Struktur Konstruksi Folded Plate

 

Pernah melihat struktur diatas?? dalam bahasa yang sangat sederhana, struktur tersebut dinamakan Folded Plate yang terlihat seperti kertas yang ditekuk – tekuk. Penggunaan struktur ini biasanya digunakan pada bangunan pabrik.
Pelat adalah struktur planar kaku yang secara khas terbuat dari material monolith yang tingginya kecil (tipis)  dibandingkan dengan dimensi-dimensi lainnya. Beban yang umum pada pelat mempunyai sifat banyak arah. Pelat dapat ditumpu diseluruh tepinya atau hanya pada titik-titik tertentu (misalnya oleh kolom atau campuran antara tumpuan menerus dan titik). Kondisi tumpuan dapat sederhana atau jepit. Pelat ini terbuat dari material padat , homogen yang memiliki sifat sama di segala arah.
Dengan membentuk lipatan-lipatan kaku pada suatu sistem struktur yang bekerja secara efisien untuk menyalurkan beban sehingga memungkinkan dicapainya bentang-bentang lebar di antara tumpuan-tumpuan yang direncanakan. Efisiensi dari struktur bidang lipat dicapai karena struktur tersebut bekerja sekaligus sebagai pelat datar (slab), balok (beam), dan rangka kaku (truss).

TRANSFER BEBAN

Transfer beban dalam struktur lipat terjadi melalui kondisi struktural dari pelat (beban tegak lurus terhadap bidang tengah) atau melalui kondisi struktural dari paralel (slab load ke pesawat).
Pada awalnya, kekuatan eksternal akan ditransfer karena kondisi struktural pelat ke pinggir lebih pendek dari satu elemen lipat. Di sana, reaksi sebagai kekuatan aksial dibagi antara elemen yang berdekatan yang menghasilkan strain kondisi struktural dari lembaran. Ini mengarah pada pengiriman pasukan untuk bantalan.

Ketika selembar kertas tipis terletak antara dua mendukung akan membungkuk karena fakta bahwa ia memiliki kekuatan yang cukup untuk membawa beratnya sendiri.
Jika sepotong kertas yang sama dilipat maka akan mampu mendukung seratus kali beratnya sendiri.
Jika beban meningkat melewati titik ini maka struktur akan gagal dan lipatan akan meratakan keluar.

BENTUK DASAR

Bentuk -bentuk yang dapat dijadikan dasar perkembangan bentuk konstruksi lipat, yaitu bentuk-bentuk dasar: pyramidal, prismatic dan semi prismatic. Bentuk prismatic ialah bentuk yang terdiri dari bidang-bidang datar bersudut siku-siku dan bidang-bidang yang melintang tegak lurus pada kedua belah sisi ujung bidang datar bersudut siku-siku.

MATERIAL

Struktur pelat lipat dapat dibuat dari hampir semua jenis material. Salah satu material   yang banyak digunakan untuk plat lipat adalah beton bertulang. Material ini paling baik digunakan karena dapat dengan mudah dibuat. Material lain yang sering digunakan adalah baja, plastik, dan kayu.

JENIS FOLDED PLATE

1. Folded plate dua segmen

Komponen dasar dari struktur folded plate terdiri dari: plat miring, plat tepi yang digunakan untuk menguatkan plat yang lebar, pengaku untuk membawa beban ke penyangga dan menyatukan plat, serta kolom untuk menyangga struktur.

2. Folded plate tiga segmen

Pengaku terakhirnya berupa rangka yang lebih kaku daripada balok penopang bagian dalam. Kekuatan dari reaksi plat di atas rangka kaku tersebut akan cukup besar dan di kolom luar tidak akan diseimbangkan oleh daya tolak dari plat yang berdekatan. Ukuran rangka dapat dikurangi dengan menggunakan tali baja antara ujung kolom.

3. Bentuk Z

Masing-masing unit di atas mempunyai satu plat miring yang lebar dan dua plat tepi yang diatur dengan jarak antara unit untuk jendela. Bentuk ini disebut Z shell dan sama dengan louver yang digunakan untuk ventilasi jendela. Bentuk Z ini adalah bentuk struktur yang kurang efisien karena tidak menerus dan kedalaman efektifnya lebih kecil daripada kedalaman vertikalnya.

4. Dinding yang menerus dengan plat

Pada struktur ini , dinding merupakan konstruksi beton yang miring. Dinding didesain menerus dengan plat atap. Kolom tidak dibutuhkan di pertemuan tiap-tiap panel dinding karena dinding ditahan di ujung atas.

5. Kanopi

Bentuk ini digunakan untuk kanopi kecil di entrance bangunan. Struktur ini mempunyai empat segmen. Pengaku struktur disembunyikan di permukaan atas sehingga tidak terlihat dan plat (shell) akan muncul untuk menutup dari kolom vertikal. Di dinding bangunan harus ada juga pengaku struktur tersembunyi di konstruksi dinding.

