BUKU AJAR REKAYASA PONDASI DIGUNAKAN UNTUK MAHASISWA JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MALANG. Moch. Sholeh

Transkripsi

1 BUKU AJAR REKAYASA PONDASI DIGUNAKAN UNTUK MAHASISWA JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MALANG Moch. Sholeh DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL POLITEKNIK NEGERI MALANG JURUSAN TEKNlK SIPIL 2008 DAFTAR ISI

2 BAB VI TEKANAN TANAH LATERAL (KE SAMPING) Tekanan Tanah dalam Keadaan Diam (At Rest) Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Menurut Rankine Kondisi Aktif Menurut Rankine Kondisi Pasif Menunit Rankine Distribusi Tekanan Tanah Lateral yang Bekerja pada Dinding Penahan Urugan di Belakang Dinding (Backfill) Tanah tidak Berkohesi dengan Permukaan Datar Urugan di Belakang Dinding (Backfill) Tanah tidak Berkohesi Terendam Air Sebagian dan Diberi Beban Surcharge Urugan di Belakang Dinding (Backfill) Tanah Berkohesi dengan Permukaan Datar Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Menurut Coulomb Kondisi Aktif Menurut Coulomb Kondisi Pasif Menurut Coulomb Analisis Pendekataan dari Gaya Aktif yang Bekerja pada Dinding Penahan 21 BAB VII HIDROLIKA AIR TANAH Air Tanah Permeabilitas dan Rembesan Pendahuluan Gradien Hidrolik Hukum Darcy Kecepatan Debit dan Kecepatan Rembesan Menentukan Koefisien Permeabilitas Rembesan Melalui Beberapa Lapisan Tanah Gaya Rembesan (Seepage) Pendahuluan Pengaruh Tekanan Rembesan Proses Terjadinya Piping Tekanan Air Dengan Adanya Rembesan Tekanan Tanah dan Air Perhitungan Debit Rembesan Jaring-jaring Aliran (Flownet) Perhitungan Debit Rembesan Menggunakan Jaring-jaring Aliran... 4S BAB VIII ANALISA STABILITAS LERENG Pendahuluan Angka Keamanan Cara Menstabilkan Lereng BAB X KONSOLIDASI Daftar Pustaka

3 BAB I PENDAHULUAN Tujuan umum : Mahasiswa diharapkan mengetahui secara umum lapangan, definisi jenis dan pemilihan tipe pondasi tentang investigasi Tujuan Khusus : Mahasiswa diharapkan dapat memahami fungsi investigasi lapangan, fungsi pondasi, mengerti jenis pondasi dan dapat memilih tipe pondasi sesuai dengan persyaratan yang berlaku PENDAHULUAN Penyelidikan tanah diperlukan untuk menentukan stratifikasi (pelapisan) tanah dan karakteristik teknis tanah, sehingga perancangan dan konstruksi pondasi dapat dilaksanakan dengan ekonomis. Biasanya informasi dari hasil penyelidikan tanah tidak hanya digunakan untuk perancangan pondasi saja, melainkan untuk evaluasi dan rekomendasi pekerjaan yang lain, seperti kestabilan galian dan cara dewatering. Dengan demikian pihak kontraktor juga dapat menyiapkan peralatan yang sesuai dengan kondisi tanah dan dapat memperkirakan biaya secara lebih terinci. Informasi mengenai pondasi dari bangunan sekitar lokasi proyek, jalan, bangunan eksisting disekitarnya, fasilitas tertanam (underground facilities), dan lain-lain perlu diperoleh sebelum proses perancangan. Karakteristik tanah pada suatu lokasi umumnya amat variabel dan dapat berbeda drastis dalam jarak beberapa meter. Oleh sebab itu penyelidikan tanah harus dapat mencakup informasi kondisi tanah sedekat mungkin dengan kenyataan untuk mengurangi resiko akibat variasi tersebut, dan jumlahnya cukup untuk dapat merancang pondasi yang mendekati kenyataan. Perencanaan pengujian tanah menjadi bagian dari explorasi tanah dan perancangan pondasi TUJUAN PENYELIDIKAN TANAH 1. Untuk mendapatkan informasi mengenai pelapisan tanah dan batuan Dari stratifikasi tanah yang diperoleh, dapat diketahui kedalaman lapisan tanah keras yang dapat dijadikan lapisan pendukung untuk pondasi, ketebalan tanah yang kompresibel dan variasi kondisi tanah. 2. Untuk mendapatkan informasi mengenai kedalaman muka air tanah. Pada bangunan yang mempunyai lantai besmen diperlukan informasi mengenai tinggi muka air tanah, agar dapat ditentukan besarnya tekanan pada besmen baik tekanan pada dinding besmen maupun besarnya gaya angkat (uplift). Selain itu juga perlu di pertimbangkan metoda konstruksi dan sistem dewatering. 3

4 3. Untuk mendapatkan informasi sifat-sifat fisis dan sifat-sifat mekanis tanah/batuan Sifat-sifat fisis tanah adalah karakteristik dari suatu material yang diperoleh secara alami. Sifat-sifat mekanis tanah adalah respon material terhadap pembebanan. Sifat-sifat fisis digunakan untuk klasifikasi tanah sedangkan sifat-sifat mekanis digunakan untuk memperkirakan kemampuan tanah mendukung beban yang direncanakan dan deformasi pada tanah. 4. Menentukan parameter tanah untuk analisis Dari informasi diatas, dapat diturunkan parameter tanah untuk analisis pondasi atau untuk simulasi proses konstruksi. Dalam hal tertentu, perancangan pondasi dapat dilakukan dengan menggunakan korelasi langsung berdasarkan hasil uji lapangan, khususnya SPT dan CPT TAHAP PENYELIDIKAN TANAH DAN STUDI PONDASI Umumnya penyelidikan tanah dapat dikategorikan atas "confirmatory" atau "exploratory". Dimana kondisi tanah telah diketahui oleh pelaksana, maka kategori confirmatory lebih menonjol dan sebaliknya pada daerah yang sama sekali baru maka bersifat exploratory. Dalam hal yang kedua maka untuk penghematan sering dilakukan penyelidikan pendahuluan dan kemudian baru dilakukan penyelidikan terinci. Informasi lain yang penting dalam perancangan pondasi adalah elevasi dari muka air tanah. Umumnya data ini diperoleh bersamaan dengan pelaksanaan penyelidikan tanah. Tahapan penyelidikan prosedur berikut ini: tanah dan studi pondasi dapat mengikuti 1. Evaluasi dan Studi Kondisi Lapangan Sebelum diadakan suatu penyelidikan tanah diperlukan informasi mengenai keadaan di lapangan. Pengamatan mengenal topografi, vegetasi, bangunan yang telah ada, jalan akses, dan lain-lain. Peninjauan seperti ini perlu dilakukan oleh seorang ahli geoteknik. Informasi lain yang dapat dikumpulkan adalah kondisi geologi, kegempaan regional, peraturan setempat, dan besarnya beban dari struktur. Informasi ini akan membantu ahli geoteknik dalam memutuskan tahap penyelidikan selanjutnya. 2. Penyelidikan Tanah Awal Pada tahap ini dilakukan pemboran dan uji lapangan dalam jumlah yang terbatas. Gunanya adalah untuk merencanakan penyelidikan tanah selanjutnya. Tetapi pada proyek dengan skala kecil, tahap ini ditiadakan. Penyelidikan tanah awal juga sering digunakan untuk studi kelayakan. Penyelidikan Tanah Terinci Pada tahap ini, informasi mengenai keadaan tanah yang dibutuhkan untuk perancangan dan konstruksi pondasi dalam dikumpulkan. Informasi ini harus mencukupi perencana dan kontraktor untuk menentukan jenis, kedalaman, daya dukung pondasi dan untuk mengantisipasi penurunan yang akan terjadi dan masalah yang mungkin timbul selama konstruksi dan lain-lain. Untuk itu pada tahap ini diperlukan sejumlah pemboran yang dilengkapi dengan SPT, pengambilan sampel, sondir, pengamatan muka air tanah dan penyelidikan lapangan yang lain. Faktor yang menentukan disini adalah skala proyek, kepentingan penyelidikan tanah untuk perancangan dan konstruksi 4

