"DAYA DUKUNG TANAH (BEARING CAPACITY OF SOILS)"
Disusun oleh:
Dufanti Ayu Wardhani (125060102111002)
Angeline Grace Allo (125060107111003)
Firsty Adinda (125060107111017)
Muhammad Akbar (125060107111018)
Stefan Theophilus (125060107111035)
Karina Perlaura Vadra (125060107111044)
TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2014/2015
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tanah merupakan unsur penting dari kehidupan. Dalam bidang ketekniksipilan sangat perlu memperlajari tentang tanah, karena tanah menjadi dasar dari setiap struktur bangunan sipil. Semua bangunan di muka bumi dibangun di atas tanah, seperti gedung, jembatan, bendungan, rumah berdiri di atas tanah. Untuk itu diperlukan suatu analisis tentang sifat-sifat tanah, apakah tanah mampu menahan beban yang berada di atasnya. Analisis daya dukung tanah mempelajari kemampuan tanah dalam mendukung beban pondasi yang bekerja diatasnya. Pondasi merupakan bagian dari struktur yang secara langsung berfungsi meneruskan beban dari berat strukrur di atasnya ke tanah yang terletak dibawahnya. Untuk itu diperlukan perencanaan pondasi yang saksama agar tidak menimbulkan tekanan yang berlebihan ke tanah. Sebab tekanan yang berlebihan dapat menimbulkan penurunan yang besar bahkan keruntuhan pondasi dan akan menyebabkan kerusakan konstruksi yang ada diatasnya.
Perencanaan pondasi bergantung pada jenis tanah dan jenis struktur yang akan dibangun di atasnya. Sehingga tipe pondasi yang akan dibangun harus disesuaikan dengan kondisi dan sifat-sifat tanah dimana pondasi itu dibangun. Dan analisis daya dukung tanah sangat penting dilakukan dalam setiap perencanaan pondasi, sehingga dapat disimpulkan "apakah tanah mampu mendukung pondasai yang berada diatasnya?"
1.2 Perumusan Masalah
1.2.1 Apa syarat perencanaan dan jenis-jenis pondasi ?
1.2.2 Bagaimana kapasitas dukung tanah dan fase-fase keruntuhan pondasi?
1.2.3 Apa saja tipe keruntuhan pondasi?
1.2.4 Apa saja teori analisis daya dukung tanah?
1.2.5 Bagaimana daya dukung pada tanah lempung?
1.2.6 Bagaimana daya dukung pada tanah pasir?
1.2.7 Bagaimana daya dukung yang dihasilkan dari pengujian lapangan (insitu testing)?
1.2.8 Bagaimana contoh penerapan daya dukung tanah dalam bangunan ketekniksipilan
yang ada di lapangan?
1.3 Tujuan Pembahasan
1.3.1 Untuk mengetahui apa saja persyaratan dalam perencanaan pondasi dan jenis-jenis pondasi.
1.3.2 Untuk mengetahui kapasitas dukung tanah dan fase-fase keruntuhan pondasi
1.3.3 Untuk mengetahui apa saja tipe keruntuhan pondasi
1.3.4 Untuk menjelaskan apa saja teori analisis daya dukung tanah.
1.3.5 Untuk mengetahui daya dukung pada tanah lempung
1.3.6 Untuk mengetahui daya dukung pada tanah pasir
1.3.7 Untuk mengetahui daya dukung yang dihasilkan dari pengujian lapangan (insitu testing)
1.3.8 Untuk memberikan contoh penerapan daya dukung tanah dalam bangunan ketekniksipilan yang sebenarnya.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Syarat Perencanaan Pondasi Dan Jenis-Jenis Pondasi
Dalam merancang pondasi, terdapat 2 persyaratan yang harus dipenuhi, yaitu:
Faktor aman terhadap keruntuhan akibat terlampauinya kapasitas dukung tanah harus dipenuhi. Dalam perhitungan kapasitas dukung pondasi, umumnya digunakan faktor aman 3
Penurunan pondasi harus dalam batas-batas toleransi, khususnya penurunan yang tidak seragam(differential settlement) harus tidak menyebabkan kerusakan pada struktur.
Secara umum, pondasi dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok besar sebagai berikut:
Pondasi dangkal (shallow foundation): jenis pondasi yang dipilih jika tanah di dekat permukaan mampu mendukung beban struktur.
a. pondasi telapak (spread footing) : isolated footing (bujur sangkar, lingkaran, empat persegi), combine footing, dan continous footing (pondasi menerus).
b. pondasi rakit (raft/ mat foundation) adalah pondasi yang terdiri dari pelat tunggal yang meluas, yang mendukung beban struktur secara keselurhan.