6. Folded plate yang meruncing ke ujung (Tapered Folded plate)

Struktur ini dibentuk oleh elemen-elemen runcing. Berat plat di tengah bentang merupakan dimensi kritis untuk kekuatan tekukan. Struktur ini tidak efisien dan tidak cocok untuk bentang lebar karena kelebihan beban untuk bentang lebar.

7. Folded plate penyangga tepi (edge supported folded plate)

Pada struktur ini, plat tepi dapat dikurangi dan struktur atap dapat dibuat terlihat sangat tipis jika plat tepi ditopang oleh rangkaian kolom. Struktur ini cocok digunakan untuk bangunan dengan estetika tinggi dengan desain atap yang tipis.

8. Folded plate truss

Terdapat ikatan horizontal melintang di sisi lebar hanya di tepi bangunan. Hal ini memungkinkan folded plate digunakan pada bentang lebar dengan pertimbangan struktural yang matang.

9. Rangka kaku folded plate

Sebuah lengkung dengan segmen lurus biasanya disebut rangka kaku. Struktur ini tidak efisien untuk bentuk kurva lengkung karena momen tekuk lebih besar.
sumber : https://pramudyawardhani.wordpress.com/2011/03/23/folded-plate/

KONSTRUKSI SARANG LABA–LABA ( KSLL )

Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) ditemukan oleh anak bangsa Indonesia. Ir Ryantori dan Ir. Sutjipto. Keduanya lulusan Institut Sepuluh November Surabaya (ITS). Pada tahun1976 kedua orang ini melihat banyaknya keluhan para kontraktor ketika membangun gedung bertingkat tanggung (antara 2 sampai10 lantai). Bangunan lainnya yang telah menggunakan KSLL ialah Bandara Hang Nadim Batam 3 lantai seluas 18.700 m2, Pasaraya Sri Ratu Semarang 8 lantai beban normal 900 ton, Hotel Country Makassar 11 lantai. Gedung Yayasan Universitas '45 Makasar 10 lantai, dan gedung RS Polri Semarang 7 lantai.

Sistem Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) merupakan kombinasi konstruksi bangunan bawah konvensional yang merupakan perpaduan fondasi plat beton pipih menerus dan sistem perbaikan tanah. Kombinasi ini kemudian menghasilkan kerja sama timbal balik yang saling menguntungkan sehinggamembentuk sebuah fondasi yang memiliki kekakuan (regidity)jauh lebih tinggi dibandingkan sistem fondasi dangkal lainnya.

Dinamakan sarang laba-laba karena pembesian flat fondasi di daerah kolom selalu berbentuk sarang laba-laba. Juga bentuk jaringannya yang tarik-menarik bersifat monolit yaitu berada dalam satu kesatuan. Ini disebabkan plat konstruksi didesain untuk multi fungsi, untuk septic tank, bak reservoir, lantai, fondasi tangga, kolom praktis dan dinding. Rib (tulang iga) KSLL berfungsi sebagai penyebar tegangan atau gaya-gaya yang bekerja pada kolom. Pasir pengisi dan tanah dipadatkan berfungsi untuk menjepit rib-rib konstruksi terhadap lipatan puntir.

Pekerjaan fondasi memerlukan waktu yang singkat karena memakai sistem ban berjalan dan padat karya yang sederhana dan tidak menuntut keahlian yang tinggi. Pembesian rib dan plat cukup dengan pembesian minimum, 120 kg - 150 kg/m3 volume beton rata-rata 0,2 - 0.45 m3 beton/m2. Fondasi KSLL akan menjadi suatu system struktur bangunan bawah sangat kaku dan kokoh serta aman terhadap penurunan dan gempa. Fondasi KSLL memanfaatkan tanah hingga mampu berfungsi sebagai struktur bangunan bawah dengan komposisi sekitar 85 persen tanah dan 15 persen beton. Sistem ini berhasil menjawab dilema yang timbul pada fondasi untuk gedung-gedung yang bertingkat tanggung (2 - 8 lantai) yang didirikan di atas tanah dengan daya dukung rendah. Sedangkan untuk kondisi tanah dengan daya dukung tinggi (baik) bisa digunakan lebih dari 8 lantai. Untuk gedung yang menggunakan basement, biaya konstruksi basement dapat dihemat karena fungsi fondasi sebagai lantai dan dinding basement.

Sesuai dengan definisinya, maka KSLL terdiri dari dua bagian konstruksi, yaitu :

a. Konstruksi Beton

• Konstruksi betonnyan berupa pelat pipih menerus yang di bawahnya dikakukan oleh rib-rib tegak yang pipih tetapi tinggi.

