𝒆𝒒

𝟐)

+ As . fy . (deq – ½ heq) (2.45)

e = 𝑴𝒖

𝑷𝒖 (2.46)

eb = 𝑴𝒖𝒃

𝑷𝒖𝒃 (2.47)

- Jika keadaan Pu < Pb atau e > eb, maka keruntuhan yang terjadi adalah

keruntuhan tarik dengan eksentrisitas besar.

- Jika keadaan Pu > Pb atau e < eb, maka keruntuhan yang terjadi adalah

keruntuhan tekan dengan eksentrisitas kecil.

29

Whitney juga memberikan persamaan pendekatan empiris untuk dimensi

penampang kolom bulat, baik hancur tekan maupun tarik (Istimawan, 1993).

- Persamaan untuk penampang bulat dengan hancur tarik menentukan:

Pn = 0,85 fc’ h2 (√(𝟎,𝟖𝟓 𝒆𝒃

𝒉− 𝟎, 𝟑𝟖)𝟐 +

𝝆𝒈𝒎𝑫𝒔

𝟐,𝟓 𝒉− (

𝟎,𝟖𝟓 𝒆𝒃

𝒉− 𝟎, 𝟑𝟖)) (2.48)

- Persamaan untuk penampang bulat dengan hancur tekan menentukan:

Pn = 𝑨𝒔 .𝒇𝒚

𝟑 𝒆

𝑫𝒔+𝟏,𝟎

+ 𝑨𝒈 .𝒇𝒄′

𝟗,𝟔 𝒉 𝒆

(𝒐,𝟖 𝒉+𝟎,𝟔𝟕 𝑫𝒔)𝟐+𝟏,𝟏𝟖 (2.49)

dimana:

h = diameter penampang

Ds = diameter lingkaran tulangan terjauh dari sumbu

e = eksentrisitas terhadap pusat plastis penampang

𝝆g = 𝑨𝒔𝒕

𝑨𝒈 =

𝒍𝒖𝒂𝒔 𝒑𝒆𝒏𝒖𝒍𝒂𝒏𝒈𝒂𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍

𝒍𝒖𝒂𝒔 𝒑𝒆𝒏𝒂𝒎𝒑𝒂𝒏𝒈 𝒃𝒓𝒖𝒕𝒐 (2.50)

m = 𝒇𝒚

𝟎,𝟖𝟓 𝒇𝒄′ (2.51)

Syarat : ∅Pn ≥ Pu (2.52)

2.11 Perencanaan Sengkang

Tulangan pengikat yang digunakan untuk pondasi tiang bor (bored pile)

adalah tulangan spiral. Berikut ketentuan-ketentuan mengenai tulangan spiral

menurut SNI 2847-2013:

A. Untuk konstruksi cor di tempat, ukuran spiral tidak boleh kurang dari

diameter 10 mm.

B. Spasi bersih antar spiral tidak boleh melebihi 75 mm, atau tidak kurang dari

25 mm.

C. Rasio volume tulangan spiral 𝜌s tidak boleh kurang dari nilai yang diberikan

oleh

𝝆s = 0,45 (𝑨𝒈

𝑨𝒄𝒉− 𝟏)

𝒇𝒄′

𝒇𝒚𝒕 (2.53)

30

dimana:

𝜌s : 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑙 𝑠𝑎𝑡𝑢 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑖 𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚 𝑠𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑠

s : jarak spasi tulangan spiral pusat ke pusat

Ag : luas penampang lintang kotor dari kolom

Ach : luas penampang lintang inti kolom (tepi luar ke tepi luar spiral)

fy : tegangan leleh tulangan baja spiral, tidak lebih dari 400 MPa.