Pondasi dalam (deep foundation): apabila tanah di permukaan tidak mampu mendukung beban struktur.
pondasi tiang (pile foundation)
pondasi sumuran (well foundation)
pondasi kaison (caisson foundation)
2.2 Kapasitas Dukung Tanah Dan Fase-Fase Keruntuhan Pondasi
Bila tanah mengalami pembebanan seperti beban pondasi, tanah akan mengalami distorsi atau penurunan. Jika beban terus ditambah, maka penurunan tanah juga terus bertambah. Akhirnya pada suatu saat, terjadi kondisi dimana pada beban tetap, pondasi mengalami penurunan sangat besar. Kondisi ini menunjukkan keruntuhan kapasitas dukung telah terjadi.
Kapasitas/daya dukung ultimit (qu) didefinisikan sebagai beban maksimum persatuan luas dimana tanah masih dapat mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan. Bila dinyatakan dalam persamaan, maka:
qu=puA
Dimana:
qu= kapasitas dukung ultimit/batas (kN/m2)
pu= beban ultimit/beban batas (kN)
A = luas beban (m2)
Konsep perhitungan daya dukung batas tanah dan bentuk keruntuhan geser dalam tanah dapat dilihat dalam model pondasi menerus dengan lebar (B) yang diletakkan pada permukaan lapisan tanah pasir padat (tanah yang kaku) seperti pada Gambar 2.1a. Apabila beban terbagi rata (q) tersebut ditambah, maka penurunan pondasi akan bertambah pula. Bila besar beban terbagi rata q = qu (qu = daya dukung tanah batas) telah dicapai, maka keruntuhan daya dukung akan terjadi, yang berarti pondasi akan mengalami penurunan yang sangat besar tanpa penambahan beban q lebih lanjut seperti Gambar 2.1b.
Model pondasi
kurva hubungan antara beban dan penurunan
Kurva I menunjukkan kondisi keruntuhan geser umum. Pada waktu beban ultimit tercapai, tanah melewati fase kedudukan keseimbangan plastis. Kondisi lain, jika tanah sangat tidak padat atau lunak, penurunan yang terjadi sebelum keruntuhan sangat besar. Pada kasus ini, keruntuhannya terjadi sebelum keseimbangan plastis tanah termobilisasi, seperti yang ditunjukkan pada kurva 2 yaitu pada kondisi keruntuhan geser lokal.
Fase 1 Fase II Fase III
Gambar 2.1.1 fase-fase keruntuhan
Fase-fase keruntuhan dibagi menjadi tiga fase sebagai berikut:
Fase I
Pada awal pembebanan, tanah di bawah pondasi akan turun, terjadi pengembungan kolom tanah tepat dibawah dasar pondasi ke arah lateral dan penururan permukaandi sekitar pondasi. Penurunan yang terjadi sebanding dengan besarnya beban tanah dalam kondisi keseimbangan elastis. Masa tanah di bawah pondasi mengalamikomresi sehingga kuat geser tanah naik, sehingga daya dukung bertambah.
Fase II
Pada penambahan beban selanjutnya, penurunan tanah terbentuk tepat di dasar pondasi dan deformasi plastis tanah menjadi dominan. Gerakan tanah pada kedududkan plastis dimulai dari tepi pondasi, dengan bertambah beban zona plastis berkembang,kuat geser tanah berkembang.Gerakan tanah ke arah lateral semakin nyata, sehingga terjadi
retakan lokal dan geseran tanah di sekeliling tepi pondasi.
Fase III
Fase ini dikarekteristikkan oleh kecepatan deformasi yang semakin bertambah sejalan dengan penambahan beban yang diikuti oleh gerakan tanah kearah luar sehingga permukaan tanah menggembung, sehingga tanah mengalami keruntuhan disebut bidang geser radial dan linier.
Tipe-Tipe Keruntuhan Pondasi
Terdapat 3 kemungkinan pola keruntuhan kapasitas dukung tanah, yaitu :
Keruntuhan geser umum (General Shear Failure)
Kondisi kesetimbangan plastis terjadi penuh diatas failure plane
Muka tanah di sekitarnya mengembang (naik)
Keruntuhan terjadi di satu sisi sehingga pondasi miring
Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas rendah (padat dan kaku)
Kapasitas dukung batas (qu) bisa diamati dengan baik.