 Gambar Konstruksi Beton KSLL

• Ditinjau dari segi fungsinya rib-rib tersebut ada tiga macam yaitu rib konstruksi, rib settlement dan rib pengaku.
• Bentuknya bisa digambarkan sebagai kotak raksasa yang terbalik (menghadap ke bawah).
• Penempatan / susunan rib-ribtersebut sedemikian rupa sehingga denah atas membentuk petak-petak segitiga dengan hubungan yang kaku (rigid).

Gambar Penempatan Susunan Rib-Rib

b. Perbaikan Tanah / Pasir

• Rongga yang ada di antara rib-rib (di bawah plat) diisi dengan lapisan tanah/pasir yang memungkinkan untuk dipadatkan dengan sempurna.
• Untuk memperoleh hasil yang optimal maka pemadatan harus dilaksanakan lapis demi lapis dengan tebal tiap lapis tidak lebih dari 20 cm sedangkan pada umumnya 2 atau 3 lapis teratas harus melampui batas 90 % atau 95 % kepadatan maksimum (Standard proctor). Adanya perbaikan tanah yang bisa didapatkan dengan baik tersebut dapat membentuk lapisan tanah yang bisa dipadatkan dengan baik tersebut membentuk lapisan tanah seperti lapisan batu karang sehingga bisa memperkecil dimensi pelat serta rib-ribnya. Sedangkan rib-rib serta KSLL akan merupakan pelindung bagi perbaikan tanah yang sudah dipadatkan dengan baik.

Keistimewaan Sistem Konstruksi dan Bentuk Pondasi Sarang Laba-Laba

Konstruksi Sarang Laba-Laba yang sederhana mengandung keistimewaan yang pada akhirnya mampu melahirkan berbagai kelebihan/keuntungan teknis maupun ekonomis.

A. Pelat pipih menerus yang dibawahnya dilakukan oleh rib-rib tegak, pipih tetapi tegak.

Gambar Konstruksi Sarang Laba-Laba

• Dari bentuknya, maka dengan bahan yang relatif sedikit (tb) akan diperoleh pelat yang memiliki kekakuan/tebal (te) yang tinggi. Pada umumnya, te = (2,5-3,5)tb. Bentuk ketebalan tersebut tidak merata melainkan bergelombang.
• Kekakuan yang tinggi menyebabkan KSLL mampu mereduksi differential settlement.

B. Penempatan pelat disisi atas rib dan system perbaikan tanah

Gambar 2.9. Penyebaran Beban pada Pelat KSLL

• Proses penyebaran beban dimulai dari bawah pelat yang berada pada sisi atas perbaikan tanah.
• Susunan KSLL akan menghasilkan penyebarkan beban seperti pada gambar, dimana untuk mendapatkan luasan pada lapisan tanah asli selebar b, hanya dibutuhkan pelat efektif selebar a.

C. Susunan rib-rib yang membentuk titik-titik pertemuan dan penempatan kolom/titik beban pada titik-titik pertemuan rib- rib

• Susunan rib-rib menyebabkan ketebalan ekivalen tidak merata. Makin jauh dari titik pertemuan rib ketebalan ekivalen semakin berkurang sehingga menghasilkan grafik ketebalan ekivalen yang bergelombang.
• Perencanaan diatur sedemikian rupa sehingga titik pertemuan rib-rib berimpit dengan titik kerja beban/kolom. Dengan demikian akan diperoleh grafik penyebaran beban yang identik dengan grafik ketebalan ekivalen yang akan menghasilkan dimensi konstruksi yang ekonomis.

Gambar Hubungan Kolom dengan Rib

• Susunan rib-rib membentuk petak-petak segitiga dengan hubungan kaku merupakan suatu hubungan yang stabil terhadap pengaruh gerakan/gaya arah horizontal.

D. Rib-rib settlement yang cukup dalam

Penempatan rib settlemeny yang cukup dalam diatur sedemikian rupa sehingga membagi luasan konstruksi bangunan bawah dalam peteak-petak yang luasnyan tidak lebih dari 200 m². Angka ini berdasarkan pengamatan empiris. Keuntungan dari penempatan rib settlement :

• Mereduksi total penurunan.
• Mempertinggi kestabilan bangunan terhadap kemungkinan terjadinya kemiringan.
• Mampu melindungi perbaikan tanah terhadap kemungkinan bekerjanya pengaruh-pengaruh negative dari lingkungan sekitar seperti kembang-susut tanah, kemungkinan terjadinya degradasi akibat aliran tanah.
• Menambah kekakuan dari pondasi dalam tinjauannya secara makro.

 

E. Kolom mencekram pertemuan rib-rib sampai ke dasar rib.

Hubungan antara konstruksi bagian aras dengan KSLL menjadi kokoh.

F. Adanya kerjasama timbal balik saling menguntungkan.

• Rib-rib beton disamping sebagai pengaku pelat dan sloof, juga berfungsi sebagai penyekat dari perbaikan tanah, sehingga perbaikan tanah dapat dipadatkan dengan tingkat kepadatan yang tinggi. Setelah itu rib-rib dan pelat KSLL akan menjadi pelindung bagi perbaikan tanah yang sedang dipadatkan.
• Adanya perbaikan tanah dapat membentuk lapisan tanah yang seperti lapisan batu karabg, sehingga dapat memperkecil dimensi pelat serta rib.

