Pondasi: Pengertian, Jenis, dan Cara Memilihnya

Pondasi adalah bagian bangunan paling bawah yang meneruskan seluruh beban bangunan, mulai dari berat sendiri, penghuni, sampai gaya angin dan gempa, ke lapisan tanah atau batuan di bawahnya. Pondasi yang baik memikul beban itu tanpa membuat tanah runtuh dan tanpa membuat bangunan turun berlebihan. Jenisnya dibagi dua kelompok besar, pondasi dangkal dan pondasi dalam, dan pilihan di antara keduanya ditentukan oleh kondisi tanah dan besar beban.

Artikel ini ditulis sebagai pintu masuk untuk siapa saja yang baru belajar, dari mahasiswa teknik sipil sampai pemilik rumah yang ingin memahami gambar kerja. Isinya pengertian, fungsi, jenis-jenis pondasi menurut SNI, dan cara berpikir saat memilihnya. Hitungan rinci tiap jenis dibahas di artikel tersendiri, misalnya cara menghitung ukuran pondasi footplat.

Pengertian pondasi menurut KBBI dan SNI

KBBI Daring menulis bentuk bakunya fondasi dan mengartikannya sebagai "dasar bangunan yang kuat, biasanya terdapat di bawah permukaan tanah tempat bangunan itu didirikan; fundamen". Kata pondasi tercatat di KBBI sebagai bentuk tidak baku yang merujuk ke fondasi. Dua standar yang dirujuk di artikel ini, SNI 2847:2019 dan SNI 8460:2017, sama-sama memakai kata fondasi. Karena orang paling sering mencari dengan kata pondasi, artikel ini memakai pondasi di teks biasa dan fondasi saat mengutip standar. Keduanya merujuk ke hal yang sama.

Dari sisi teknik, SNI 8460:2017 Persyaratan perancangan geoteknik pasal 9.2.1 menetapkan bahwa fondasi suatu gedung atau struktur harus direncanakan dan dibangun agar aman memikul beban yang bekerja padanya "tanpa mengurangi kestabilan ataupun menyebabkan deformasi yang besar pada bangunan tersebut, atau bangunan lain di sekitarnya, jalan, ataupun lereng yang ada". Untuk itu, pasal yang sama meminta perancangan fondasi memenuhi dua hal:

• Persyaratan kekuatan (strength requirement), baik untuk struktur fondasinya maupun untuk lapisan tanah pendukungnya.
• Persyaratan penurunan (serviceability requirement), yaitu penurunan bangunan tetap dalam batas yang ditentukan.

Dua syarat ini menjelaskan kenapa pondasi tidak cukup hanya "kuat". Pondasi yang betonnya kokoh tetapi duduk di tanah lunak bisa turun tidak merata, lalu dinding retak dan pintu macet, walaupun tidak ada bagian yang runtuh.

Fungsi pondasi pada bangunan

Fungsi utama pondasi adalah memindahkan beban dari struktur atas ke tanah dengan cara yang bisa diterima tanah. Tanah jauh lebih lemah daripada beton atau baja, sehingga beban kolom yang terpusat harus disebar ke luas yang cukup (pada pondasi dangkal) atau diteruskan ke lapisan yang lebih kuat (pada pondasi dalam).

Dari persyaratan SNI 8460:2017 di atas, fungsi pondasi bisa dirinci menjadi beberapa tugas:

1. Meneruskan beban vertikal dari kolom dan dinding ke tanah tanpa keruntuhan geser tanah. SNI 8460:2017 pasal 9.2.3.1 meminta daya dukung izin diambil dari daya dukung ultimit dibagi faktor keamanan minimum 3 untuk fondasi dangkal atau minimum 2,5 untuk fondasi dalam.
2. Membatasi penurunan, termasuk beda penurunan antartitik. Laporan perancangan fondasi dangkal menurut pasal 9.4.2 wajib memuat analisis penurunan total dan beda penurunan.
3. Menahan gaya angkat dan gaya lateral, misalnya akibat angin, gempa, atau tekanan air. Pasal 9.4.2 juga meminta analisis pengaruh pengangkatan (uplift), dan laporan fondasi tiang di pasal 9.4.4 meminta analisis beban lateral pada kepala tiang.
4. Tidak membahayakan sekitarnya. Pasal 9.6 melarang fondasi dangkal menyebabkan pertambahan beban yang berlebihan pada fondasi atau bangunan di sekitarnya, dan pasal 9.7.1 meminta pelaksanaan fondasi tiang direncanakan agar tidak mengganggu keamanan dan stabilitas bangunan di sekitarnya.

Pondasi dangkal dan pondasi dalam

Pembagian paling dasar dari jenis pondasi adalah berdasarkan di mana beban itu akhirnya dipikul tanah.

Pondasi dangkal. SNI 8460:2017 pasal 9.6 menggambarkan fondasi dangkal sebagai fondasi yang "umumnya terbuat dari beton bertulang dan terletak di atas batuan atau lapisan tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup pada kedalaman yang dangkal dari permukaan tanah". Kekuatannya ada pada luas alas: makin besar luas telapak, makin kecil tekanan yang diterima tanah. Pasal yang sama memberi satu larangan penting, yaitu fondasi dangkal tanpa proteksi tidak boleh dipakai pada struktur yang mungkin mengalami erosi, misalnya di tepi sungai yang alirannya bisa menggerus tanah di bawah pondasi.

Pondasi dalam. Untuk fondasi tiang, SNI 8460:2017 pasal 9.7.1 menyebut fungsi utamanya adalah "mentransfer beban ke lapisan tanah yang lebih dalam yang dapat memikul beban kerja dengan faktor keamanan yang cukup". Daya dukung tiang berasal dari dua sumber: gesekan di selimut tiang dan tahanan di ujung bawah tiang. Menurut pasal yang sama, tahanan gesek umumnya dominan pada tiang di tanah lempung dan lanau, sedangkan tahanan ujung umumnya dominan pada lapisan pasir atau kerikil yang padat serta lempung keras.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Sumber tabel: SNI 8460:2017 pasal 9.2.3.1, 9.4.2, 9.4.4, 9.6, dan 9.7.1; SNI 2847:2019 pasal 13.1.1.

Standar tidak memberi satu angka kedalaman yang memisahkan "dangkal" dan "dalam". Patokannya adalah perilaku: apakah beban dipikul lewat alas di lapisan dekat permukaan, atau diteruskan oleh elemen panjang ke lapisan yang lebih dalam.

Jenis-jenis pondasi dangkal

SNI 2847:2019 pasal 13.1.1 mendaftar lima jenis fondasi dangkal yang desainnya diatur di pasal itu: fondasi lajur, fondasi setempat, fondasi gabungan, fondasi rakit, dan balok sloof. Penjelasan R13.1.1 menambahkan bahwa fondasi tangga dan fondasi miring dianggap bagian dari tipe fondasi lainnya.

Fondasi lajur (pondasi menerus)

Fondasi lajur memanjang mengikuti dinding yang dipikulnya, sehingga bebannya disalurkan per meter panjang, bukan per titik. Pada rumah di Indonesia, pondasi menerus juga dibuat dari pasangan batu kali dengan adukan semen dan pasir, yang biasa disebut pondasi batu kali; artikel Wikipedia bahasa Indonesia tentang fondasi menyebut penerapannya biasanya untuk rumah sederhana satu lantai. SNI 2847:2019 sendiri hanya mengatur fondasi lajur dari beton; pondasi batu kali di luar cakupan standar beton itu. Desain fondasi dangkal satu arah seperti fondasi lajur diatur di pasal 13.3.2.