5 bangunan, ketersediaan dana, ketersediaan waktu dan ketersediaan informasi dari sumber sumber yang lain. Pada beberapa proyek besar, beberapa kontraktor melakukan penyelidikan tanah tambahan untuk memastikan bahwa konstruksi dapat dilaksanakan sesuai spesifikasi yang tertulis dalam dokumen perencanaan. Analisis pondasi sebaiknya diikuti dengan pengujian pondasi di lapangan JUMLAH DAN KEDALAMAN BOR Jumlah dan kedalaman pemboran amat bergantung kepada kondisi di lapangan. Pada kategori confirmatory, maka kedalaman pengujian pada umumnya, dapat ditetapkan secara lebih pasti, tetapi pada kategori exploratory maka kedalaman pemboran ditentukan berdasarkan prinsip-prinsip umum dalam penyelidikan tanah. Perencanaan penyelidikan tanah meliputi penentuan jumlah banyaknya titik bor, kedalaman pemboran, jumlah sampel yang hendak diambil dan diuji di laboratorium, jumlah test pit, pengamatan muka air tanah dan lain lain. Biasanya, jika kondisi tanah setempat diketahui dari laporan geologi atau pengujian terdahulu, jumlah pekerjaan penyelidikan tanah dapat mengalami perubahan selama pelaksanaan dilapangan. 1. Jarak dan Jumlah Titik Bor Bila kondisi tanah cukup homogen, maka jumlah titik bor dapat dikurangi. Tetapi bila pelapisan tanah amat acak, maka sejumlah titik bor dibutuhkan untuk dapat menggambarkan potongan melintang melalui titik-titik bor tersebut. Jumlah dan jarak pemboran tergantung dari jenis struktur dan beberapa faktor lain. 5

6 Jarak antara titik bor untuk pekerjaan pondasi tiang pada abutment jembatan umumnya dikonsentrasikan pada lokasi abutment. Untuk bangunan gedung bertingkat, pada umumnya sebuah titik bor mewakili hingga radius m. Tiga buah titik bor untuk sebuah tower disepakati sebagai jumlah minimum di DKI Jakarta. Untuk pekerjaan jalan, jarak pemboran berkisar 50 m 200 m. Sowers (1979) memberikan anjuran untuk penentuan jarak antara titik bor (Tabel 1.1) yang dapat dipakai sebagai acuan. Tabel 1.1. Pedoman Penentuan Jarak Titik Bor Jenis Struktur Jarak Titik Bor (m) Gedung Tinggi Bangunan Industri Kedalaman Pemboran Pemboran harus dilakukan hingga kedalaman dimana lapisan tanah keras (umumnya diasumsikan nilai NSPT > 50) dicapai beberapa meter (sekurangnya 3 kali pembacaan nilai NSPT) Bila dibawah lapisan keras masih terdapat tanah kompresibel, maka pemboran diteruskan kecuali jika lapisan tersebut tidak akan mengakibatkan penurunan yang berlebihan. Bila terdapat rencana penggalian, maka kedalaman pemboran di lokasi tersebut sekurangnya kali kedalaman galian. Batas atas dilakukan bila kondisi tanah lembek. Hal ini adalah untuk memungkinkan analisis kestabilan lereng galian dan mengevaluasi kemungkinan penyembulan (heaving). Bila didapati lapisan aquifer, maka pemboran mungkin dapat lebih dalam lagi. Bila kaki pondasi tiang diharapkan masuk kedalam batuan, maka pemboran dilakukan sekurangnya 3.0 m kedalam lapis batuan tersebut. Untuk struktur yang berat seperti bangunan tinggi, satu titik bor perlu dilakukan hingga mencapai batuan dasar bila kondisi memungkinkan. Tabel 1.2. adalah kedalaman minimum pemboran yang perlu dilakukan menurut Sowers (1979) Tabel Kedalaman Minimum Pemboran Jenis Struktur Kedalaman Titik Bor (m) Sempit dan Ringan 3.S0.7 Luas dan Berat 6.S0.7 dimana S adalah banyaknya lantai pada gedung tinggi TEKNIK PEMBORAN Teknik pemboran dalam umumnya dipakai untuk penyelidikan tanah bagi kepentingan perancangan pondasi dalam. Dengan pemboran, contoh tanah dan batuan dapat diambil dan diuji di laboratorium untuk klasifikasi dan pengujian sifat fisis maupun sifat mekanisnya. 6

7 1. Bor Tangan Bor tangan digunakan untuk pengambilan sampel pada kedalaman maksimum 6.0 m. Alat yang digunakan berupa suatu auger yang diputar secara manual. Pada umumnya bor tangan digunakan untuk kedalaman m saja dan hanya untuk mendeteksi tanah dekat permukaan. Bila pemboran dilakukan dengan dibantu oleh mesin kecil maka kedalaman dapat mencapai 10.0 m. Gambar 1.1. Bor Tangan 7

8 2. Bor Mesin Bor Basah (Wash Boring) Pemboran basah dilakukan dengan cara kombinasi pemotongan dan jetting air kedalam tanah. Hasil pemotongan tanah diangkat ke atas dengan aliran air bertekanan melalui casing. Cara ini tidak dapat digunakan untuk mengambil sampel dan fungsi utamanya adalah hanya untuk pemboran. Untuk pengambilan sampel, alat pemotong (chopping bit) dinaikkan ke atas dan diganti dengan tabung contoh tanah. Jenis tanah diidentifikasi secara visual dari material yang terbawa oleh air pencuci. Pemboran basah dapat dilakukan dengan atau tanpa casing. Casing digunakan bila dijumpai tanah pasiran karena umumnya runtuh ke dalam lubang bor tanpa adanya casing. Pemboran Perkusi (Percussion Drilling) Pemboran dapat dilakukan dengan cara memukul-mukul alat bor kedalam lubang dengan diameter 600 mm. Tanah yang terpotong bercampur dengan air menjadi bubur (slurry). Bubur ini secara berangsur angsur dikeluarkan dengan bailer atau pompa lumpur. Jenis tanah diidentifikasi dari lumpur yang diangkat keluar. Kejelekan dari cara ini adalah karena tanah mengalami gangguan yang besar sehingga sampel yang diambil memiliki kualitas rendah. Bor Kering (Rotary Drilling/Dry Coring) Metoda pemboran dengan cara kering (rotary drilling atau dry coring) dilakukan tanpa air, dengan menggunakan rotasi pada mata bor (drill bit) bersamaan dengan penekanan untuk membuat lubang bor. Pelaksanaan pemboran dengan cara ini memerlukan waktu yang lebih lama daripada menggunakan metode bor basah. Bor kering memiliki keuntungan karena dengan metoda ini contoh tanah dapat disimpan pada core box dan diidentifikasi secara visual. Disamping itu cara ini umumnya dapat digunakan pada jenis tanah apapun dan dapat untuk membor batuan. (a) (c) Gambar 1.2 Bor Mesin : (a) Bor Basah [Wash Boring] (b) Pemboran Perkusi (Percussion Drilling) (c) Bor Kering (Rotary 8

