PONDASI BETON BERTULANG

7.1. Pendahuluan
Struktur paling bawah dari bangunan adalah pondasi yang berfungsi sebagai pendukung bangunan dan menyalurkan beban yang berasal dari bangunan ke tanah. Penyaluran beban yang berasal dari bangunan atas ke pondasi dapat berupa beban terpusat melalui kolom yang berhubungan langsung dengan pondasi untuk bangunan dengan struktur utama berupa rangka atau frame, dan dapat berupa beban merata melalui panel dinding ke pondasi menerus dibawahnya. Pondsi yang dirancang harus mampu mendukung bangunan diatasnya dan tanah dibawah pondasi harus mampu mendukungnya tanpa terjadi penurunan yang tidak merata (deferensial settlement) pada sistem struktur bangunan juga tanpa terjadi keruntuhan pada tanah.
Didalam merencanakan suatu pondasi ada dua hal yang harus diperhatikan yaitu kekuatan bahan dari pondasi dalam mendukung beban dan kekuatan atau daya dukung dibawah pondasi. Apabila tanah tidak mampu mendukung pondasi dan terjadi penurunan yang tidak merata, maka akan terjadi deformasi struktur diatasnya. Deformasi ini akan menyebabkan terjadinya momen lentur dan torsi tambahan pada kolom maupun balok yang mengalami deformasi / penurunan dan bila momen tambahan tersebut melebihi kapasitas tahanan elemen struktur, maka akan mengakibatkan retak yang berlebihan karena lelehnya tulangan, dan akhirnya dapat menyebabkan terjadinya keruntuhan pada bangunan.
Perencanaan fungsi bangunan dapat bermacam-macam mulai dari rumah sederhana sampai dengan gedung bertingkat tinggi. Hal ini akan menyebabkan beragamnya denah bangunan dan beban yang bekerja pada bangunan. Begitu juga jenis tanah pada suatu daerah dapat berbeda-beda baik pada lokasi daerah yang berjauhan maupun yang berdekatan. Sebagai akibatnya, pemilihan jenis pondasi harus didasarkan pada faktor-faktor tersebut diatas, ditambah faktor lain seperti faktor ekonomis. Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa seorang perencana struktur harus mempunyai data-data tanah yang lengkap sebelum merencanakan jenis data letak pondasi pada struktur yang akan direncanakan.

7.2. Jenis-jenis Pondasi
Jenis pondasi yang dipakai untuk mendukung bangunan dapat bermacam-macam tergantung dari berat beban diatasnya gambar 7.2.1. Didalam perencanaan pondasi yang paling utama adalah pondasi tersebut harus cukup mempunyai kemampuan dalam memikul beban yang berasal dari kolom diatasnya, berat sendiri pondasi dan beban tambahan lainnya tanpa melampaui tegangan tanah yang diizinkan.
Adapun secara umum jenis pondasi beton bertulang dapat digolongkan menjadi 5 jenis pondasi yaitu :
1. Pondasi pelat setempat / pondasi telapak.
Pondasi jenis ini dipakai untuk mendukung beban satu kolom dan dapat berbentuk segi empat atau bujur sangkar. Untuk membentuk kestabilan maka diatas pondasi dipasang balok penghubung / slofe. Pondasi ini sering dipakai pada tanah keras yang tidak memerlukan telapak pondasi yang luas
2. Pondasi dinding / pelat menerus
Bila beban yang bekerja merata misalnya pada penel dinding, maka dapat dipakai pondasi pelat yang dipasang menerus sepanjang panel dinding
3. Pondasi telapak gabungan
Bila beban yang berasal dari kolom cukup besar maka memerlukan luasan dasar pondasi yang lebih luas untuk dapat mendukung beban tersebut. Sebagai alternatifnya dapat dipakai pondasi telapak gabungan untuk mendapatkan dasra pondasi yang lebih luas
4. Pondasi pelat penuh
Bila beban yang bekerja diatasnya cukup besar dan daya dukung tanah dibawah pondasi kecil, maka sebagai alternatif dapat dipilih pondasi pelat penuh yaitu dengan membuat pelat pondasi seluas bangunan
5. Pondasi tiang pancang
Bila letak tanah keras cukup dalam maka dapat dipakai tiang pancang sebagai alternatif pemilihan pondasi, dimana fungsi tiang pancang adalah menyalurkan beban melalui gesekan tanah disekililing tinggi dan tahanan ujung tiang. Penyaluran beban dari tiang pancang ke tanah dapat berupa tiang pancang tunggal atau melalui kelompok tiang
(a) Pondasi telapak atau pondasi pelat setempat

