pondasi lajur asumsi kaku tak terhingga dan tidak

Tulisan ini dibuat saat ini ketika sdg review suatu bangunan perkantoran 3lt dgn sistem pondasi lajur atau menerus (continous footing). Tertarik karena jarang lihat, biasanya untuk bangunan seperti itu kisaran pancang jenis mini pile 4 sampai 6bh per titik kolom selain itu bangunan tersebut yg telah dbangun sekitar 20th yg lalu yg bisa dikategorikan sudah survive. Diperkirakan masih di desain dgn perhitungan tangan asumsi kekakuan pondasi dan/atau sloof tak terhingga (zero displacement) serta mengabaikan aksi dua arah.

” … , a practicing engineer has no other option, but to perform hand calculations of any beam on Elastic Foundation as absolutely rigid , without taking into account the actual rigidity of the beam. While this method, in some cases, can be justified, it can also lead to serious mistakes.” (Tsudik, 2006)

Analisa pondasi lajur atau setempat biasa dianalisa secara konvensional sebagai dasar yg kaku tak terhingga (absolutely rigid) berapapun panjang pondasi yg dipakai, kenyataannya tidak seperti itu. Asumsi sebagai pondasi kaku didasarkan pada penyederhanaan masalah analisa agar analisa dapat dilakukan dgn perhitungan kalkulator tangan.

Prinsip analisa pondasi rigid pada pondasi menerus adalah menjumlahkan semua gaya normal (P) dan momen (M) pada beberapa kolom yg ada, jika gaya aksi normal P berbeda tiap kolom maka akan di equivalensikan dgn eksentrisitas. Setelah itu ditinjau tegangan tanah yg terjadi akibat normal dan momen tersebut pengaruh luasan dan modulus penampang pondasi secara keseluruhan. Berbeda dengan mengunakan asumsi pondasi tumpuan elastis (winkler) gaya diterapkan langsung, tegangan tanah dihitung berdasarkan reaksi pegas dibagikan dengan luasan tributary area pegas itu sendiri.

Kekakuan pegas disebut sebagai modulus reaksi tanah dasar (modulus of subgrade reaction) ditentukan dari hubungan beban- penurunan hasil uji beban pelat (plate load test) luasan tertentu lalu dikonversikan dgn luasan pondasi sesungguhnya terpasang dgn merujuk pendekatan empiris rumus (Terzaghi,Vesic, Bowles, etc).  Jika tidak ada atau tidak memungkinkan dapat diambil pendekatan dari  rumus atau grafik tabel berbagai rujukan, bisa didasarkan jenis tanah dari N-SPT, DDT, atau nilai CBR. Ada yg agak sulit / tidak mudah dalam menentukan besaran kekakauan pegas (force/length) karena nilai ini pada suatu titik yg ditinjau akan lebih kaku yg besarnya sebanding tegangan tanah dasar atau reaksi pancang pd pondasi dalam gabungan.

Berikut adalah contoh hasil keluaran dri program geoteknik yg advanced, kekakuan pegas Ks tidak diambil merata (uniform) melainkan didasarkan pada boring log di lapangan (E_soil, nu, Gamma, dll)  kemudian nilainya dilakukan iterasi terhadap pengaruh ketebalan dan properties tanah didasarnya serta beban yg bekerja pada suatu titik pondasi raft tsb. Pada contoh diatas perbedaan nilai pegas suatu titik dgn titik lainnya selisih berkisar 4~5 kalinya.

Diatas adalah keterangan beban titik, uniform dan lajur pada pondasi raft.

Plate load test (30inch dia)

Peraturan beton ACI merekomendasikan agar nilai tersebut dipakai berbagai tinjauan kondisi batas bawah dan batas atas, 1 (satu) sampai dengan 10 (sepuluh) kalinya, kemudian moment desain diambil yg menentukan (worst condition).

Analisa yg digunakan adalah balok diatas medium elastis, jika menggunakan software yg general purpose seperti SAP2000/SAFE mempunyai kekurangan karena pemodelan yg memungkinkan hanya model winkler sedangkan pemodelan lain yg advanced seperti Method of Initial Parameters, Elastic Half-Space atau Elastic Layer tidak bisa jadi perlu software khusus dan memang ini sudah lebih lanjut permasalahan geoteknik.

.

Perbedaan yg cukup signifikan pada hasil analisis asumsi rigid dan elastis adalah distribusi tegangan tanah yg mana pada analisis rigid beban akan diterima merata, sedangkan pada analisis elastis memperhitungkan kekakuan pelat pondasi dan sloof yg menyatu. Akibatnya distribusi moment desain pada derah lapangan dan tumpuan cukup besar perbedaannya, sehingga pembesian yg dipasang lebih besar dari yang dibutuhkan (overdesign/aman) sisi lain tegangan tanah yg terjadi lebih besar terutama pada daerah beban titik kolom, diperkirakan terjadi overstress namun ini masih tercover oleh aksi dua arah serta penentuan angka aman pada nilai tegangan ijin tanah yg biasa diambil nilai sebesar 3 sampai 5, selain itu beban layan yg bekerja yg belum tentu bekerja penuh untuk fungsi kantor beban hidup sebesar 250kg/m^2.