9 (b) 1.6. PENGAMBILAN CONTOH TANAH Pengambilan contoh tanah dapat berupa contoh tanah terganggu (disturbed samples) atau contoh tanah asli (undisturbed samples). Contoh tanah terganggu dapat dilakukan dengan auger atau dari tabung SPT. Contoh tanah yang diperoleh sekurang kurangnya 0.5 kg, merupakan jumlah minimum untuk pengujian di laboratorium. Contoh tanah asli diasumsikan sebagai contoh tanah yang diperoleh dari kondisi aslinya di lapangan, dengan tidak mengalami perubahan struktur, kepadatan, porositas dan kadar airnya. Namun demikian pada saat contoh tanah dikeluarkan dari tabung, sesungguhnya contoh tanah itu tidak lagi asli karena sudah kehilangan tegangan kelilingnya. Disamping itu penekanan dinding tabung ke dalam tanah juga menyebabkan gangguan mekanis. Agar sampel yang diambil dari lapangan sesedikit mungkin mengalami gangguan, maka ketebalan dinding tabung harus memenuhi syarat. Untuk menjamin desakan sekecil mungkin pada tanah, maka ketebalan dinding tabung harus mempunyai rasio luas (area ratio) A, kurang dari 10%, dimana A, didefinisikan sebagai Ar = 2 2 Do Di Di2 100% dimana: Do = diameter luar tabung Di = diameter dalam tabung. Tabung contoh tanah (open tube sampel) tipikal/standar diperlihatkan dalam Gambar 1.3.(a). Tabung ini mempunyai diameter 100 mm dan panjangnya 450 mm. Jenis tabung ini mampu mengambil tanah lempung dengan kuat geser kurang dari 0.5 kg/cm2. Contoh tanah yang telah terambil dijaga kadar airnya dengan menutup tabung dengan parafin atau lilin. Bila tanah amat lembek, maka tabung ini tidak akan membantu banyak karena gangguan sampel amat besar. Untuk jenis tanah ini harus digunakan piston sampel. Ukuran diameter piston sampel dari mm. 1.3.(b) memberikan ilustrasi fixed piston sampler. 9

10 (a) (b) Gambar 1.3 (a) Tabung Contoh Tanah (U100) (b) Fixed Piston Sampel 1.7. PENGUJIAN LABORATORIUM Contoh tanah yang diperoleh dari pemboran diuji di laboratorium untuk klasifikasi dan pengujian sifat fisis dan mekanisnya. Tujuan pengujian laboratorium adalah untuk mendapatkan parameter yang dibutuhkan untuk analisis. 1. Klasifikasi, Berat Isi dan Pengujian Indeks Properties Tanah Pengujian rutin untuk tanah adalah uji klasifikasi, berat isi, dan pengujian indeks properties tanah. Yang termasuk dalam jenis pengujian ini adalah : Kadar Air ( w ). Berat Isi Tanah (γ ). Berat Jenis Tanah (Gs). Batas Batas Atterberg (wp, wl). Uji Gradasi dan Hidrometer. Pengujian batas batas atterberg dan indeks properties perlapisan tanah dapat digunakan untuk menentukan parameter hasil korelasi yang mungkin dibutuhkan dalam desain. 2. Uji Kuat Geser Kuat geser tanah mempunyai pengaruh yang besar dalam perancangan pondasi sehingga salah satu tujuan penyelidikan tanah yang penting adalah untuk menentukan parameter tersebut. Beberapa uji laboratorium yang umum digunakan adalah uji geser langsung (Direct Shear), uji Triaxial, dan uji kuat tekan tidak terkekang (Unconfined Compression Test). Ukuran contoh tanah dalam uji geser langsung umumnya berdiameter 60 mm, dan penggeseran dilakukan hingga 6 mm. Contoh tanah diberi tegangan normal kemudian digeser untuk menentukan hubungan antara tegangan normal tersebut dengan tegangan geser saat runtuh. Pengujian dilakukan tiga kali dengan tegangan normal yang berbeda dan hasilnya di plotkan (Gambar 1.4.) untuk mendapatkan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam φ. (b) 10

11 (a) Gambar 1.4 (a) Alat UJi Geser Langsung (Direct Shear) (b) Hasil Uji Geser Langsung 3. Uji Kuat Tekan Tak Terkekang (Unconfined Compression Test) Merupakan cara uji yang sederhana untuk tanah kohesif. Contoh tanah silinder ditekan dengan kecepatan konstan hingga runtuh. Cara ini umumnya memberikan harga kohesi yang lebih rendah karena peniadaan tegangan keliling (Gambar 1.5). Dari hasil uji ini diperoleh kuat tekan tak terkekang (qu), kohesi (cu) dan modulus tanah. Umumnya dalam uji ini juga dilakukan uji tekan pada tanah yang teremas sehingga kuat geser tanah teremas (remolded). Rasio dari kuat geser tanah dalam kondisi asli dan kuat geser tanah dalam kondisi teremas disebut sensitivitas (St) St = qu qu,r Gambar 1.5. Alat Uji dan Hasil Unconfined Compression Test 4. Uji Triaxial Pada uji triaxial, contoh tanah diberi tegangan keliling sebelum digeser. Cara ini adalah cara yang paling ideal untuk menentukan kuat geser tanah. Contoh tanah diuji dengan tiga buah tegangan keliling untuk dapat ditentukan perilakunya. Konfigurasi alat uji diberikan pada Gambar. 1.6., dan uji yang lazim digunakan adalah : Uji UU (Unconsolidated Undrained) : Tegangan sel diberikan dalam kondisi air dalam contoh tanah tidak teralir. Demikian pula saat penggeseran, air tidak diberi kesempatan mengalir sehingga pembebanan dalam kondisi undrained. Hasil uji tipikal ditunjukkan pada Gambar. 1.6.b. Uji CU (Consolidated Undrained) : 11

12 Konsolidasi tanah dilakukan dengan memberikan tegangan sel, kemudian saat penggeseran, aliran air ditutup (undrained). Uji CD (Consolidated Drained) : Pada uji CD tanah diberi kesempatan berkonsolidasi dibawah tegangan sel dan pengujian diberikan amat lambat dalam keadaan air dari contoh tanah teralir sehingga terjadi perubahan volume pada contoh tanah tetapi tekanan air pori nol. Perancang harus dapat memutuskan jenis uji sesuai kebutuhan untuk analisis. Gambar Uji Triaxial UU. CU dan CD (a). Konfigurasi Alat (b). Hasil uji UU dan CU 12

13 5. Uji Konsolidasi Uji konsolidasi terutama dilakukan untuk menentukan sifat kemampatan tanah dan karakteristik konsolidasi yang dipengaruhi oleh sifat permeabilitas. Gambar Uji Konsolidasi (Oedometer) (a) Alat uji (b) Hasil Uji dan Interpretasi 13

14 1.8. UJI LAPANGAN (IN SITU TEST) Uji lapangan menjadi populer karena dapat memberikan informasi profil tanah secara kontinu dan dewasa ini telah dikembangkan untuk perancangan pondasi tiang secara langsung dengan korelasi empirik. 1. Uji Sondir (Cone Penetration Test = CPT) Uji sondir saat ini merupakan salah satu uji lapangan yang telah diterima oleh para praktisi dan pakar geoteknik. Uji sondir ini telah menunjukkan manfaat untuk pendugaan profil atau pelapisan (stratifikasi) tanah, karena jenis perilaku tanah telah dapat diidentifikasi dari kombinasi hasil pembacaan tahanan ujung dan gesekan selimutnya. Sondir standar memiliki luas penampang ujung konus sebesar 10 cm2 dan sudut puncak 60. Luas selimut 150 cm2. Kecepatan penetrasi 2 cm/det. Standar alat yang pada saat ini secara luas diterima tercantum dalam ASTM D T. Pada sondir mekanis, penetrasi ujung konus dilakukan mendahului selimutnya, gaya pada konus diukur, kemudian baru penetrasi ujung dan selimut dilakukan bersama sama sehingga tercatat perlawanan total. Selisih antara pengukuran perlawanan kedua dan pertama adalah gaya yang bekerja pada selimut sondir, sehingga gesekan selimut, fs, dapat ditentukan. Penggunaan Uji sondir yang makin luas terutama disebabkan oleh beberapa faktor: Cukup ekonomis dan dapat dilakukan berulang kali dengan hasil yang konsisten. 1. Korelasi empirik yang telah berkembang semakin andal. Perkembangan yang semakin meningkat khususnya dengan ada penambahan sensor pada sondir listrik seperti batu pori dan stress cell untuk mengukur respon tekanan lateral tanah. 2. Kebutuhan untuk pengujian di lapangan (insitu test) dimana sampel tanah tidak dapat diambil (tanah lembek dan pasir). 3. Dapat digunakan untuk menentukan daya dukung tanah dengan baik. 14