Fondasi setempat (footplat atau telapak)

Fondasi setempat adalah telapak beton bertulang di bawah satu kolom atau pedestal. Di lapangan namanya beragam: footplat, pondasi tapak, pondasi telapak. Luas telapaknya dihitung dari beban kolom tak terfaktor dibagi daya dukung tanah izin, seperti dijelaskan langkah demi langkah di artikel pondasi footplat. SNI 2847:2019 pasal 13.3.1.2 mensyaratkan tinggi efektif tulangan bawahnya minimal 150 mm, dan mutu beton yang dipakai mengikuti persyaratan mutu beton fc' dan kelas K.

Fondasi gabungan

Fondasi gabungan adalah satu telapak yang memikul dua kolom atau lebih. Jenis ini masuk akal bila dua kolom berdekatan sehingga telapak masing-masing akan saling bertumpuk, atau bila kolom berada di batas lahan sehingga telapaknya tidak bisa simetris. SNI 2847:2019 pasal 13.3.4.2 menyatakan metode desain langsung pada pasal 8.10 tidak boleh dipakai untuk mendesain fondasi gabungan dan fondasi rakit, dan pasal 13.3.4.3 meminta distribusi tegangan tumpu di bawahnya konsisten dengan properti tanah dan struktur.

Fondasi rakit

Fondasi rakit (mat atau raft foundation) adalah satu pelat beton bertulang yang menopang seluruh kolom bangunan atau sebagian besarnya. Pertimbangan praktisnya: bila jumlah luas telapak setempat yang diperlukan hampir menutupi denah bangunan, satu pelat menerus bisa lebih sederhana. Laporan perancangan fondasi rakit menurut SNI 8460:2017 pasal 9.4.3 wajib memuat kelayakan pemodelan struktur rakit, daya dukung, tegangan kontak, penurunan total dan beda penurunan, serta pengangkatan. Tulangan minimum rakit nonprategang mengikuti pasal 8.6.1.1 SNI 2847:2019 (pasal 13.3.4.4).

Balok sloof

Balok sloof (tie beam, di SNI 2847:2019 disebut balok sloof) adalah balok di permukaan atau sedikit di bawah tanah yang menghubungkan pondasi-pondasi. Laporan perancangan fondasi dangkal menurut SNI 8460:2017 pasal 9.4.2 huruf e wajib memuat perhitungan balok penghubung (sloof/tie beam) dan pengaruh beda penurunan. Artinya, sloof bukan hiasan: ia ikut menahan akibat bila satu telapak turun lebih banyak daripada telapak di sebelahnya.

Pondasi umpak

KBBI mengartikan umpak sebagai "alas tiang rumah yang biasanya terbuat dari batu; batu sendi". Tiang rumah kayu atau rumah panggung didudukkan di atas umpak sehingga kayu tidak menyentuh tanah langsung. Secara perilaku, umpak adalah pondasi dangkal setempat untuk beban ringan. Umpak tidak dibahas di SNI 2847:2019 karena di luar cakupan beton struktural.

Jenis-jenis pondasi dalam

SNI 2847:2019 pasal 13.1.1 mendaftar empat elemen fondasi dalam: pile cap, fondasi tiang, fondasi tiang bor, dan caisson. Pile cap adalah blok beton yang menyatukan kepala sekelompok tiang dan menerima beban kolom.

Tiang pancang

SNI 8460:2017 pasal 9.7.4 menyebut bahwa berdasarkan metode pelaksanaannya, tiang di Indonesia dibedakan atas tiang pancang dan tiang bor. Material tiang pancang menurut pasal itu dapat berupa tiang baja, tiang beton bertulang pracetak (precast reinforced concrete piles), tiang beton prategang spun (precast prestressed spun concrete piles), atau tiang beton cor di tempat yang dipancang (driven cast-in-place concrete piles). Tiang jadi ini dipukul atau ditekan masuk ke tanah. Pasal 9.7.1.3 mengingatkan bahwa tiang harus didesain agar tidak rusak saat transportasi maupun pemancangan, dan hal ini lebih kritis pada tiang beton bertulang atau beton prategang.