Dengan uraian tersebut maka kita dapat melihat keuntungan penggunaan KSLL ditinjau dari berbagai segi, yaitu

A. Teknis Konstruksi

• Pembesian pada rib dan pelat cukup dengan pembesian minimum.
• Ketahanan terhadap diferential settlement yang tinggi karena bekerjanya tegamgam akibat beban sudah merata pada lapisan tanah pendukung.
• Total settlement menjadi lebih kecil karena meningkatnya kepadatan pada lapisan tanah pendukung dibawah KSLL akibat pengaruh pemadatan yang efektif pada lapisan tanah perbaikan didalam KSLL serta bekerjanya tegangan geser pada rib keliling terluar dari KSLL.
• Ketahanan terhadap gempa menjadi lebih tinggi sebab KSLL merupakan suatu konstruksi yang monolit dan kaku.
• Perbaikan tanah didal KSLL memiliki kestabilan yang bersifat permanent karena adanya perlindungan dari rib- rib KSLL.

B. Sistem Pelaksanaan

• Karena bentuk dan system konstruksinya yang sederhana, maka memungkinkan untuk dilaksanakan dengan peralatan yang sederhana dan tidak menuntut keahlian yang tinggi.
• Memungkinkan dilaksanakan lebih cepat dibandingkan dengan system pondasi lainnya.

C. Ekonomis

Dibanding system pondasi lain, KSLL dengan berbagai fungsi keuntungan yang terkandung didalamnya, dapat menekan biaya yang cukup besar. Pada umumnya diperoleh penghematan sebesar :

ƒ ± 30 % untuk bangunan 3 sampai dengan 8 lantai

ƒ ± 20 % untuk bangunan 2 lantai

ƒ ± 30 % untuk bangunan gudang-gudang kelas I

PERHITUNGAN PONDASI TIANG PANCANG

Daya dukung tiang pancang yang perlu diperhitungkan meliputi daya dukung vertikal maupun daya dukung horisontal.

Untuk menentukan daya dukung tiang pancang dapat menggunakan berbagai cara/data hasil penyelidikan tanah, baik menggunakan data sondir, data N-SPT, maupun Soil Properties.

DAYA DUKUNG TIANG VERTIKAL

• Berdasarkan Data Sondir

Jika perhitungan tiang pancang didasarkan terhadap tahanan ujung (q) dan tahanan selimut (c), persamaan daya dukung yang diijinkan adalah sebagai berikut :

dimana :

• qsafe = Daya dukung tiang pancang ( Kn)
• Atiang = Luas penampang tiang pancang (m²)
• P = Nilai conus resistance (kN/m²)
• O = Keliling tiang pancang (m)
• L = Panjang tiang tiap harga cleef rata-rata (m) C = total friction (kN/m²)

Apabila tiang pancang yang dihitung berdasarkan pada rahanan ujung dan memindahkan beban yang diterima ke lapisan tanah keras dibawahnya maka rumus yang digunakan untuk menentukan daya dukung tanah terhadap tiang menjadi :

Kemampuan terhadap kekuatan bahan :

Dimana :

• Ptiang = kekuatan yang diijinkan pada tiang (kg)
• σtiang = tegangan tekan ijin bahan tiang (kg/cm²)
• Atiang = luas penampang tiang (cm²)

Jika pemancangan tiang sampai tanah keras sulit dilaksanakan karena letaknya sangat dalam, dapat digunakan tiang pancang yang daya dukungnya berdasarkan peletakan antara tiang dengan tanah (cleef). Persamaannya menjadi :

• Berdasarkan Data N-SPT

Standart Penetration Test (SPT) Menghasilkan suatu nilai N (banyaknya pukulan) pada kedalaman tertentu. Daya dukung tiang pada tanah pondasi umumnya diperoleh dari jumlah daya dukung terpusat dan tahanan gesr pada dinding. Besarnya daya dukung yang diijikan Ra, diperoleh dari pasangan berikut :

Dimana :

• n = faktor keamanan
• Ru = daya dukung batas pada tanah pondasi (ton)
• Rp = daya dukung terousat tiang (ton)
• Rp = gaya geser dinding tiang (ton)

Dimana

• qd = daya dukung terousat tiang (ton) A = luas ujung tiang (m²)
• U = panjang keliling tiang (m)
• Ii = tebal lapisan tiang dengan memperhitungkan geseran dinding tiang
• fi = besarnya gaya geser maksimum dari lapisan tanah dengan memperhitungkan geseran dinding tiang (ton/m²)