Gambar 2.1.2 Pola keruntuhan geser umum (General Shear Failure).
Keruntuhan geser setempat (Local Shear Failure), Gambar 2.1.2.2
Muka tanah disekitar pondasi tidak terlalu mengembang, karena dorongan kebawah dasar pondasi lebih besar.
Kondisi kesetimbangan plastis hanya terjadi pada sebagian tanah saja.
Miring yang terjadi pada pondasi tidak terlalu besar terjadi.
Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas tinggi yang ditunjukkan dengan penurunan yang relatif besar.
Kapasitas dukung batas (qu) sulit dipastikan sulit dianalisis, hanya bisa diamati penurunannya saja.
Gambar 2.1.3 Pola keruntuhan geser setempat (Local Shear Failure).
Keruntuhan geser baji/penetrasi (Punching Shear Failure),
Terjadi desakan di bawah dasar pondasi disertai pergeseran arah vertikal sepanjang tepi.
Tidak terjadi kemiringan pondasi dan pengangkatan di permukaan tanah.
Penurunan yang terjadi cukup besar.
Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas tinggi dan kompresibilitas rendah jika kedalaman pondasi agak dalam.
Gambar 2.1.4 Pola Keruntuhan geser baji (Punching Shear Failure)
Teori Analisis Daya Dukung Tanah
Teori daya dukung Terzaghi
Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi general shear failure, yang dikemukakan Terzaghi (1943) dengan anggapan-anggapan sebagai berikut:
Tanah di dasar pondasi dianggap homogen isotropik
Mode keruntuhan pondasi adalah general shear failure
Pondasi adalah strip dengan permukaan bawah kasar
Tahanan geser tanah di atas dasar pondasi diabaikan
Permukaan tanah adalah horizontal
Tidak terdapat gaya horizontal, momen dan eksentrisitas
Pondasi terletak pada kedalaman D
Daerah elastis mempunyai sudut batas yang lurus dengan bidang horizontal
Untuk pondasi menerus penyelesaian masalah seperti pada analisa dua dimensi
Analisa distribusi tegangan di bawah dasar pondasi menurut teori Terzaghi seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.1, dimana bidang keruntuhan dibagi menjadi 3 (tiga) zona keruntuhan yaitu:
Gambar 2.2.5 Analisa distribusi tegangan di bawah pondasi menurut teori Terzaghi (1943)
1. Zona I
Bagian ACD adalah bagian yang tertekan ke bawah dan menghasilkan suatu keseimbangan plastis dalam bentuk zona segitiga di bawah pondasi dengan sudut ACD = CAD = α = 45o + ø/2. Gerakan bagian tanah ACD ke bawah mendorong tanah disampingnya ke samping.
2. Zona II
Bagian ADF dan CDE disebut radial shear zone (daerah geser radial) dengan curve DE dan DF yang bekerja pada busur spiral logaritma dengan pusat ujung pondasi.
3. Zona III
Bagian AFH dan CEG dinamakan zona pasif Rankine dimana bidang tegangannya merupakan bidang longsor yang mengakibatkan bidang geser di atas bidang horisontal tidak ada dan digantikan dengan beban sebesar q = . Df
Untuk tanah dengan keruntuhan geser umum (general shear failure)
Persamaan umum untuk pondasi lajur/menerus, sebagai berikut:
qu = c Nc + Df Nq + 1/2 B N
Nq =Nq =Nc =Nc = Juga dapat menggunakan rumus-rumus sebagai berikut:
Nq =
Nq =
Nc =
Nc =
= e= e
= e
= e
Dimana:
c = kohesi (kN/m2)
Df = kedalaman fondasi (m)
γ = berat volume tanah (kN/m3)
B = lebar fondasi (m)
NC , Nq , N γ = faktor kapasitas dukung tanah (fungsi ⱷ)
Tabel harga NC , Nq , N γ untuk keruntuhan geser umum
Nc
Nq
N
Nc
Nq
N
0
5,70
1,00
0,00
26
27,09
14,21
9,84
1
6,00
1,10
0,01
27
29,24
15,90
11,60
2
6,30
1,22
0,04
28
31,61