Tambahan:

ada yg comment dan nanya berulang mengenai besarnya nilai CBR thd daya dukung tanah/perkerasan, berikut  sya lampirkan grafiknya (reff. ??? ketinggalan) dari baca2 di google books ttg buku desain perkerasan.

20 thoughts on “pondasi lajur asumsi kaku tak terhingga dan tidak

  1. sip… mantap…
    mau tanya nich pak… berhubungan dengan CBR pada tanah nich.. ada tabel untuk konversi hasil CBR gak pak?
    apa artinya CBR 95%???
    LALU berapa kekuatan yang mampu di tahan dengan hasil CBR 60%, 90% dll?
    apakah ada hitungannya?
    terima kasih

    1. CBR 60% good subbase itu, ketebalannya berapa? untuk mencapai segitu pakai gravel dan perlu well graded, daya dukung tanah bisa mencapai 300-400kPa (3.0~4.0kg/cm^2) atau beban terpusat roda kendaraan 20tonf. pengujian CBR mengikuti ASTM.

      1. informasi itu bisa kita dapat dari mana ya pak? apa ada faktor konfersi dari CBR ke kg/cm^2

        kemarin waktu kerjakan perbaikan tanah untuk pondasi khusus juga saya mendapatkan surface basecoarse dengan CBR 95% itu dengan ketebalan basecoarse 60cm 2x compact (dua lapis), nah itu saya dapat info dari teman juga yang biasa kerja jalan, katanya sub grade minimal tanah bawah 10% untuk mendapatkan surface basecoarse 95% diatas.

        nah itu yang menjadi pertanyaan saya apakah ada hitungannyaq pak

        kemarin saya kerjakan dengan lapisan
        subgrade 10%
        sub base 60cm basecoarse klas B 60%
        surface basecoarse klas A 60cm 95%
        TEMBUS dah…

        nah itu apa ada hitungan atau pengalaman aja pak?
        hehe… sory klo tanyanya o’on

  2. CBR yg diharapkan tinggi bgt ya, bisa untk beban roda kendaraan 60tonf lebih.

    Sya biasa desainnya struktur bukan jalan, memang untuk desain lapis perkerasaan itu bagian road engineer khususnya yg mempelajari dan mengaplikasikan flexible and rigid pavement design.

    ” ada perhitungan atau cuman pengalaman?” di teknik skrg ngga boleh cuman pengalaman aja sya pikir seharusnya ada perhitungannya, kalo sya sih pegangannya cuman tabel diatas (update post) yg lebih dari itu lupa dan mungkin emang blm paham banget :)

    trims.

    1. wah sip… okelah kalau begitu… ilmu yang berharga…
      klo ada perhitungan diupdate pak…. hehe…
      cara baca tabelnya bisa diambil referensi dimana ya… hehe…
      thanks sebelumnya dah mau share…

  3. Salam mas suyono….
    Mau tanya, bagaimana cara menginput beban terpusat ditengah pelat pada program sap2000..?

    1. “beban terpusat ditengah pelat” untuk tujuan desain balok atau pelat itu sendiri? kalo untuk desain balok ambil aja dari reaksi dua tumpuan R_left & R_right lalu terapkan jadi beban terpusat di Balok. beda kalo untuk desain pelat itu sendiri, ada beberapa pendekatan untuk beban dan tumpuan yg terpusat. nanti ada kesempatan sya bikin postingan aja kali ya …

  4. Hallo pak, ketemu lage dengan saya :D
    jangan bosan2 ya pak bagi ilmu dengan saya…
    saya mau tanya nich pak, lagi belajar SAP 2000.
    bagaimana cara memasukkan kondisi tanah pada SAP 2000, saya rencana mau menghitung pondasi tangki dengan sistem slof melingkar yang menahan Sheel dari tangki, dimana tangki di dudukkan diatas slof dan di dalam sloof tersebut yang menahan beban airnya koral dan tanah compacted, yang mau saya tanyakan bagaimana saya asumsikan sloof (sloof melingkar) itu berada diatas tanah dengan kekuatan tanah tertentu?

    1. agak lama jawabnya, masalahnya spesifik ada pergerakan lateral sedangkan tumpuan pegas ngga nerima gaya ini. perlu pendekatan lain seperti diagonal spring yang di equivalensikan. kelihatannya ada hubungan beban deformasi lateral dari pengaruh cohesi tanah dasar, mungkin juga akibat pengaruh modulus geser tanah., nanti saya cari2 dulu docs nya..