Perkiraan satuan (unit) daya dukung terpusat qd diperoleh dari hubungan antara L/D dan qd/N.L adalah panjang ekivalen penetrasi pada lapisan pendukung. D adalah diameter tiang, N adalah harga rata-rata N pada ujung tiang, yang didasrkan pada persamaan tiang berikut ini :

Dimana :

• N = harga rata-rata untuk perencanaan tanah pondasi pada ujung tiang
• N1 = harga N pada ujung tiang
• N2 = harga rata-rata N pada jarak 4D dari ujung tiang

Grafik Perhitungan dari Intensitas Daya Dukung Ultimate tanah pondasi pada Ujung Tiang

• Berdasarkan Data Soil Properties

Berdasarkan soil Properties dapat pula dihitung daya dukung tiang dengan rumus sebagai berikut :

Dimana :

• qu = beban ultimate
• W = berat sendiri tiang ds = diameter tiang
• le = panjang efektif dinding tiang
• α = faktor kekuatan geser tanah pada dinding pile = 0,30- 0,50
• C = kekuatan geser tanah didasar tiang db = diameter dasar tiang
• Cb = kekuatan tanah pada dasar tiang
• Nc = bearing capacity factor
• D = kedakaman/panjang tiang

Disamping itu perlu pula diperhitungkan adanya kondisi beban eksentris (momen) yang akan menyebabkan timbulnya momen luar disamping adanya beban terpusat vertikal.

Dimana :

• Xmax = absis maksimum dari tiang ke pusat berat kelompok tiang
• Ymax = ordinat maksimum tiang pancang ke pusat berat kelompok tiang
• Mx = momen yang bekerja pada kelompok tiang yang tegak lurus sumbu Y
• My = momen yang bekerja pada kelompok tiang yang tegak lurus sumbu X
• n = banyaknya tiang pancang (pile group)
• ny = banyak tiang dalam satu baris dalam arah sumbu Y
• nx = banyak tiang dalam satu baris dalam arah sumbu X
• ∑X² = jumlah kuadrat absis jarak tiang-tiang kepusat kelompok tiang
• ∑Y² = jumlah kuadrat ordinat jarak tiang-tiang kepusat berat kelompok tiang

PENULANGAN TIANG PANCANG

Dimana :

• Atiang = Luas tiang pancang tunggal
• Fb = Luas tiang pancang tunggal
• N = Jumlah tiang pancang dalam 1 pile cap
• Fe = Luas tulangan dalam 1 tiang pancang

Untuk mengetahui kemampuan tiang pancang terhadap kemampuan bahan tiang dihitung dahulu penulangan tiang pancang berdasarkan kebutuhan pada waktu pengangkatannya.

Ada 2 cara pengangkatan tiang yaitu :

Gambar Momen pada Tiang Akibat Pengangkatan Mendatar

M1 = ½ q.a² → q = berat tiang pancang per meter
M2 = 1/8.q. (L – 2a)² - ½ q.a²

M1 = ½ q.a²
1 = [½.q. (L – a )] - [(½.q.a²/ (L – a )] MX = R1.x - ½q.x²
Mmax → Dmx / dx = 0
R1 – q.x = 0

Untuk pengambilan momennya diambil yang terbesar dari 2 cara tersebut untuk menentukan penulangan tiang pancang. Cara perhitungan penulangan tiang pancang :

• Pondasi tiang kelompok (pile group)

Dalam pelaksanaan jarang sekali dijumpai pondasi yang hanya terdiri dari satu tiang saja, tetapi terdiri dari kelompok tiang. Daya dukung tiang dihitung berdasarkan nilai cleef. Persamaan- persamaan yang digunakan berdasarkan efisiensi kelompok tiang.

dimana :

• ff = efisiensi 1 tiang dalam kelompok m = jumlah baris
• n = jumlah tiang dalam satu baris
• s = jarak antar tiang pancang (as ke as)
  s ≥ 2,5d (minimal 0,6m dan maksimal 2,0m)
• d = diameter tiang pancang

 Gambar Tiang Pancang Group

DAYA DUKUNG TIANG HORISONTAL

Beban horisontal yang mungkin bekerja pada tiang adalah beban sementara, terutama diakibatkan oleh beban gempa. Reaksi tiang terhadap beban horisontal ditentukan sekali oleh panjang tiang. Untuk tiang pendek (D/B < 20 ) kegagalan disebabkan oleh runtuhnya tanah disekeliling tiang, sedangkan pada tiang panjang (D/B > 20) kegagalan disebabkan oleh kerusakan struktural tiang.

Menurut Brom, daya dukung tiang pancang terhadap horisontal :

Dimana :

• Hsp = daya dukung horisontal yang diijinkan (kN)
• Hu = daya dukung batas horisontal (kN)
• SF = faktor keamanan (digunakan 2)

Nilai Hu untuk tanah non kohesif tiang pancang didapat dari gambar dibawah ini.