17,81
13,70
3
6,62
1,35
0,06
29
34,24
19,98
16,18
4
6,97
1,49
0,10
30
37,16
22,46
19,13
5
7,34
1,64
0,14
31
40,41
25,28
22,65
6
7,73
1,81
0,20
32
44,04
28,52
26,87
7
8,15
2,00
0,27
33
48,09
32,23
31,94
8
8,60
2,21
0,35
34
52,64
36,50
38,04
9
9,09
2,44
0,44
35
57,75
41,44
45,41
10
9,61
2,69
0,56
36
63,53
47,16
54,36
11
10,16
2,98
0,69
37
70,01
53,80
65,27
12
10,76
3,29
0,85
38
77,50
61,55
78,61
13
11,41
3,63
1,04
39
85,97
70,61
95,03
14
12,11
4,02
1,26
40
95,66
81,27
115,31
15
12,86
4,45
1,52
41
106,81
93,85
140,51
16
13,68
4,92
1,82
42
119,67
108,75
171,99
17
14,60
5,45
2,18
43
134,58
126,50
211,56
18
15,12
6,04
2,59
44
151,95
147,74
261,60
19
16,56
6,70
3,07
45
172,28
173,28
325,34
20
17,69
7,44
3,64
46
196,22
204,19
407,11
21
18,92
8,26
4,31
47
224,55
241,80
512,84
22
20,27
9,19
5,09
48
258,28
287,85
650,67
23
21,75
10,23
6,00
49
298,71
344,63
831,99
24
23,36
11,40
7,08
50
347,50
415,14
1072,80
25
25,13
12,72
8,34
* Kumbhojkar (1993)
Untuk tanah dengan keruntuhan geser setempat (local shear failure)
Untuk harga c diganti c = 2/3 c dan harga diganti = tan-1 (2/3 tan ). Dari nilai c dan didapatkan faktor-faktor daya dukung untuk kondisi keruntuhan lokal: N c; N q; N
N c
N q
N
N c
N q
N
0
5,70
1,00
0,00
26
15,53
6,05
2,59
1
5,90
1,07
0,005
27
16,30
6,54
2,88
2
6,10
1,14
0,02
28
17,13
7,07
3,29
3
6,30
1,2
0,04
29
18,03
7,66
3,76
4
6,51
1,30
0,055
30
18,99
8,31
4,39
5
6,74
1,39
0,074
31
20,03
9,03
4,83
6
6,97
1,49
0,10
32
21,16
9,82
5,51
7
7,22
1,59
0,128
33
22,39
10,69
6,32
8
7,47
1,70
0,16
34
23,72
11,67
7,22
9
7,74
1,82
0,20
35
25,18
12,75
8,35
10
8,02
1,94
0,24
36
26,77
13,97
9,41
11
8,32
2,08
0,30
37
28,51
15,32
10,90
12
8,63
2,22
0,35
38
30,43
16,85
12,75
13
8,96
2,38
0,42
39
32,53
18,56
14,71
14
9,31
2,55
0,48
40
34,87
20,50
17,22
15
9,67
2,73
0,57
41
37,45
22,70
19,75
16
10,06
2,92
0,67
42
40,33
25,21
22,50
17
10,47
3,13
0,76
43
43,54
28,06
26,25
18
10,90
3,36
0,88
44
47,13
31,34
30,40
19
11,36
3,61
1,03
45
51,17
35,11
36,00
20
11,85
3,88
1,12
46
55,73
39,48
41,70
21
12,37
4,17
1,35
47
60,91
44,54
49,30
22
12,92
4,48
1,55
48
66,80
50,46
59,25
23
13,51
4,82
1,74
49
73,55
57,41
71,45
24
14,14
5,20
1,97
50
81,31
65,60
85,75
25
14,80
5,60
2.25
* Kumbhojkar (1993)
Gambar 2.2.6 Grafik Faktor Daya Dukung Terzaghi
Pengaruh bentuk pondasi pada teori daya dukung terzaghi
qu=α cNc+γDNq+β 12γB Nγ
α, β = faktor bentuk
Bentuk pondasi
α
β
Menerus
1
1
Bujur sangkar
1,3
0,8
Lingkaran (d=B)
1,3
0,6
Persegi panjang (BxL)
(1+0,3 B/L)
(1-0,2 B/L)
Pengaruh muka air
Kasus 1 muka air tanah pada kedalaman dw (m) dari permukaan tanah
qu= αcNc+(dwγ+γ'(Df-dw)) Nq+ β12γ'B Nγ
Kasus 2 muka air pada dasar pondasi
qu= αcNc+(Dfγ)Nq+β 12γ'B Nγ
Kasus 3 muka air pada z dibawah dasar pondasi
qu= αcNc+(Dfγ)Nq+β 12(γ'+z/B(γ-γ'))B Nγ
Kasus 4 muka air pada z=B dibawah dasar pondasi
qu= αcNc+(Dfγ)Nq+β 12γB Nγ
Dimana :
α, β = faktor bentuk pondasi
c = kohesi tanah (kN/m2)
Df = kedalaman fondasi (m)
γ = berat volume tanah (kN/m3)
γw = berat volume air (kN/m3)
γ' = berat volume efektif (kN/m3)
γ'= γ- γw
B = lebar fondasi (m)
NC , Nq , N γ = faktor kapasitas dukung tanah (fungsi ⱷ)
Istilah – istilah penting
p = tekanan overburden total(total overburden pressure) adalah intensitas tekanan total yang terdiri dari berat material di atas dasar pondasi total, yaitu berat tanah dan air sebelum pondasi dibangun.