7.3. Tekanan Tanah Pada Dasar Pondasi
Penyebaran tekanan tanah dibawah pondasi tergantung dari penyaluran beban yang berasal dari kolom ke pelat pondasi dan tergantung pula pada momen inersia pondasi. Ada dua hal yang perlu diperhatikan untuk menghitung tekanan tanah dibawah pondasi yaitu :
1. Daya dukung tanah terhadap pondasi tergantung dari distribusi beban yang berasal dari kolom
2. Tanah di bawah pondasi dianggap merupakan material yang elastis dan pondasinya dianggap kaku sehingga :
a. Tekanan tanah terdistribusi merata bila beban P (dari kolom) terletak pada titik sumbu pondasi (b sentris)
b. Tekanan tanah berbentuk trapesium bila beban P (dari kolom) eksentris

(a) Beban P terletak pada pusat (b) Beban eksentris sejarak e dari pusat
Sumbu pelat sumbu pelat :

Gambar 7.3.1. Pengaruh eksentrisitas beban terhadap tekanan dasar pondasi
Dimana :
= Tegangan tanah pada dasar pondasi
= Tegangan ijin tanah
P = Beban kolom
A = Luas pondasi (b x h)
e = Eksentrisitas
y = Jarak dari pusat berat ke tepi dari penampang
I = Momen inersia penampang pondasi

7.4. Pengaruh Beban Eksentris Terhadap Pondasi
Eksentrisitas beban pada pondasi dapat diakibatkan kolom yang tidak sentris atau adanya beban P dan M pada pondasi. Eksentrisitas ini dapat mempengaruhi bentuk tekanan tanah pada dasar pondasi. Bila beban terpusat didalam kern maka seluruh dasar pondasi akan tertekan, sebaliknya bila beban terpusat berada di luar kern maka tepi terjauh dari beban akan mengalami tegangan tarik.
(a) Bila eksentrisitas beban
(P didalam kern)
(tekan)
(tekan)
Seluruh dasar pondasi mengalami tekan sehingga aman
untuk perencanaan pondasi

(b) Bila eksentrisitas beban tepat pada titik kern
(tekan)
= 0
Tepi terdekat dari beban akan mengalami tekan sedangkan titik terjauh dari beban tegangannya sama dengan nol

(c) bila eksentrisitas beban
(P diluar kern)
(tekan)
(tarik)
Hal ini harus dihindari dalam perencanaan pondasi karena luasan dasar pondasi titik dapat digunakan secara penuh dan dapat menyebabkan guling.

Gambar 7.4.1. Pengaruh kern terhadap tekanan dasar pondasi
7.5. Tegangan Tanah untuk Penulangan Pondasi
Pada perencanaan pondasi anggapan beban yang bekerja adalah berupa tekanan tanah pada dasar pondasi akibat beban yang bekerja pada kolom. Pada pondasi telapak atau pondasi telapak gabungan, maka kolom dapat diasumsikan sebagai perletakan sehingga bentuk struktur pondasi dapat dianggap sebagai struktur kantilever untuk pondasi pelat setempat dan berupa balok menerus untuk pondasi pelat gabungan.
Bila eksentrisitas beban hanya satu arah, maka besarnya momen dan gaya geser yang bekerja pada pelat pondasi dapat digambarkan sebagai berikut :
a. Untuk bidang pelat yang searah dengan momen atau eksentrisitas beban (arah h)

Momen yang bekerja pada pelat arah x :
Mx =
Dimana Mx = Momen pelat KNm/m lebar pelat arah y
P1 =
P2 =
b. Untuk bidang pelat yang tegak lurus dengan momen atau eksentrisitas beban (arah b)
Berbeda dengan gaya-gaya yang bekerja pada sumbu x tekanan tanah dasar pondasi sumbu y berbentuk segi empat karena gaya yang bekerja hanya gaya aksial tekan yang berasal dari kolom.