Pemancangan menimbulkan getaran ke tanah sekitar. SNI 8460:2017 pasal 7.3.1 menyebut getaran akibat gempa bumi, peledakan, atau pemancangan tiang sebagai salah satu faktor penyebab ketidakstabilan lereng alam, jadi lokasi dekat lereng atau bangunan lain perlu ditinjau perencana sebelum memilih metode ini.

Tiang bor (bored pile)

Tiang bor dibuat di tempat: tanah dibor sampai kedalaman rencana, tulangan dimasukkan, lalu lubang dicor beton. SNI 8460:2017 pasal 9.7.4 menyebut material tiang bor berupa beton bertulang, dibedakan antara tiang bor berdiameter kecil dan berdiameter besar, dan menegaskan bahwa pelaksanaan tiang bor dengan pengeboran bilas tidak diizinkan. Standar yang sama juga menyebut jenis pushed-in atau jack-in pile mulai dikenal, tetapi tidak membahasnya.

Caisson dan fondasi sumuran

Caisson tercantum sebagai salah satu fondasi dalam di SNI 2847:2019 pasal 13.1.1 huruf i, dan biasanya berupa elemen silinder beton berdiameter besar. Di Indonesia dikenal juga fondasi sumuran, yang oleh Wikipedia bahasa Indonesia disebut bentuk peralihan antara fondasi dangkal dan fondasi dalam. Artikel ini tidak memberi ukuran tipikal sumuran karena redaksi belum menemukan sumber resmi yang memuatnya.

Jarak dan kelompok tiang

Tiang jarang dipakai satu per satu. SNI 8460:2017 pasal 9.7.1.2 menetapkan jarak as ke as tiang tidak boleh kurang dari keliling tiang, atau untuk tiang lingkaran tidak boleh kurang dari 2,5 kali diameter tiang. Bila tiang berdekatan, daya dukung kelompok dihitung dari total daya dukung tiang tunggal dikalikan faktor reduksi kelompok (pasal 9.7.1.1). Faktor reduksi itu umumnya tidak perlu dipakai bila jarak as ke as lebih dari 8 kali diameter, atau bila kapasitas tiang ditentukan oleh tahanan ujung.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Pondasi cakar ayam, sistem khas Indonesia

Satu sistem yang tidak masuk daftar SNI 2847:2019 tetapi sering disebut di Indonesia adalah cakar ayam. Sistem ini ditemukan Prof. Dr. Ir. Sedijatmo pada 1961 (Hardiyatmo, 2010, dikutip dalam Teras Jurnal, 2020). Menurut sumber yang sama, perkerasan cakar ayam terdiri dari pelat tipis beton bertulang setebal 10-17 cm yang diperkaku pipa-pipa beton (cakar) berdiameter 120 cm, tebal dinding 8 cm, dan panjang 150-200 cm, yang tertanam di tanah dasar dengan jarak 2,0-2,5 m.

Badan Pengatur Jalan Tol Kementerian PU mencatat konstruksi cakar ayam memungkinkan pembangunan di atas lahan rawa atau lahan yang lembek, hak patennya didaftarkan di 40 negara, dan nama penemunya diabadikan pada Jalan Tol Prof. Dr. Ir. Sedyatmo sepanjang 14,30 km yang beroperasi sejak 1985. Nama "cakar ayam" juga sering dipakai orang untuk telapak beton rumah biasa, padahal itu fondasi setempat. Bedanya dibahas di artikel pondasi footplat.

Cara memilih jenis pondasi

Tidak ada pondasi yang "paling bagus" untuk semua bangunan. Yang ada adalah pondasi yang cocok untuk tanah, beban, dan lingkungan tertentu. Urutan berpikir di bawah ini disusun redaksi dari persyaratan SNI 8460:2017.