15 Gambar Bentuk Ujung Konus Sondir Listrik dan Sondir Mekanis Pengujian awal dengan sondir dapat merupakan arahan untuk pemilihan jenis uji tanah berikutnya dan dapat membantu menentukan posisi (kedalaman) untuk uji lapangan yang lain (misalnya pressuremeter dan uji geser baling (vane shear test) maupun lokasi pengambilan contoh tanah untuk uji laboratorium. Untuk uji lapangan, sebaiknya uji sondir dilaksanakan lebih dahulu. Gambar Pelaporan Hasil Uji Sondir Interpretasi Hasil Uji Penggunaan hasil uji sondir untuk klasifikasi tanah juga berdasarkan data secara empiris, demikian pula untuk kepentingan interpretasi parameter tanah yang lain seperti kuat geser dan kompresibilitas tanah. Oleh sebab itu pembaca diminta memperhatikan keterbatasan pemakaian korelasi yang ada. Dalam praktek dianjurkan agar uji sondir didampingi dengan uji lain baik uji lapangan maupun uji laboratorium. 2. Standard Penetration Test (SPT) Standard Penetration Test (SPT) telah memperoleh popularitas dimana mana sejak tahun 1927 dan telah diterima sebagai uji tanah yang rutin di lapangan. SPT dapat dilakukan dengan cara yang relatif mudah sehingga tidak membutuhkan ketrampilan khusus dari pemakainya. Metoda pengujian tanah dengan SPT termasuk cara yang cukup ekonomis untuk memperoleh informasi mengenai kondisi di bawah permukaan tanah dan diperkirakan 85% dari desain pondasi untuk gedung bertingkat menggunakan cara ini. Karena banyaknya data SPT korelasi empiris telah banyak memperoleh kemajuan. Alat uji ini terdiri dari beberapa komponen yang sederhana, mudah ditransportasikan, dipasang, dan mudah pemeliharaannya. Pandangan para ahli 15

16 masih sama yaitu bahwa alat ini akan terus dipakai untuk penyelidikan tanah rutin karena relatif masih ekonomis dan dapat diandalkan. Alat dan Prosedur Uji Alat uji berupa sebuah tabung yang dapat dibelah (split tube, split spoon) yang mempunyai driving shoe agar tidak mudah rusak pada saat penetrasi. Pada bagian atas dilengkapi dengan coupling supaya dapat disambung dengan batang bor (drill rod) ke permukaan tanah. Sebuah sisipan pengambil contoh (sampel insert) dapat dipasang pada bagian bawah bila tanah yang harus diambil contohnya berupa pasir lepas atau lumpur. Gambar menunjukkan split spoon sampel dan sampel insert. Prosedur Uji mengikuti urutan sebagai berikut : 1. Mempersiapkan lubang bor hingga kedalaman uji. 2. Memasukkan alat split barrel sampel secara tegak. 3. Menumbuk dengan hammer dan mencatat jumlah tumbukan setiap 15 cm. Hammer dijatuhkan bebas pada ketinggian 760 mm. 4. Nilai tumbukan dicatat 3 kali (N0, N1, N2) dimana harga N = N1 + N2. Split spoon sampler diangkat ke atas dan kemudian dibuka. Sampel yang diperoleh dengan cara ini umumnya sangat terganggu. 5. Sampel yang diperoleh dimasukkan ke dalam plastik untuk diuji di laboratorium. Pada plastik tersebut harus diberikan catatan nama proyek, kedalaman, dan nilai N. Jenis jenis hammer yang digunakan bisa bermacam macam (Gambar 1.11), namun demikian semua mem-punyai berat yang sama yaitu 63.5 kg (140 lb). Secara konvensional, uji SPT dilakukan dengan interval kedalaman 1.5 m 3.0 m dan sampel tanah yang diperoleh dari tabung SPT digunakan untuk klasifikasi. Penting untuk ditegaskan disini bahwa identifikasi dari jenis tanah pada SPT harus dilakukan karena interpretasi dari data SPT hanya dapat dilakukan dengan baik bila dikaitkan dengan kondisi tanah tersebut. 16

17 Gambar Cara Konvensional Uji SPT dan Sampel SPT Menurut ASTM D 1586 (Sumber: Kovacs, 1981) 17

18 Variasi dari hasil uji dapat disebabkan oleh : Peralatan dibuat oleh pabrik yang berbeda. Namun demikian rotary auger dengan safety hammer merupakan kombinasi yang lebih ekonomis dan umum. Konfigurasi hammer. Panjang batang penghubung (drill rod). Untuk panjang batang lebih dari 10 m dan nilai NSPT < 30 pengaruh panjang batang ini cukup besar. Drill rod yang panjang lebih berat dan memperkecil energi yang diterima oleh batang dan sampel. Tegangan vertikal efektif. Variasi tinggi jatuh. Bila digunakan cat head, jumlah lilitan dapat mempengaruhi energi. Cara pemboran dan metoda stabilisasi dinding lubang bor berpengaruh terhadap nilai NSPT. Lubang yang tidak sempurna pembersihan-nya dapat mengakibatkan terperangkapnya lumpur ke dalam sampel dan dapat menyebabkan kenaikan NSPT. Dipakai atau tidaknya liner pada sampel. Ukuran lubang bor. Gambar Diagram Skematis Jenis jenis Hammer (Sumber: Bowles, 1988) Di Indonesia hal lain yang perlu diperhatikan adalah spesifikasi alat SPT yang berbeda, khususnya yang mengacu kepada ASTM (standard USA) dan kepada JIS (standard Jepang) (Makarim, 1992). 3. Uji Geser Baling (Vane Shear Test) Uji geser baling dilakukan dengan cara memasukkan baling pada kedalaman titik uji dan memutar baling tersebut dengan kecepatan 6 /menit hingga runtuh. Torsi (T) diukur dan nilai kuat geser undrained Su dapat ditentukan berdasarkan formula : dimana : D = diameter dari baling (cm) 18

19 T = torsi (kg.cm) Gambar Uji Geser Baling (VST) 4. Uji Pressuremeter Uji Pressuremeter (Gambar 1.13) dikembangkan oleh Menard, berupa silinder karet yang dimasukkan kedalam lubang bor dan dikembangkan. Respon tanah (perubahan volume atau jari-jari lubang) terhadap pengembangan karet di ukur dan interpretasikan ke dalam besaran kuat geser dan sifat kemampatan tanah. Keuntungan dari uji ini adalah karena modulus tanah dapat diperoleh di lapangan (in situ), demikian pula besarnya tekanan tanah at rest. Besaran besaran lain seperti kuat geser tanah dan tekanan air pori juga dapat diperoleh dari uji ini. Gambar Uji Pressuremeter dan Hasil Uji Tipikal 19

