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.