qu= daya dukung ultimit/batas (ultimate bearing capacity) adlah beban maksimum per satuan luas yang masih dapat didukung oleh pondasi, dengan tidak terjadi kegagalan geser pada tanah yang mendukungnya. Besranya beban yang didukung, termasuk beban struktur, beban pelat pondasi, dan tanah urug di atasnya.
qun= daya dukung ultimit neto (net ultimate bearing capacity) adalah nilai intensitas beban pondasi neto dimana tanah akan mengalami keruntuhan geser, dengan:
qun = qu- γDf
q= tekanan pondasi total(total foundation pressure) atau intensitas pembebanan kotor (gross loading intensity) adalah intensitas tekanan total pada tanah di dasar pondasi, sesudah struktur sudah selesai dibangun dengan pembebanan penuh. Beban-bebannya termasuk berat kotor pondasi, berat struktur atas, dan berat kotor tanah urug termasuk air di atas dasar pondasi.
qn= tekanan pondasi neto(net foundation pressure) adalah untuk pondasi tertentu adalah tambahan tekanan pada dasar pondasi, akibat beban mati dan beban hidup dari struktur. Bila dinyatakan dalam persamaan maka:
qn = q- γDf
qa= daya dukung ijin (allowable bearing capacity) adlah besarnya intensitas beban neto maksimum dengan mempertimbangkan besarnya kapasitas dukung, penurunan dan kemampuan struktur untuk menyesuaikan terhadap pengaruh penurunan tersebut.
Faktor Aman (Safety Factor)(SF)
Pada umumnya faktor keamanan yang diijinkan untuk daya dukung tanah di bawah dasar pondasi besarnya sekitar 3. Hal ini dilakukan karena dalam keadaan sesungguhnya di lapangan tanah tidak homogen dan isotropis sehingga pada saat mengevaluasi parameter-parameter dasar dari kekuatan geser tanah ini ditemui banyak ketidakpastian.
Faktor aman (SF) dalam tijauan kapasitas dukung ultimit neto didefinisikan sebagai:
SF = qunqn=qu-γDfq-γDf
Dimana:
γ = berat volume tanah di atas dasar pondasi
Df = kedalaman pondasi
qu= daya dukung ultimit
q = tekanan pondasi total
q = PA
2.5 Daya Dukung pada Tanah Lempung (Skempton)
Pondasi yang terletak pada lempung jenuh memperhatikan faktor bentuk dan kedalaman pondasi. Terdapat faktor pengaruh bentuk pondasi Sc = (1 + 0,2 BL).
1. Pondasi di permukaan D = 0
Nc = 5,14 (pondasi memanjang) dan Nc = 6,20 (pondasi lingkaran/bujur sangkar).