1. Mulai dari penyelidikan tanah

SNI 8460:2017 pasal 9.5.3 menyatakan bahwa sebelum perancangan fondasi dan penentuan metode konstruksinya, "harus dilaksanakan terlebih dahulu penyelidikan tanah pada lokasi", karena karakteristik tanah memengaruhi kinerja fondasi dan pemilihan tipe serta metode pelaksanaannya. Pasal 9.5.3.1 merinci jenis penyelidikan: pengeboran, pengambilan contoh tanah terganggu dan tak terganggu, serta pengujian lapangan dan laboratorium. Salah satu uji lapangan yang umum adalah sondir, yang menurut standar itu mengikuti SNI 2827:2008.

Untuk bangunan kecil, standar memberi kelonggaran. Kategori Geoteknik 1 berlaku untuk struktur kecil dan relatif sederhana yang persyaratannya dapat dipenuhi lewat penyelidikan kualitatif dan pengalaman, dengan risiko yang dapat diabaikan. Fondasi telapak, rakit, dan tiang konvensional masuk Kategori Geoteknik 2, yang perancangannya harus melibatkan data geoteknik kuantitatif dan analisis. Struktur tidak biasa, sangat besar, di tanah sulit, atau di zona gempa tinggi masuk Kategori Geoteknik 3.

2. Lihat di kedalaman berapa lapisan kuat berada

Bila hasil penyelidikan menunjukkan lapisan dengan daya dukung cukup dekat permukaan, pondasi dangkal biasanya menjadi pilihan pertama karena pelaksanaannya paling sederhana. Bila lapisan atas lunak dan lapisan kuat baru ditemukan jauh di bawah, beban perlu diteruskan ke bawah dengan tiang.

3. Cek penurunan, bukan hanya daya dukung

SNI 8460:2017 pasal 9.2.3.3 mengingatkan bahwa faktor keamanan terhadap keruntuhan geser tidak otomatis menjamin penurunan fondasi kecil. Pondasi dangkal yang lolos cek daya dukung bisa tetap ditolak bila penurunannya melebihi batas izin, dan pada kondisi itu perencana bisa memperbesar telapak, beralih ke rakit, atau memakai tiang.

4. Pertimbangkan bentuk struktur atas

Kolom terpisah cocok dengan fondasi setempat yang diikat balok sloof. Dinding pemikul beban cocok dengan fondasi lajur. Kolom yang berdekatan atau di batas lahan bisa memakai fondasi gabungan. Rumah kayu dengan tiang cocok dengan umpak.

5. Perhatikan lingkungan sekitar

Pasal 9.6 melarang fondasi dangkal tanpa proteksi pada struktur yang mungkin tererosi, dan pasal 9.7.1 meminta pelaksanaan fondasi tiang tidak mengganggu keamanan bangunan di sekitarnya. Di lahan sempit, akses alat juga menentukan; galian banyak telapak sekaligus biasanya memakai alat berat, dan cara menghitung kebutuhannya ada di panduan excavator dan produktivitasnya.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Tabel di atas adalah peta awal untuk memahami gambar kerja, bukan aturan desain. Keputusan akhir jenis, ukuran, dan kedalaman pondasi tetap milik insinyur perencana yang memegang data tanah dan beban proyek.

Material dan alat bantu hitung

Hampir semua pondasi modern memakai beton dan baja tulangan. SNI 2847:2019 pasal 13.2.1.1 meminta properti desain beton untuk fondasi dipilih sesuai Pasal 19 standar itu. Untuk memperkirakan volume beton dan kebutuhan besi sebuah telapak atau sloof, kamu bisa memakai kalkulator beton dan besi. Diameter, luas, dan berat tiap ukuran besi ulir ada di tabel besi beton, dan daftar standar yang dirujuk di situs ini ada di daftar SNI.

Artikel lanjutan di Ruang Teknik akan membahas tiap jenis pondasi satu per satu, termasuk cakar ayam, tiang pancang, dan umpak. Kumpulan artikel teknik sipil lainnya ada di halaman Sipil dan Konstruksi.