20 5. Uji Dilatometer Uji dilatometer (Marchetti 1980, Schmertmann, 1988) merupakan uji sederhana untuk mengukur modulus tanah. Alat ini berupa suatu blade dengan lebar 95 mm dan tebal 15 mm. Ditengahnya terdapat suatu plat lingkaran yang dapat bergerak keluar jika dikembangkan. Prosedur pengujian dilatometer mengikuti langkah-langkah sebagai berikut : 1. Dilatometer dimasukkan kedalam lubang galian, lakukan pembacaan setelah dikoreksi (p1). 2. Membran dikembangkan dan tekanan dibaca saat mencapai 1.1. mm (p2). 3. Tekanan diturunkan dan saat membran kembali keposisi semula, kembali dibaca (p3). 4. Dilatometer diturunkan ke titik berikutnya dan langkah 1 s/d 3 diulang kembali. Setiap pengujian hanya membutuhkan waktu 1-2 menit. Keuntungan utama dari dilatometer adalah bahwa alat ini dapat memperkirakan tekanan at rest di lapangan. Disamping itu kemampatan tanah dapat diperoleh (modulus subgrade). Dari data diatas dapat diperoleh beberapa parameter dilatometer sebagai berikut : 1. Modulus dilatometer, Ed Ed =34.7(p2 p1) 2. Indeks Tegangan Lateral, Kd 3. Indeks Material, ID ID = Kd = p2 p1 p2 u Berdasarkan parameter tersebut gesernya dapat diperkirakan. p1 u po ' maka jenis tanah, modulus, dan kekuatan Gambar Korelasi Antara Jenis Tanah dengan Indeks Material dan Modulus Dilatometer (Sumber : Lacasse & Lunne. 1986) 20

21 6. Pengamatan Muka Air Tanah Pengamatan muka air tanah dan fluktuasinya untuk beberapa proyek amat dibutuhkan khususnya dimana pengaruh dari posisi muka air tanah memberikan beban hidrostatik dan beban uplift. Disamping itu pengetahuan mengenai muka air tanah juga amat dibutuhkan untuk tahapan konstruksi. Cara umum untuk memperoleh informasi muka air tanah adalah dengan menggunakan piezometer yang dapat dipasang pada bekas lubang bor. Gambar Piezometer Jenis Standpipe dan Hidrolik 7. Cara Pelaporan Hasil Penyelidikan Tanah Pelaporan hasil penyelidikan tanah harus mencakup informasi yang dibutuhkan untuk perancangan pondasi maupun untuk penentuan teknik pelaksanaan oleh kontraktor. Bagian yang penting dari isi laporan meliputi : Geologi dan topografi di lokasi proyek. Bor log dan potongan potongan melintang profil tanah. Hasil uji lapangan (SPT, CPT, VST, Pressuremeter dan lain-lain). Posisi muka air tanah. Hasil uji laboratorium. Kondisi lapangan, diantaranya yang penting adalah bangunan sekitar yang sudah ada, jalan akses, utilitas umum, lokasi sungai atau selokan dan lainlain. Pada umumnya laporan diatas disebut factual report yaitu berisi data-data apa adanya tanpa memberikan engineering judgement ataupun rekomendasi. Dalam banyak hal di Indonesia, pekerjaan penyelidikan tanah sering dituntut untuk melengkapi dengan desain dan rekomendasi. 21

22 BAB II DAYA DUKUNG TANAH Tujuan umum : Mahasiswa diharapkan mengetahui secara umum tentang definisi, jenis, pemilihan tipe pondasi, menentukan kedalaman dan dimensi pondasi Tujuan Khusus : Setelah mempelajari bab ini mahasiswa dapat menghitung dengan tepat tentang pondasi telapak sesuai dengan kondisi tanah yang ada dan rumus yang sesuai secara tepat dan benar PENDAHULUAN Pondasi adalah suatu konstruksi pada bagian bawah struktur (substructure) yang berfungsi meneruskan beban dari bagian atas struktur (superstructure) ke lapisan tanah di bawahnya dengan tidak meng-akibatkan : Keruntuhan geser tanah Penurunan tanah saat penurunan pondasi yang berlebihan Secara umum pondasi dikelompokkan menjadi dua yaitu: a. Pondasi dangkal (shallow footing) Peck (1953) : Df/B 1 Contohnya : Pondasi telapak (square footing) Pondasi menerus (continues footing) Pondasi lingkaran (circle footing) Pondasi rakit (raft footing) b. Pondasi dalam (depth footing) Peck (1953) : Df/B > 4 Contohnya: Pondasi sumuran Pondasi tiang pancang Pondasi kaison Pondasi dangkal digunakan apabila lapisan tanah keras yang mampu mendukung beban bangunan di atasnya, terletak dekat dengan permukaan sedangkan pondasi dalam dipakai pada kondisi yang sebaliknya. Selain itu masih banyak lagi jenis-jenis konstruksi yang erat hubungannya dengan rekayasa pondasi, seperti : Dinding penahan tanah atau turap, Seperti : dinding kantilever turap kaku turap kayu, turap baja, turap beton dll turap lentur Bendung elak sementara, seperti : penurapan pada pembuatan pilar jembatan di dasar sungai 22

23 1. Syarat-syarat Perencanaan Pondasi a. Syarat yang berhubungan dengan konstruksi dan beban yang diterima oleh pondasi antara lain: Beban maksimum yang diterima Muatan sedapat mungkin merata Tanah dasar pondasi terlindung dari penggerusan air a. Syarat yang berhubungan dengan perencanaan dan perluasan pondasi antara lain: Galian tanah sekecil-kecilnya Lubang pondasi harus dapat dikeringkan Menghindari kemungkinan terjadinya kebocoran dari air tanah Pondasi yang terbuat dari kayu harus terletak pada muka air tanah terendah. a. Syarat yang berhubungan dengan stabilitas dan deformasi antara lain: Kedalaman pondasi harus cukup untuk menghindari kerusakan tanah dalam arah lateral di bawah pondasi Kedalaman pondasi harus di bawah daerah yang mempunyai sifat kompresibilitas yang tinggi Konstruksi harus aman terhadap guling, geser, rotasi dan keruntuhan geser tanah Konstruksi harus aman terhadap korosi atau kegagalan akibat bahanbahan kimia yang ada di dalam tanah. Konstruksi diharapkan mudah untuk dimodifikasi jika terdapat perubahan geometri konstruksi Pondasi harus dapat memberikan toleransi terhadap pergerakan diferensial akibat pergerakan tanah Pondasi harus memenuhi persyaratan standar Pondasi harus ekonomis dalam pelaksanaan 2. Pemilihan Jenis Pondasi Selain tergantung pada faktor ekonomi maupun situasi lingkungan, pemilihan jenis pondasi pada pokoknya tergantung pada kondisi atau sifat karakteristik tanah dasar atau tanah pendukungnya. Berikut ini adalah jenis-jenis pondasi sesuai dengan keadaan tanah pendukung yang bersangkutan: a. Bila lapisan tanah keras terletak pada kedalaman 2 m sampai dengan 3 m di bawah permukaan tanah lunak atau soft soil maka digunakan pondasi telapak pondasi menerus pondasi rakit a. Bila lapisan tanah keras terletak pada kedalaman 10 m sampai dengan 20 m di bawah permukaan tanah lunak maka digunakan pondasi tiang beton atau tiang kayu pondasi tiang apung atau perbaikan tanah dasar a. Bila lapisan tanah keras terletak pada kedalaman 20 m sampai dengan 30 m di bawah permukaan tanah lunak maka digunakan pondasi tiang gesek (bila penurunan yang terjadi masih diijinkan) pondasi tiang baja atau tiang beton yang dicor ditempat pondasi kaison 23