2. Pondasi pada kedalaman 0 < D < 2,5 B) Nc = (1+0,2DB) Nc permukaan
3. Pondasi pada kedalaman D > 2,5 B Nc = 1,5 Nc permukaan
Pondasi memanjang:
Daya dukung batas: qu = cu Nc + γ D Nq
Daya dukung batas netto: qu' = cu' Nc
Dimana: qu = daya dukung batas (kN/m2)
qu' = daya dukung batas netto (kN/m2)
D = kedalaman pondasi (m)
γ = berat satuan tanah (kN/m3)
cu = kohesi undrained (kN/m2)
Nc = faktor daya dukung
Pondasi empat persegi panjang (B x L):
Nc = (0,84 + 0,16BL) Nc bujur sangkar
Daya dukung batas: qu = (0,84 + 0,16BL) cu Nc + γ D Nq
Daya dukung batas netto: qu' = (0,84 + 0,16BL) cu' Nc
Gambar 2.5.1 faktor kapasitas dukung Nc (Skempton, 1951)
2.6 Daya Dukug Pada Tanah Pasir
Pada tanah pasir dan kerikil (c=0), daya dukung terutama dipengaruhi oleh kerapatan relatif (relative density), kedudukan muka air tanah, tekanan kekang, dan ukuran pondasi. Persamaan untuk masing-masing pondasi adalah sebagai berikut:
1. Pondasi menerus qu = γ D Nq + 0.5 γ B Nγ
2. Pondasi bujur sangkar qu = γ D Nq + 0.4 γ B Nγ
3. Pondasi lingkaran/bulat qu = γ D Nq + 0.3 γ B Nγ
4. Pondasi 4 persegi panjang qu = γ D Nq + (1-0,2 B/L) 0.5 γ B Nγ
Perhitungannya berdasarkan kondisi terdrainasi dengan menggunakan parameter tegangan efektif ϕ' > 0 dan c' = 0.
2.3.2 Hasil pengujian sondir
Meyerhof (1956) menyarankan persamaan sederhana untuk menentukan daya dukung ijin pada tanah pasir berdasarkan penurunan 1 inchi. Penerapannya digunakan untuk pondasi telapak atau pondasi menerus dengan dimensi yang tidak lebar.
1. Pondasi bujur sangkar atau menerus (B 1,20 m) qa = qc30 (kg/cm2)
2. Pondasi bujur sangkar atau menerus (B 1,20 m) qa = qc50B+0,3B2kg/cm2
Dimana: qa = daya dukung ijin untuk penurunan 1 inchi
qc = nilai konus (kg/cm2), diambil nilai konus rata-rata sampai kedalaman B
Schmertmann (1978), mengusulkan hubungan daya dukung dengan nilai konus untuk pondasi dangkal dengan DB 1,5 sebagai berikut:
1. Tanah non kohesif
Menerus qu = 28 – 0,0052 (300 – qc) 1,5
Bujur sangkar qu = 48 – 0,0090 (300 – qc) 1,5
2. Tanah kohesif
Menerus qu = 2 – 0,28qc
Bujur sangkar qu = 5 – 0,34qc
qu dan qc dalam tsf atau kg/cm2.
2.3.3 Hasil pengujian beban pelat
Dari hasil uji pembebanan pelat, daya dukung batas pondasi dihitung dengan persamaan berikut:
1. Tanah dengan kekuatan konstan (B < 4Bp) qu = qu.p
2. Tanah dengan kekuatan meningkat secara linear terhadap kedalaman (B < 4Bp)
qu = qu.p BBp
3. Ekstrapolasi hasil uji penurunan Terzaghi dan Peck q1 = q1,5 ρ1
Gambar 2.3.3 Uji pembebanan pelat
Hasil uji pembebanan pelat berlaku apabila dasar tanah seragam sampai dengan kedalaman lapisan distribusi tekanan bangunan masih berpengaruh.
2.3 Penerapan dalam Bidang Ketekniksipilan
Ilmu daya dukung tanah digunakan dalam menentukan jenis pondasi yang akan digunakan dalam struktur bangunan.
CONTOH SOAL
Pondasi menerus (continuous footing) dengan lebar 1,50 m dan dalam 1,0 m, terletak di atas tanah yang mempunyai karakteristik : ɣ = 17 kN/m3, ɣsat = 19,5 kN/m3; c = 10 kN/m2; dan ф = 350. Hitung daya dukung ijin total dan netto pondasi dengan menggunakan teori Terzaghi, dengan mengambil angka keamanan 3 dan anggapan keruntuhan general shear, untuk keadaan:
Muka air pada permukaan tanah.
Muka air pada dasar pondasi.
Muka air berada pada 3,0 m di bawah dasar pondasi.