Momen yang bekerja pada pelat arah y :

Dimana : My adalah momen arah y (KNm/m lebar pelat arah x)
P = (x.y) KNm/m

7.6. Bentuk Tulangan Pondasi
Bentuk penulangan utama pada pelat pondasi titik berbeda dengan penulangan pada pelat lantai. Penulangan pada pelat pondasi dapat berupa penulangan tunggal atau penulangan rangkap tergantung dari besarnya momen yang bekerja pada pondasi. Penulangan pelat pondasi adalah dua arah, karena pelat pondasi menahan momen dua arah. Untuk pelat pondasi yang bertulangan rangkap maka tulangan tarik diletakkan disebelah bawah. Khusus untuk pondasi pelat dengan pengaku balok rib, maka penulangan pelat pondasi adalah satu arah tegak lurus balok rib tersebut.

Gambar 7.6.1. Penulangan tunggal pelat pondasi

Gambar 7.6.2. Penulangan rangkap pelat pondasi
Keterangan :
Beban kolom Pu = 1,2 PD + 1,6 PL
Momen pondasi Mu = 1,2 MD + 1,6 ML
; qult = 1,3 CNc + D + Ng + 0,4 Ny
Fs = 3 s/d 5

7.7. Tinjauan Terhadap Geser
Perilaku pondasi terhadap geser tidak berbeda dengan balok dan pelat. Dengan demikian prinsip-prinsip dan persamaan geser yang telah dibahas pada bab sebelumnya dapat dipakai dalam desain pondasi.

7.7.1. Geser satu arah
Seperti halnya balok, penampang kritis terhadap geser pada plat pondasi terletak sejarak d dari muka reaksi terpusat dan terletak pada bidang yang melintang pada seluruh lebar pelat seperti pada gambar 7.7.1.1.

Gambar 7.7.1.1 Penampang kritis pada pelat pondasi pada geser satu arah
Apabila hanya geser dan lentur yang bekerja, maka kekuatan yang disumbangkan beton adalah :
………………………………………7.7.1.1
Gaya geser nominal penampang sejarak d dari muka kolom harus lebih kecil atau sama dengan kekuatan geser beton sehingga :
………………………………………….. 7.7.1.2
Maka : ………………………..7.7.1.3
Dimana :
Vu = Gaya geser sejarak d dari muka kolom
Vc = Geser beton
bw = Lebar pondasi
d = h – d’ (h adalah tinggi pelat dan d’ adalah selimut beton)
= 0,6 (reduksi kekuatan untuk geser)

7.7.2. Aksi Dua Arah
Bidang penampang kritis yang tegak lurus bidang pelat mempunyai keliling dengan masing-masing sisi sebesar b0 dimana penampang kritis terjadi sejarak dari muka tumpuan yang diperlihatkan pada gambar 7.7.1.2.1.
Kekuatan geser beton pada penampang kritis tersebut adalah :
………………………7.7.2.1
Dimana :
bo = Keliling daerah kritis
= 2 (bo + ho)
= ; h (sisi panjang kolom)
b (sisi pendek kolom)
d = Tinggi efektif penampang

Gaya geser nominal penampang :
…………………..7.7.2.2
Vs = Kuat geser tulangan geser

Pu = Beban berfaktor pada kolom
A = Luas pondasi (B x L)

Gambar 7.7.2.1. Daerah geser aksi dua arah pada pelat pondasi

7.7.3. Contoh Soal Perencanaan
Diketahui suatu pondasi seperti gambar dengan beban yang bekerja pada kolom :
PD = 15 ton
PL = 20 ton
MD = 10 tm
ML = 5 tm
= 1,6 t/m3
fc’ = 25 mpa
fy = 400 mpa
= 10 t/m2