24 a. Bila lapisan tanah keras terletak pada kedalaman 30 m sampai dengan 40 m di bawah permukaan tanah lunak maka digunakan pondasi kaison pondasi tiang baja atau tiang beton yang dicor ditempat. a. Jika lapisan tanah keras terletak pada kedalaman lebih besar dari 40 m maka yang lebih baik untuk hal ini adalah pemakaian pondasi baja atau tiang beton yang dicor di tempat PENGERTIAN Tekanan overburden [p] (total overburden pressure) adalah intensitas tekanan total yang terdiri dari berat material di atas dasar pondasi sebelum pondasi dibangun (berat tanah dan air), [rumus umum : p = Df.γ ]. Tekanan pondasi total [q] (total foundation pressure) adalah intensitas tekanan total yang terdiri dari berat material di atas dasar pondasi sesudah struktur selesai dibangun dengan pembebanan penuh (berat pondasi, struktur atas, tanah urug dan air). Tekanan pondasi netto [qn] (net foundation pressure) adalah tekanan pondasi total (q) dikurangi beban hidup dan mati yang berlaku, [rumus umum : qn = q Df.γ ]. Daya dukung tanah (bearing capacity) adalah kekuatan tanah untuk menahan suatu beban yang bekerja padanya yang biasanya disalurkan melalui pondasi. Daya dukung batas [qu] (ultimit 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. Daya dukung batas netto [qun] (net ultimit bearing capacity) adalah daya dukung batas [qu] dikurangi tekanan overburden [p], [rumus umum : qun = qu Df.γ ]. Daya dukung ijin [qall = qs] (allowable bearing capacity) atau (safe bearing capacity) adalah tekanan maksimum yang dapat diterima oleh tanah sehingga persyaratan keamanan (FS) terhadap daya dukung dan penurunan terpenuhi. [rumus umum : ] q all = q s = q u q un = + D f.γ FS FS Fakor aman [FS] (factor of safety), ditinjau dari : daya dukung batas (qult) FS= qu q all daya dukung batas netto (qun) FS = q un q u D f.γ = qn q D f.γ Ultimit = maksimum = batas = total. 24

25 Terdapat 3 kemungkinan pola keruntuhan kapasitas dukung tanah yaitu : 1. Keruntuhan geser umum (General Shear Failure), Gambar 2.1a Kondosi 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 (qult) bisa diamati dengan baik. Gambar 2.1a. Pola keruntuhan geser umum (General Shear Failure) 1. Keruntuhan geser setempat (Local Shear Failure), Gambar 2.1b 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 kompresibilita tinggi yang ditunjukkan dengan penurunan yang relative besar. Kapasitas dukung batas sulit dipastikan sulit dianalisis, hanya bisa diamati penurunannya saja. Gambar 2.1b. Pola keruntuhan geser setempat (Local Shear Failure) 25

26 2. Keruntuhan geser baji / penetrasi (Punching Shear Failure), Gambar 2.1c Terjadi desakan dibawah dasar pondasi disertai pergeseran arah vertical sepanjang tepi Tidak terjadi kemiringan pondasi dan pengangkatan di permukaan tanah. Penurunan yang terjadi cukup besar Terjado pada tanah dengan kompresibilitas tinggi dan kompresibilitas rendah jika kedalaman pondasi agak dalam Kapasitas dukung batas tidak dapat dipastikan Gambar 2.1c. Pola Keruntuhan geser baji (Punching Shear Failure) Vesic (1963) melakukan uji model untuk mengetahui pengaruh kepadatan tanah pasir (Dr) dengan kedalaman pondasi dibanding lebar pondasi (Df/B) terhadap mekanisme keruntuhan pondasi. Keruntuhan geser umum terjadi pada pondai relatif dangkal yang terletak pada pasir padat atau kira-kira φ > 36 dan Keruntuhan geser setempat kira-kira nilai φ < 29. Hasil pengujiannya sebagaimana Gambar 2.1.d. Gambar 2.1.d. Hubungan Df/B dan Dr pada model keruntuhan tanah pasir Sedangkan Coduto (1994) untuk pondasi pada pasir berpendapat : : terjadi pada pasir padat (Dr > 67%) 1. Keruntuhan geser umum 26

27 2. Keruntuhan geser setempat : terjadi pada pasir kepadatan sedang (30% < Dr <67%) 3. Keruntuhan geser penetrasi : terjadi pada pasir sangat longgar (Dr < 30%) Dalam praktek, kapasitas daya dukung dihitung lebih dahulu pada kasus keruntuhan geser umum, kemudian dilakukan hitungan penurunan untuk mengecek apakah pondasi turun secara berlebihan. Analisa penurunan ini akan mengontrol hitungan yang didasarkan pada keruntuhan geser setempat maupun penetrasi. Catatan : Adapun cara-cara yang digunakan untuk menghitung kapasitas daya dukung tanah dibawah pondasi khususnya pondasi dangkal antara lain : Metode Terzaghi, Metode Meyerhof, Metode Hanzen dll. Teori dari Terzaghi banyak digunakan karena metode ini dapat digunakan untuk semua jenis tanah dan hasilnya memberikan nilai daya dukung maksimum mendekati kondisi sebenarnya yang ada dilapangan. Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi general shear failure, yang dikemukakan Terzaghi (1943) dengan anggapan-anggapan sebagai berikut : 1. Tahanan geser yang melewati bidang horisontal di bawah pondasi diabaikan 2. Tahanan geser tersebut digantikan oleh beban sebesar q = γ. Df 3. Membagi distribusi tegangan di bawah pondasi menjadi tiga bagian 4. Tanah adalah material yang homogen, isotropis dengan kekuatan gesernya yang mengikuti hukum Coulumb τ = c + σ.tan φ (2.1) dengan : τ = tegangan geser c = kohesi tanah σ = tegangan normal = sudut geser dalam tanah 5. Untuk pondasi menerus penyelesaian masalah seperti pada analisa dua dimensi 27

28 Gambar 2.2. Analisa distribusi tegangan di bawah pondasi menurut teori Terzaghi (1943) 28

29 Zona I Pondasi akan tertekan ke bawah dan menghasilkan suatu keseimbangan plastis dalam bentuk zona segitiga di bawah pondasi dengan sudut ACD = CAD = α = 45o + φ /2. Gerakan bagian tanah ACD ke bawah mendorong tanah disampingnya ke samping. 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. 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 2.2 Kapasitas Daya Dukung Menurut Terzaghi a. Terzaghi (1943), memberikan beberapa rumus sesuai dengan bentuk geometri pondasi tersebut. Rumus-rumus yang dimaksud antara lain: Untuk tanah dengan keruntuhan geser umum (general shear failure) 1. Kapasitas daya dukung pondasi menerus dengan lebar B qu = c.nc +.Df.Nq + ½.γ.B.Nγ (2.2) 2. Kapasitas daya dukung pondasi lingkaran dengan jari-jari R qu = 1,3.c.Nc + γ.df.nq + 0,6.γ.R.Nγ (2.3) 3. Kapasitas daya dukung pondasi bujur sangkar dengan sisi B qu = 1,3.c.Nc +.Df.Nq + 0,4.γ.B.Nγ (2.4) 4. Kapasitas daya dukung pondasi segi empat (B x L) qu = c.nc.(1 + 0,3 B/L) +.Df.Nq + ½.γ.B.Nγ (1 0,2.B/L) (2.5) dengan: qu = daya dukung maksimum B = lebar pondasi (diameter untuk lingkaran ) c = kohesi tanah L = panjang pondasi γ = berat isi tanah Df = kedalaman pondasi.df = p0 = tekanan overburden (tekanan vertikal pada dasar pondasi) = bila terdapat beban merata (q0) maka menjadi (γ.df + q0) = (p0 + q0) Nc; Nq; N adalah faktor daya dukung yang besarnya dapat ditentukan dengan memakai tabel 2.1, Grafik 2.3 atau dengan memakai rumus-rumus sebagai berikut : (2.6) e 2(3π(3 φ/2)tanφ N c = cot φ 2cos2 π + φ