Jawab :
ɣ = 17 kN/m3
ɣsat = 19,5 kN/m3
c = 10 kN/m2
ф = 350 Nc = 57,75
Nq = 41,44
N = 42,4
SF = 3
qu = c Nc + γ'.D.Nq + 12.γ'.B.Nγ
= 10 × 57,75 + (19,5 – 9,81) × 1 × 41,44 + 12 (19,5 – 9,81) × 1,5 × 42,4
= 577,5 + 401,5536 + 308,142
= 1287,1956 kN/m2
qu net = qu- γ'×DSF = 1287,1956-(19,5-9,81) ×13 = 425,8352 kN/m2
qu = c Nc + γ.D.Nq + 12.γ'.B.Nγ
= 10 × 57,75 + 17 × 1 × 41,44 + 12 (19,5 – 9,81) × 1,5 × 42,4
= 577,5 + 704,48 + 308,142
= 1590,122 kN/m2
qu net = qu- γ'×DSF = 1590,122-17 ×13 = 524,374 kN/m2
D + B = 1 + 1,5 = 2,5
qu = c Nc + γ.D.Nq + 12.γ.B.Nγ
= 10 × 57,75 + 17 × 1 × 41,44 + 12 × 17 × 1,5 × 42,4
= 577,5 + 704,48 + 540,6
= 1822,58 kN/m2
qu net = qu- γ'×DSF = 1822,58-17 ×13 = 601,86 kN/m2
Pondasi menerus terletak di atas tanah pasir padat (dense sand) dengan sifat ф' = 350; ɣ = 17 kN/m3, dan ɣsat = 19 kN/m3 didesain untuk memikul beban vertical 60 kN per m panjang. Tentukan lebar pondasi bila angka keamanan 3;dan kedalaman pada 1 m di bawah permukaan tanah. Muka air pada dasar pondasi.
Jawab:
ɣ = 17 kN/m3 ɣsat = 19 kN/m3
c = 10 kN/m2 ф = 350
SF = 3 P = 60 kN/m
L = 1 m B = …?
qu = c Nc + γ.D.Nq + 12.γ'.B.Nγ
= 17 × 1 × 41,44 + 12 (19 – 9,81) × B × 42,4
= 704,48 + 194,828 B
qu net= qu- γ'×DSF= 704,48+194,828 B-(17 ×1)3= 687,48 +194,828 B3= 229,16 + 64,942 B
P = qu net × A
60 = (687,48 +194,828 B3) × (B × 1)
180 = 687,48 B + 194,828 B2
194,828 B2 + 687,48 B – 180 = 0
B = -b ± b2-4ac2a
= -687,48 ± 687,482-(4 ×194,828 × -180)2 ×194,828
= -687,48 ±782,882 389,656
B1 = 0,245 B2 = -3,773
Jadi, B = 0,245 m
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan yang ada pada bagian sebelumnya, dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Analisis daya dukung berdasarkan kapasitas/ daya dukung tanah (bearing capacity) adalah kekuatan tanah untuk menahan suatu beban yang bekerja padanya yang biasanya disalurkan melalui pondasi. Kapasitas/daya dukung tanah batas (qu = qult = ultimate bearing capacity) adalah tekanan maksimum yang dapat diterima oleh tanah akibat beban yang bekerja tanpa menimbulkan kelongsoran geser pada tanah pendukung tepat di bawah dan sekeliling pondasi.
2. Teori daya dukung meliputi teori Terzaghi, pengaruh muka air, analisa Sempton pada tanah lempung, angka keamanan, dan daya dukung pada tanah berlapis.
3. Daya dukung dari hasil pengujian lapangan meliputi daya dukung hasil SPT, Daya dukung hasil sondir (cone penetration test), Daya dukung dari hasil uji beban pelat ( plate loading test) .
4. Penerapan ilmu daya dukung tanah digunakan dalam penentuan pondasi untuk bangunan.
3.2 Saran
Sebaiknya diperdalam ilmu daya dukung tanah bagi mahasiswa, agar dapat melanjutkan kehidupan yang lebih baik lagi dikemudian hari.
Contoh 3:
Pondasi berukuran 1,5 m x 2 m, terletak pada tanah lempung berpasir homogen dengan berat volume 18,5 Kn/m3. Kedalaman pondasi 1,0 m. Dari uji triaksial diperoleh kuat geser cu = 30 kN/m2 dan φu = 15o. Tentukan besarnya kapasitas dukung ultimit menurut teori Meyerhorf. Muka air tanah sangat dalam. Beban arah vertikal dan sentris.