Gambar Grafik Beban Horisontal yang Diijinkan

Dimana :

• γ = berat jenis tanah (kN/m²) Kp = koefisien tanah pasif
• B = diameter tiang (m) Myield = momen leleh (kNm)

Sedangkan menurut Standard Jepang (Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, Ir. Suyono S.) daya dukung yang diijinkan dirumuskan sebagai berikut :

Dimana :

• Ha = daya dukung horisontal yang diijinkan (kg)
• k = koefisien reaksi lapisan tanah (kg/cm²)
• δa = besarnya pergeseran normal (cm)

       

• EI = kekakuan lentur tiang (kg/cm)

        

• Y = besarnya pergeseran yang dicari (cm)
• Eo = modulus deformasi tanah (28 N)

Gaya - Gaya Gempa

Pada saat bangunan bergetar akibat pengaruh dari gelombang gempa, maka akan timbul gaya-gaya pada struktur, karena adanya kecenderungan dari massa struktur untuk mempertahankan posisinya dari pengaruh gerakan tanah. Beban gempa yang terjadi pada struktur merupakan gaya inersia.

Besarnya beban gempa yang terjadi pada struktur tergantung dari bebrapa faktor yaitu massa dan kekakuan struktur, waktu getar alami, dan pengaruh redaman dari struktur, kondisi tanah, dan wilayah kegempaan dimana struktur bamgunan tersebut didirikan. Massa dari struktur merupakan faktor yang sangat penting, karena beban gempa merupakan gaya inersia yang besarnya tergantung dari besarnya massa struktur. Beberapa faktor lain yang mempengruhi besarnya beban gempa yang dapat terjadi pada struktur adalah, bagaimana massa dari bangunan tersebut terdistribusi dari kekakuan dari struktur, mekanisme redaman dari struktur, jenis pondasi serta kondisi tanah dasar, dan tentu saja prilaku serta besarnya getaran gempa itu sendiri. Faktor yang terakhir ini sangat sulit sekali ditentukan secara tepat karena sifatnya yangacak.

Analisis dan perencanaan struktur bangunan tahan gempa pada umumnya hanya memperhitungkan pengaruh dari beban gempa horisontal yang bekerja pada kedua arah utama dari struktur secara bersamaan. Besarnya Beban Gempa Nominal Horisontal akibat gempa menurut Standart Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Perencanaan Struktur Hotel Ibis ( SNI-Gempa 2002 ) dinyatakan sebagai berikut :

V = C.I.K.Z.Wt

Dimana :

• V = Beban gempa dasar nominal ( beban gempa rencana )
• Wt = Spektrum respon nominal gempa rencana, yang besarnya tergantung dari jenis tanah dasar dan waktu getar struktur T. Untuk struktur gedung berbentuk portal tanpa unsur pengaku yang membatasi simpangan Tempiris = 0,085 H0,75 ( pengaku baja ) = 0,060 H0,75 ( pengaku beton ) Struktur gedung yang lain Tempiris =
• I = Faktor Keutamaan Struktur
• K = Faktor Jenis Struktur
• Z = Faktor Wilayah, dimana Indonesia dibagi menjadi 6 wilayah gempa

Koefisien Gempa Dasar (C) pada rumus diatas digunakan untuk menjamin agar struktur bangunan mampu untuk memikul beban gempa yang mampu menyebabkan kerusakan pada sistem struktur. Besarnyan koefisien C tergantung dari frekuensi terjadinya gerakan tanah yang bersifat sangat merusak, yang berbeda-beda untuk tiap wilayah gempa, kondisi tanah dasar dan waktu getar alami dari struktur.

Faktor Keutamaan Struktur (I) adalah suatu koefisien yang diadakan untuk memperpanjang waktu ulang dari kerusakan struktur yang relatif lebih penting. Tabel Faktor Keutamaan Struktur dapat dilihat pada tabel

• Tabel Faktor Keutamaan Struktur

Jenis Struktur Bangunan / Gedung

I

Bangunan monumental untuk dilestarikan. Bangunan penting yang harus tetap berfungsi setelah terjadi gempa, seperti rumah sakit, instalasi air minum, pembangkit listrik. Bangunan tempat untuk menyimpan gas, minyak, asam, dan bahan beracun instalasi nuklir. Bangunan rendah untuk penghunian, pertokoan dan perkantoran, tinggi sampai dengan 10 tingkat. Bangunan biasa untuk penghunian, pertokoan dan perkantoran, dengan tinggi 10-30 tingkat. Bangunan tinggi untuk penghunian, pertokoan dan perkantoran, dengan tinggi lebih dari 30 tingkat.

1.9 1.4 1.6 0.9 1.0 1.2

Sumber : SNI Gempa 2002 I

Faktor Jenis Struktur ( K ) dimaksudkan agar struktur mempunyai kekuatan yang cukup untuk menjamin bahwa daktilitas (µ) dari struktur yang diperlukan tidak lebih besar dari daktilitas yang tersedia padastruktur pada saat terjadi gempa kuat.