30 (2.7) Nq = e 2(3π(3 φ/2)tanφ φ 2cos (2.8) Nγ = 1 K py 1.tanφ 2 2 cos φ Kpy = koefisien tanah pasif Tabel 2.1 Faktor-faktor daya dukung Terzaghi untuk keruntuhan geser umum (general shear failure) φ Nc Nq N φ 5,70 6,00 6,30 6,62 6,97 7,34 7,73 8,15 8,60 9,09 9,61 10,16 10,76 11,41 12,11 12,86 13,68 14,60 15,12 16,56 17,69 18,92 20,27 21,75 23,36 25,13 1,00 1,1 1,22 1,35 1,49 1,64 1,81 2,00 2,21 2,44 2,69 2,98 3,29 3,63 4,02 4,45 4,92 5,45 6,04 6,70 7,44 8,26 9,19 10,23 11,40 12,72 0,00 0,01 0,04 0,06 0,10 0,14 0,20 0,27 0,35 0,44 0,56 0,69 0,85 1,04 1,26 1,52 1,82 2,18 2,59 3,07 3,64 4,31 5,09 6,00 7,08 8, kondisi Nc Nq N 27,09 29,24 31,61 34,24 37,16 40,41 44,04 48,09 52,64 57,75 63,53 70,01 77,50 85,97 95,66 106,81 119,67 134,58 151,95 172,28 196,22 224,55 258,28 298,71 347,50 14,21 15,90 17,81 19,98 22,46 25,28 28,52 32,23 36,50 41,44 47,16 53,80 61,55 70,61 81,27 93,85 108,75 126,50 147,74 173,28 204,19 241,80 287,85 344,63 415,14 9,84 11,60 13,70 16,18 19,13 22,65 26,87 31,94 38,04 45,41 54,36 65,27 78,61 95,03 115,31 140,51 171,99 211,56 261,60 325,34 407,11 512,84 650,67 831, ,80 *From Kumbhojkar(1933) Untuk tanah dengan keruntuhan geser setempat (local shear failure) Untuk harga c diganti c = 2/3.c dan harga diganti φ = tan-1 (2/3 tan ). Dari nilai c dan φ didapatkan faktor-faktor daya dukung untuk kondisi keruntuhan lokal: N c, N q, N γ (Tabel 2.2 atau Grafik 2.3). 1. Kapasitas daya dukung pondasi menerus dengan lebar B q u = c.n c + γ.df.n q + ½.γ.B.N γ 2. Kapasitas daya dukung pondasi lingkaran dengan jari-jari R q u = 1,3.c.N c + γ.df.n q + 0,6.γ.R.N γ 3. Kapasitas daya dukung pondasi bujur sangkar dengan sisi B q u = 1,3.c.N c + γ.df.n q + 0,4.γ.B.N γ 4. Kapasitas daya dukung pondasi persegi empat (BxL) (2.9) (2.10) (2.11) 30

31 q u = c.n c.(1 + 0,3.B/L) + γ.df.n q + ½.γ.B.N γ.(1 0,2.BL) (2.12) dengan: qu = daya dukung maksimum B = lebar pondasi (diameter untuk lingkaran ) c = kohesi tanah L = panjang pondasi γ = berat isi tanah Df = kedalaman pondasi γ.df = p0 = tekanan overburden (tekanan vertikal pada dasar pondasi) = bila terdapat beban merata (q0) maka menjadi (γ.df + q0) = (p0 + q0) Tabel 2.2 Faktor-faktor daya dukung Terzaghi modifikasi untuk kondisi keruntuhan geser setempat (locall shear failure) φ N c N q 5,70 5,90 6,10 6,30 6,51 6,74 6,97 7,22 7,47 7,74 8,02 8,32 8,63 8,96 9,31 93,67 10,06 10,47 10,90 11,36 11,85 12,37 12,92 13,51 14,14 14,80 1,00 1,07 1,14 1,2 1,30 1,39 1,49 1,59 1,70 1,82 1,94 2,08 2,22 2,38 2,55 2,73 2,92 3,13 3,36 3,61 3,88 4,17 4,48 4,82 5,20 5,60 N γ 0,00 0,005 0,02 0,04 0,055 0,074 0,10 0,128 0,16 0,20 0,24 0,30 0,35 0,42 0,48 0,57 0,67 0,76 0,88 1,03 1,12 1,35 1,55 1,74 1, φ N c N q N 15,53 16,30 17,13 18,03 18,99 20,03 21,16 22,39 23,72 25,18 26,77 28,51 30,43 32,53 34,87 37,45 40,33 43,54 47,13 51,17 55,73 60,91 66,80 73,55 81,31 6,05 6,54 7,07 7,66 8,31 9,03 9,82 10,69 11,67 12,75 13,97 15,32 16,85 18,56 20,50 22,70 25,21 28,06 31,34 35,11 39,48 44,54 50,46 57,41 65,60 2,59 2,88 3,29 3,76 4,39 4,83 5,51 6,32 7,22 8,35 9,41 10,90 12,75 14,71 17,22 19,75 22,50 26,25 30,40 36,00 41,70 49,30 59,25 71,45 85,75 *From Kumbhojkar(1933) 31

32 Gambar 2.3. Faktor-faktor daya dukung Terzaghi 32

33 b. Pengaruh muka air tanah: D = Df, p0 =. Df = tekanan overburden (1) (2) (3) Gambar 2.4. Pengaruh muka air tanah pada daya dukung Terzaghi Persamaan Terzaghi : qu = c.nc + γ 1.Df.Nq + ½.γ 2.B.Nγ qu = 1,3.c.Nc + γ 1.Df.Nq + 0,6.γ 2.R.Nγ qu = 1,3.c.Nc + 1.Df.Nq + 0,4.γ 2.B.Nγ qu = c.nc.(1 + 0,3.B/L) + γ 1.Df.Nq + ½.γ 2.B.Nγ.(1 0,2.B/L) (1) Muka air tanah (MAT) terletak di atas atau sama dengan dasar pondasi (Dw Df) po = γ.dw + γ.(df Dw) p0 : terletak pada 2 kondisi tanah 2 = = γ zona geser bawah pondasi terendam air sat w (2) Muka air tanah (MAT) terletak di bawah dasar pondasi (Dw Df ) < B po = γ.df p0 : terletak pada kondisi tanah asli 2 = + (Dw Df)/B.( γ ) zona geser bawah pondasi terendam sebagian (3) Muka air tanah (MAT) terletak jauh di bawah dasar pondasi (Dw Df ) > B po = γ.df p0 : terletak pada kondisi tanah asli 33

34 γ 2 = zona geser bawah pondasi pada tanah asli (4) Muka air tanah (MAT) terletak pada muka tanah (Dw = 0 ) po = γ '.Df p0 : terletak pada kondisi tanah terendam air γ 2 =γ ' zona geser bawah pondasi pada tanah asli Hitungan daya dukung di atas juga harus mempertimbangkan sifatsifat permeabilitas tanah. Tanah permeabilitas rendah analisa menggunakan kondisi tak ter-drainasi (undrained) dengan parameter (cu dan φ u). Sedangkan untuk tanah permeabilitas tinggi (mudah lolos air) maka analisa daya dukung menggunakan kondisi terdrainasi (drained) dengan parameter (c dan φ ). 34