Jawab:
Untuk φ = 15o Nc = 10,98 Nq = 3,94 Nɣ = 1,13
L = 2 m ; B = 1,5 m ; Df = 1 m ; Df /B = 1/1.5 = 0,67 < 1
Bila dianggap beban vertikal dan sentris, maka:
B'=B dan Fci=Fqi=Fᵧi=1
Faktor bentuk pondasi
Kp = tan2(45o+φ/2) = tan2(45o+15o/2) = 1.70
Fcs=1+0,2. Kp BL = 1+0,2.1,70 1.52 = 1,26
Fqs= Fᵧs= 1+0,1. Kp BL = 1+0,1.1,70 1.52 = 1,13
Faktor kedalaman
Fcd=1+0,2. KpDB = 1+0,2. 1,70 11,5 = 1,17
Fqd= Fᵧd =1+0,1. KpDB = 1+0,1. 1,70 11,5 = 1,09
Persamaan kapasitas dukung Meyerhorf
qu = 30 x 10,98 x 1,26 x 1,17 x 1 + (18,5 x 1) x 3,94 x 1,13 x 1,09 x 1 + 12 x 18,5 x 1,5 x 1,13 x 1,13 x 1,09 x 1
qu = 485,60 +89,78 + 19,31
qu = 594,69 kN/m2
Contoh 4 :
Suatu tembok dirancang dengan menggunakan pondasi lajur meanjang. Beban pondasi termasuk tanah urug 125 kN/m. Tanah pondasi berupa tanah pasir berlempung dengan berat volume basah 17,2 kN/m3 dan berat volume apung γ'=8,6 kN/m3. Dari uji triaksial pada contoh asli, diperoleh c = 13 kN/m2 dan φ= 25o
Tentukan lebar dan kedalaman pondasinya, jika muka air tanah terletak pada kedalaman 3 m?
Dari kedalaman dan ukuran pondasi yang diperoleh, berapakah besarnya faktor keamanan, bila muka air tanah naik sampai dasar pondasi?
Jawab:
Menghitung dimensi dan kedalaman
Untuk φ = 25o dari tabel didapat:
Nc = 25,13 Nq = 12,72 Nγ = 9,70
Dicoba dengan kedalaman pondasi Df = 0,7 m
po= 1 x 17,2 = 12 kN/m2
muka air tanah terletak pada jarak 3 – 0,7 = 2,3 m, di bawah pondasi
bila dianggap z = dw – Df = 2,3 > B, maka pada suku ke-3, dipakai berat volume tanah basah (γb)
kapasitas dukung ultimit neto, untuk pondasi memanjang
qun= cNc+po(Nq-1)+ 12γB Nγ
qun= 13 x 25,13+12 x 12,72-1+ 12x 17,2 x B x 9,70
qun= 466,7 + 83,4B
Dengan memperhatikan faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung:
qun3=466,7 + 83,4B3=155,5 + 27,8B
Tekanan pondasi neto:
qn= 125/B- Df γb
qn= 125/B- (0,7 x 17,2)
qn= 125/B- 12
Persamaan :
qun3=qn
155,5+27,8B=125B-12
27,8B2 + 167,5B - 125 = 0
Dari persamaan diperoleh B = 0,7 m
Posisi muka air tanah dw – Df = 2,3 > B = 0,7 m (jadi, pemakaian ɣb pada suku ke 3 sudah benar)
Jadi dipakai pondasi memanjang dengan lebar B = 0,7 m dan kedalaman Df = 0,7 m
Bila muka air tanah naik sampai di dasar pondasi
qu= cNc+po(Nq-1)+12γ'B Nγ
qu= 13 x 25,13+1212,7-1+12x 8,6 x 0,7 x 9,7
qu= 491,7 kN/m2
Tekanan pondasi neto
qn= 1250,70 x 1-12=166,6 kN/m2
Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung:
F = qun/qn = 491,7/166,6 = 2,95
Jadi bila muka air tanah naik sampai ke dasar pondasi, faktor aman yang semula 3, turun menjadi 2,95.
Fci = Fqi = Fγ = faktor inklinasi
NC , Nq , N γ = faktor daya dukung
B = lebar pondasi
D = kedalaman pondasi
γ = berat satuan tanah
q = γ x D = tekanan overburder pada dasar pondasi
Faktor Pengaruh Meyerhorf
F.Bentuk
F.Kedalaman
F.Inklinasi
Fci=Fqi =1- o90o2
Fγi =1-βoφ2
Eksentrisitas
Tidak elamanya beban yang bekerja pada pondasi bekerja pada pusat pondasi, adakalanya beban tersebut memiliki nilai eksentrisitas. Eksentrisitas beban berpengaruh pada daya dukung karena mereduksi dimensi pondasi yang seharusnya berukuran B x L, berubah menjadi B' x L' karena pengaruh beban eksentris.