Ditanyakan :
1. Rencanakan dimensi pondasi
2. Rencana tulangan pondasi
Jawab :
Pu = 1,2 PD + 1,6 PL
= 1,2 (15) + 1,6 (20) = 50 ton
Mu = 1,2 MD + 1,6 ML
= 1,2 (10) + 1,6 (5) = 20 ton
e = = m
Agar tegangan dasar pondasi dalam kondisi tekan maka e < , dan direncanakan eksentrisitas e =
Menghitung panjang pondasi (L) :
L = 8 x e
= 8 x 0,4 = 3,2 m 3,5 m

Menghitung lebar pondasi (B) :

Jadi ukuran pondasi :
B = 3,0 m, L = 3,5 m
t = 0,4 m (diasumsikan)
Kontrol Gaya Geser :
d = t – d’
= 40 – 6 = 34 cm
a = 40 + 34
= 74 cm
b = 40 + 34
= 74 cm

a) Geser Lentur (Satu Arah)
vu =
vn =
Gaya geser Vn sejauh d dari muka kolom :
Vn = kg
Vn = 290400 N
Vc =
= N
Vn < Vc Oke ! b) Kontrol Geser Pondasi (Aksi dua arah) Vu = = Kg = 10605 N Vc1 = = bo = 2 (a +b) = 2 (74 + 74) = 296 cm Vc1 = N Vc2 = = N Vn = ok!! (tanpa tulangan geser) c) Kontrol Tegangan Maksimum = = Tegangan Tanah Netto : Oke !!! Penulangan Pondasi : = = 8,027 t /m2 8 t /m2 = 1,496 t /m2 1,5 t /m2 Tegangan pada muka kolom = = 5,12 t / m2 = 6,5 – 5,12 = 1,38 t / m2 P1 = = 5,12 x 1,55 = 7,94 t /m P2 = = Mu = P1 (1,55) + P2 = 7,9 (1,55) + 1,07 = 13,36 tm /m (lebar) = 133,6 KNm/m Penulangan pelat pondasi : Mtx(max) = 133,6 Knm/m2 h = 140 mm ;b = 1000 mm (direncanakan tiap 1 m lebar pelat) drenc. = h – 30 = 400 – 60 = 340 mm K = = = = = = untuk fc’= 25 mpa = Pemeriksaan Rasio tulangan tarik : = 0,003844 > = 0,35
< = 0,03011 Harga rasio tulangan tarik memenuhi syarat Luas tulangan : As = .b.drenc = 0,003844 (1000) (340) = 1307 mm2 Dipakai tulangan 16 – 150 mm (As pakai = 1340,4 mm2) Pemeriksaan dpakai = h – selimut beton – tulangan = 400 – 40 – = 352 mm > drenc (oke)
Keterangan : Untuk tulangan arah tegak lurus dibuat sama

Gambar 7.7.1.3.1. Penulangan pelat pondasi.

SOAL-SOAL LATIHAN
1. Rencanakan suatu pondasi pelat setempat yang mendukung kolom bujur sangkar berdiameter 400 x 400 mm. Beban terpusat yang bekerja pada kolom tersebut adalah beban mati PD = 900 kN dan beban hidup PL = 1500 KN. Tegangan tanah ijin 165 kpa, berat jenis tanah 15,7 KN/m3 dan kedalaman dasar pondasi terletak 1,5 m dibawah muka tanah. Mutu beton fc’ = 25 Mpa dan baja fy = 400 Mpa.
2. Rencanakan suatu pondasi pelat setempat seperti gambar dibawah yanh mendukung kolom bujur sangkar berdimensi 400 x 400 mm. Beban terpusat yang bekerja pada kolom tersebut adalah beban mati PD = 900 KN dan beban hidup PL = 700 KN. Tegangan tanah ijin 240 kpa, berat jenis tanah 16 KN/m3 dan kedalaman dasar pondasi terletak 1,5 m dibawah muka tanah. Mutu beton fc’= 25 Mpa dan baja fy = 400 Mpa dan ditentukan lebar pondasi tidak boleh kurang dari 2,10 m.