35 c. Pondasi pada tanah granuler (tanah pasir atau kerikil) tidak mempunyai kohesi (c = 0) maka kapasitas daya dukung pondasi dipengaruhi terutama oleh kerapatan relatif (Dr), kedudukan muka air tanah, tekanan terkekang (confining pressure) dan ukuran pondasi. Persamaan daya dukung ultimit Terzaghi (1943) akan menjadi sebagai berikut : 1. Kapasitas daya dukung pondasi menerus dengan lebar B qu = γ.df.nq + ½.γ.B.Nγ 2. Kapasitas daya dukung pondasi lingkaran dengan jari-jari R qu = γ.df.nq + 0,6.γ.R.Nγ 3. Kapasitas daya dukung pondasi bujur sangkar dengan sisi B qu = γ.df.nq + 0,4.γ.B.Nγ 4. Kapasitas daya dukung pondasi segi empat (B x L) qu = γ.df.nq + ½.γ.B.Nγ.(1 0,2.B/L) (2.13) (2.14) (2.15) (2.16) dengan: qu = daya dukung maksimum B = lebar pondasi (diameter untuk lingkaran ) c = kohesi tanah L = panjang pondasi γ = berat isi tanah Df = kedalaman pondasi γ.df = p0 = tekanan overburden (tekanan vertikal pada dasar pondasi) = bila terdapat beban merata (q0) maka menjadi (γ.df + q0) = (p0 + q0) 2.3 Analisis Skempton untuk pondasi pada tanah lempung Skempton (1951) mengusulkan persamaan daya dukung ultimit pondasi (qult) yang ter-letak pada tanah lempung jenuh (φ = 0) dengan faktor-faktor : faktor kedalaman dasar pondasi dan faktor bentuk pondasi. Skempton menyarankan pemakaian faktor pengaruh bentuk pondasi (sc) dengan : sc = (1 + 0,2.B/L) ; B = lebar dan L = panjang pondasi. Faktor daya dukung Nc sesuai bentuk dan kedalaman pondasi dapat memakai rumus berikut atau Gambar 2.5. a. Pondasi permukaan (Df = 0) Nc (pemukaan) = 5,14 untuk pondasi memanjang Nc (pemukaan) = 6,20 untuk pondasi lingkaran dan bujur sangkar b. Pondasi pada kedalaman 0 < Df < 2,5.B D Nc = 1 + 0,2 f B Nc ( pemukaan) c. Pondasi pada kedalaman Df > 2,5.B Nc = 1,50.Nc (permukaan) 35

36 Gambar 2.5. Faktor daya dukung Nc (Skempton, 1951) Daya dukung ultimit pondasi (qu) dan daya dukung ultimit neto (qun) sesuai bentuk pondasi adalah sebagai berikut : a. Pondasi memanjang : Daya dukung ultimit : qu = cu.nc + Df.γ (2.17.a) Daya dukung ultimit neto : qun = cu.nc (2.17.b) b. Pondasi dengan panjang (L) dan lebar (B), dengan faktor pengali 0,84 + 0,16.B/L : Daya dukung ultimit : qu = (0,84 + 0,16.B/L).cu.Nc(bs) + Df.γ (2.18.a) Daya dukung ultimit neto : qun = (0,84 + 0,16.B/L).cu.Nc(bs) (2.18.b) dengan : γ qu = daya dukung ultimit (kn/m2) qun = daya dukung ultimit neto (kn/m2) Df = kedalaman pondasi (m) = berat isi tanah (kn/m3) cu = kohesi tanah tidak terdrainasi (undrained) (kn/m2) Nc = faktor daya dukung Skempton (Gambar 2.5) Nc = faktor daya dukung Skempton bentuk bujur sangkar (Gambar 2.5) 2.4 Rumus Kapasitas Daya Dukung Secara Umum Meyerhof (1963) telah mengembangkan rumus-rumus perhitungan kapasitas daya dukung untuk pondasi menerus, segi empat dan lingkaran dan tidak berlaku untuk pondasi yang mempunyai dimensi 0 < B/L < 1. Rumus-rumus ini mempertimbangkan faktor kedalaman, faktor bentuk dan faktor kemiringan beban. Rumus daya dukung secara umum dari Meyerhof adalah: qu = c.nc.fcs.fcd.fci + γ.df.nq.fqs.fqd.fqi + ½.γ.B.Nγ.Fγ s.fγ d.fγ i (2.19) 36

37 dengan : γ qu = daya dukung maksimum (ultimit) c = kohesi tanah = berat isi tanah B = lebar pondasi (= diameter untuk pondasi lingkaran ) L = panjang pondasi Df = kedalaman pondasi Fcs, Fqs, F s Fcd, Fqd, F d Fci, Fqi, F i Nc; Nq; Nγ = = = = faktor bentuk faktor kedalaman faktor kemiringan beban faktor daya dukung (Tabel 2.3), Gambar 2.6 atau dengan menggunakan rumus ( ) (2.20) φ Nq = tan e πtanφ 2 (2.21) N c = (Nq 1).cotφ (2.22) Nγ = 2.(Nq + 1).tanφ Tabel 2.3 Faktor daya dukung Meyerhof (1963) φ Nc Nq 5,14 5,38 5,63 5,90 6,19 6,49 6,81 7,16 7,53 7,92 8,35 8,80 9,28 9,81 10,37 10,98 11,63 12,34 13,10 13,93 14,63 15,82 16,88 18,05 19,32 20,72 1,00 1,09 1,20 1,31 1,43 1,57 1,72 1,88 2,06 2,25 2,47 2,71 2,97 3,26 3,59 3,94 4,34 4,77 5,26 5,80 6,40 7,07 7,82 8,66 9,60 10,66 Nγ 0,00 0,07 0,15 0,24 0,34 0,45 0,57 0,71 0,86 1,03 1,22 1,44 1,69 1,97 2,29 2,65 3,06 3,53 4,07 4,68 5,39 6,20 7,13 8,20 9,44 10,88 Nq/ Nc 0,20 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,30 0,31 0,32 0,33 0,35 0,36 0,37 0,39 0,40 0,42 0,43 0,45 0,46 0,48 0,50 0,51 tan φ 0,00 0,02 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 0,12 0,14 0,16 0,18 0,19 0,21 0,23 0,25 0,27 0,29 0,31 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,45 0,47 φ Nc Nq 22,25 23,94 25,80 27,86 30,14 32,67 35,49 38,64 42,16 46,12 50,59 55,63 61,35 67,87 75,31 83,86 93,71 105,11 118,37 133,88 152,10 173,64 199,26 229,93 266,89 11,85 13,20 14,72 16,44 18,40 20,63 23,18 26,09 29,44 33,30 37,75 42,92 48,93 55,96 64,20 73,90 85,38 99,02 115,31 134,88 158,51 187,21 222,31 265,51 319,07 Nγ 12,54 14,47 16,72 19,34 22,40 25,99 30,22 35,19 41,06 48,03 56,31 66,19 78,03 92,25 109,41 130,22 155,55 186,54 224,64 271,76 330,35 403,67 496,01 613,16 762,89 Nq/ Nc 0,53 0,55 0,57 0,59 0,61 0,63 0,65 0,68 0,70 0,72 0,75 0,77 0,80 0,82 0,85 0,88 0,91 0,94 0,97 1,01 1,04 1,08 1,12 1,15 1,20 tan 0,49 0,51 0,53 0,55 0,58 0,60 0,62 0,65 0,67 0,70 0,73 0,75 0,78 0,81 0,84 0,87 0,90 0,93 0,97 1,00 1,04 1,07 1,11 1,15 1,19 * After Vesic (1973) 37

38 Gambar 2.6. Faktor daya dukung (Meyerhof, 1963) Rumus-rumus umum yang digunakan untuk menentukan faktor pengaruh bentuk, kedalaman dan kemiringan beban dapat digunakan seperti dalam Tabel 2.4 dan Tabel