• Tabel Faktor Jenis Struktur

Jenis Struktur Bangunan	µ	K
Tanpa Daktilitas (elastik) : Struktur Umum	1.00	4.00
Daktilitas Tebatas : Cerobong                              : Portal dengan diagonal                               : Struktur umum	1.33 1.60 µ < 2	3.00 2.50 4 / µ
Daktilitas Penuh : Struktur umum                            : Portal beton pratekan                           : Dinding geser kantilever                            : Portal terbuka	µ > 2 3.12 3.85 5.06	(1+10/ µ)/3 1.40 1.20 1.00

Sumber : SNI Gempa 2002 I

• Faktor Wilayah Gempa ( Z )

Tabel Faktor Wilayah Gempa

Wilayah Gempa Indonesia	Percepatan Tanah Maksimum Pada Tanah Keras ( g )	Z
1 2 3 4 5 6	0.26 0.18 0.14 0.10 0.06 0.00	2.6 1.8 1.4 1.0 0.6 0.0

Sumber : SNI Gempa 2002 I

• Definisi Jenis Tanah

Sumber : SNI Gempa 2002 I

Untuk mengetahui tegangan geser tanah tiap lapis digunakan persamaan Coulumb-Hvorslev :

S = Ci + γi . hi . Φi

Dimana :

• S = Tegangan Geser
• Ci = Kohesi tanah pada kedalaman i = ( 2/3 x qc ) / 40
• γi = Berat volume tanah pada kedalaman i

dimana :

• γi = 1,60 t/m³ untuk qc < 10 kg/cm²
• γi = 1,65 t/m³ untuk qc = 10 - 25 kg/cm²
• γi = 1,70 t/m³ untuk qc = 25 - 100 kg/cm²
• γi = 1,75 t/m³ untuk qc > 100 kg/cm²

• hi = Kedalaman tanah tiap lapisan
• Φi = Sudut geser dalam kondisi tekanan efektif pada kedalaman I

Dimana :

• Φi = qc x ( 1,00 – 1,50 )º
  untuk qc < 30 kg/cm²
• Φi = qc x ( 0,50 – 1,00 )º
  untuk qc < 70 kg/cm²
• Φi = qc x ( 0,25 – 0,50 )º
  untuk qc < 100 kg/cm²
• Φi = qc x ( 0,10 – 0,25 )º
  untuk qc > 100 kg/cm²

Daya Dukung Tanah

Daya dukung (bearing capacity) adalah kemampuan tanah untuk mendukung beban baik dari segi struktur pondasi maupun bangunan diaatasnya tanpa terjadi keruntuhan geser.

Daya dukung terbatas ( ultimate bearing capacity ) adalah gaya dukung terbesar dari tanah dan biasanya diberi simbol qult. Daya dukung ini merupakan kemampuan tanah untuk mendukung beban, dan diasumsikan tanah mulai terjadi keruntuhan. Besarnya daya dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung batas dibagi angka keamanan, rumusnya adalah :

Tanah harus mampu memikul beban dari setiap konstrukrsi yang diletakkan pada tanah tersebut tanpa kegagalan geser (shear failure) dan dengan penurunan (settlement) yang dapat ditolelir untuk konstruksi tersebut. Kegagalan geser dapat mengakibatkan distorsi bangunan yang berlebihan dan bahkan keruntuhan. Penurunan yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan struktural pada kerangka bangunan, retak-retak pada plesteran, pemakaian berlebihan atau kerusakan peralatan karena ketidaksejajaran akibat penurunan pondasi. Kerusakan konstruksi yang disebabkan oleh perencanaan pondasi yang tidak memadai umumnya diakibatkan oleh penurunan yang berlebihan. Sehingga perlu diadakan penyelidikan terhadap tahan geser maupun penurunan. Dalam banyak hal, kriteria penurunan akan menentukan daya dukung yang diijinkan, akan tetapui pada beberapa kasus gaya geser dasar membatasi daya dukung ijin.

Persamaan Daya Dukung

Dewasa ini tidak ada metode untuk mendapatkan daya dukung puncak suatu pondasi selain dari hanya suatu perkiraan. Ada beberapa teori persamaan daya dukung yang sering dijumpai penggunaannya, seperti teori persamaan daya dukung dari Terzaghi, Meyerhof.

• Persamaan Daya Dukung Terzaghi

Persamaan-persamaan daya dukung Terzaghidimaksudkan untuk pondasi-pondasi dangkal dimana : D ≤ Nilai

qult = C. Nc . Sc + q. Nq + 0.5.g.B.Ng.Sg

Tabel Faktor Daya Ddukung untuk Persamaan Terzaghi

Ø deg	Nc	Nq	Ng	Kpg
0 5 10 15 20 25 30 34 35 40 45 48 50	5.7* 7.3 9.6 12.9 17.7 25.1 37.2 52.6 57.8 95.7 172.3 258.3 347.5	1.0 1.6 2.7 4.4 7.4 12.7 22.5 36.5 41.4 81.3 173.3 287.9 415.1	0.0 0.5 1.2 2.5 5.0 9.7 19.7 36 42.4 100.4 297.5 780.1 1153.2	10.8/ 12.2 14.7 18.6 25.0 35.0 52.0 82.0 141.0 298.0 800.0

* = 1.5p +1

Sumber : Mekanika tanah 2, Hary Christady H.