  5. Assalamu’alaikum
    Akhirnya ketemu juga yg ngebahas pondasi elatis, mantab….
    Izin bertanya pak,.
    Untuk perencanaan balok pada pondasi elatis apakah sama saja dengan metode yang bapak paparkan.
    Klo bisa tolong di publish pak perencanaan dengan program SAP nya pak, untuk balok pada pondasi elastis…
    Terima Kasih

    1. beam on elastic foundation jenis analisa one dim element, penyederhanaan dari kasus plate on elastic foundation jenis alaisa two dim element . perbedaannya pada besar satuan modulus reaksi tanah dasar yg BOEF satuannya dijadikan force per length (e.g kN/m’) sedangkan POEF satuannya dijadikan force per square length (e.g kN/m^2) dari yang aslinya pressure per length (e.g kPa/m’)

      metode diatas merupakan penyederhanaan dari kompleksitas analisa untuk interaksi struktur dgn tanah, cukup baik dibandingkan asumsi rigid body movement yg biasanya dipakai untuk strength design elemen balok/pelat beton.

      dipublish disini, hmm ntar ya .. ada kesempatan lain. thx

      1. oke pak, dtunggu postingannya…

        mw tnya lg pak.,
        Klo g salah nilai k (modulus reaksi tanah dasar) ada yang kv dan kh, nah itu cara mencarinya gmana???
        Sedangkan byasanya cuma ada ketreangan nilai k aja, g ada keterangan kv atau kh…

        oia pak, jika kita mencari nilai k beradasarkan CBR di SNI apakah hal itu boleh dilakukan???

        Terima kasih bnyak…

      2. horisontal Kh?? setau saya adanya diagonal spring Kd, pendekatan lain thd gaya lateral.

        pendekatan analisa pondasi elastis menurt SNI, ngga terlalu jelas hanya menyebutkan analisa baku yg sdh banyak diterima.. analisa ini baku ngga sih?? it’s an old methods, buku classic timoshenko aja udah bahas ini.

        Beda kasus untuk masalah penentuan Ks, kalo peraturan lokal belum ada yg spesifik seperti ACI yg ngeluarin peraturan beton khusus masalah slab on ground. disitu menyatakan boleh, pake pendekatan CBR dgn nilai lower/upper bound

  6. Oh bgt yach pak, maklum sy blm terlalu faham pak..

    Oia stelah saya chck ulang, ternyata grafik korelasi antara CBR dan modulus reaksi tanah dasar ada di metode perencanaan jalan beton semen bina marga.
    Kira2, nilai modulus reaksi tanah dasar yg dimaksud disitu apakah kv atw kd pak??

    1. di standard local codes ada ya, sya blum liat2. biasanya nilai modulus reaksi tanah arah vertikal bukan horisontal, dan lagi untuk kekauan horisontal tidak sama merupakan fungsi kedalaman.

  7. Terima Kasih banyak pak atas ilmunya.,
    Semoga kesuksesan terus menyertai bapak.

    Mohon maaf sebelumnya, saya ingin bertanya lagi pak…
    Yang saya tahu untuk lendutan perhitungan bisa menggunakan teori Beam on Elastic Fondation (Hetenyi),
    Adakah Parameter yang dipakai untuk menentukan bahwa pelat/balok yang telah kita rencanakan sudah aman??
    Apakah momennya, lendutan atau adakah parameter lain???

    Mohon Bimbingannya…

    Mohon dengan sangat balasannya !!!!

    1. kriteria aman biasanya mengacu pada kekuatan (strength) sedangkan kamampuan layan mengacu pada kekakuan (stiffness). untuk kasus pondasi lebih cenderung kekuatan dibandingkan kakakuan, kecuali kasus penurunan setempat yg berlebihan dibandingkan titik lainnya.

      berdasarkan pertimbangan tersebut, maka yang menjadi pertimbangan thdp strength adalah bending moment&shear.

  8. Oh jd bgitu pak, jd trgantung Momen dan kuat geser s beton yach pak…
    Jika ada informasi terbaru mhon di infokan yach pak..

    Trmksh bnyk sbelumnya..

  9. Maaf pak pertanyaan tambahan,
    Untuk pemodelan dengan SAP, untuk reaksi perletakan (pelat jalan) apakah menggunakan rol-rol?? Atau dihilangkan saja reaksi perletakannya, jadi yang ada hanya spring dari tanah.
    Menurut saya, mungkin menggunakan rol-rol, karena pelat pada jalan bisa bergerak bebas meskipun tiap segmen bersambung dengan segmen lain..
    Maaf klo anggapannya ngawur, saya belum terlalu faham tentang perletakan.
    Trmksh pak….

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s