• Persamaan Mayerhof

Meyerhof menyarankan suatu persamaan daya dukung yang mirip dengan saran Terzaghi tetapi memasukkan suatu faktor bentuk Sq untuk ketentuan kedalaman Nq.

Beban vertikal : q ult = C. Nc.Sc.dc + q.Nq.Sq.dq + 0,5.B.Ng.Sg.dg

Beban horizontal : q ult = C.Nc.dc.ic + q.Nq.dq.iq + 0,5g.B.Ng.dg. ig

x tan Ø tan {45 + Ø / 2 }

Nq = e

Nc = ( Nq – 1) cot Ø

Ng = ( Nq – 1) tan (1,4 Ø )

Tabel Faktor – factor bentuk, kedalaman dan kemiringan untuk persamaan daya dukung Meyerhof :

Faktor	Nilai	Untuk
Bentuk	Sc = 1+ 0.2 Kp B L Sq = S = 1+ 0.1 Kp B L Sq =Sg = 1	Semua Ø Ø > 10 Ø = 0
Kedalaman	dc = 1 + 0.2√ Kp D B dc = dg = 1+ 0.1 √ Kp D B dq = dg = 1	Semua Ø Ø > 10 Ø = 0

Kemiringan	ic = iq = {1 - θ º / 90º }	Semua Ø
	ig = { 1 - θ º / Ø º }	Ø > 10
Dimana	Ig = 1 Kp = tan ² ( 45 + Ø /2 )	Ø = 0

θ = sudut resultan diukur dari vertikal tanpa tanda

B, L, D = sudah ditentukan sebelumnya

Sumber : Mekanika tanah 2, Hary Christady H

ANALISA TANAH

 

Kegunaan dari adanya klasifikasi tanah adalah untuk memberikan gambaran sepintas mengenai sifat-sifat tanah dalam menghadapi perencanaan pelaksanaan. Klasifikasi tanah diperlukan untuk hal-hal sebagai berikut :

• Perkiraan hasil eksplorasi tanah
• Perkiraan standar kemiringan lereng dari penggalian tanah
• Perkeiraan presentasi muai dan susut
• Perkiraan pemilihan bahan
• Perkiraan jenis peralatan untuk konstruksi
• Rencana Pekerjaan lereng dan dinding penahan tanah

Menurut Brdja M. Das, tanah pada umumnya tergantung ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Tidak semua lokasi memiliki jenis tanah yang baik, maka dari itu diperlukan suatu perbaikan tanah yang baik. Perbaikan tanah perlu dipertimbangkan seiring dengan pertimbangan modifikasi pada struktur dan pondasi. Evaluasi yang tepat pada model dan besarnya kegagalan sangat diperlukan dalam memilih langkah perbaikan yang tepat. Jika struktur dibangun di atas tanah yang lunak maka ada faktor yang harus diperhatikan, misalnya karena tidak cukupnya daya dukung atau deformasi tanah yang berlebihan. Metode perbaikan tanah biasanya diklasifikasikan menjadi 5 tipe, yaitu :

1. Replacement (penggantian)
2. Dewatering dan atau preloading (peneringan dan atau pembebanan awal)
3. Densification (pemadatan)
4. Solidification (penerasan)
5. Soil Reinforcement (penguatan tanah)

Berdasarkan syarat kedalamannya, metode penggantian tanah dan penguatan tanah biasanya pada tanah dangkal beberapa meter dari atas, sedangkan yang lain dapat dipakai untuk tanah dangkal maupun tanah dalam. Tujuan perbaikan tanah pada pekerjaan konstruksi dapat dikelompokkan menjadi :

• Daya dukung dan atau reduksi penurunan
• Stabilitas lereng
• Reduksi tekanan tanah atau penahan tanah
• Kontrol rembesan air

Tipe perbaikan tanah yang sering kita jumpai adalah pemadatan. Pemadatan tanah merupakan cara yang paling jelas dan sederhana untuk memperbaiki stabilitas dan kekuatan dukung tanah. Pemadatan didefinikan

Sebagai proses menaikan berat unit tanah debgan memaksa butiran-butiran tanh menjadi lebih rapat dan mengurangi pori-pori udara. Hal ini dilakukan dengan menggunakan beban statis atau dinamis pada tanah. Tujuan pemadatan adalah untuk memperoleh yang mempunyai sufat-sifat fisis yang sesuai bagi suatu pekerjaan tertentu.