PERBANDINGAN DAYA DUKUNG PONDASI MENERUS PADA TANAH PASIR BERLAPIS DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA.

Transkripsi

1 PERANDINGAN DAYA DUKUNG PONDASI MENERUS PADA TANA PASIR ERLAPIS DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN INGGA Yudha Pramudika 1 dan Ika Puji astuty 2 1 Mahasiswa, Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara,Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan pramudikayudha@gmail.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan ikapuji@gmail.com ASTRAK Analisa daya dukung tanah pada umumnya berasumsi bahwa lapisan tanah itu homogen (satu lapis saja). Akan tetapi, tanah yang berlapis lapislah yang sering kita jumpai pada keadaan sebenarnya. Tulisan ini menyajikan analisa daya dukung tanah pada pondasi menerus pada tanah pasir berlapis (dua lapis) dengan metode analitis dalam hal ini menggunakan persamaan Terzaghi, Meyerhof, dan Vesic, dan metode elemen hingga menggunakan bantuan program Plaxis. Metodologi dalam penulisan ini yaitu memodelkan pondasi sedemikian rupa pada tanah pasir 2 lapis. Kemudian divariasikan lah nilai dari tebal lapisan tanah pasir yang berada tepat di bawah pondasi. Rasio perbandingan nilai ketebalan lapisan tanah pasir pertama dengan lebar pondasi adalah A (/=0,5), (/=1,0), C (/=1,5), dan D (/=2,0). Dari hasil perhitungan dan analisa pada metode analitis dan metode elemen hingga menghasilkan nilai nilai sebagai berikut: metode analitis dengan cara Terzaghi menghasilkan qu: 308,772 kn/m2 (kondisi A); 302,627 kn/m2 (kondisi ); 297,7105 kn/m2 (kondisi C); 297,7105 kn/m2 (kondisi D), untuk Meyerhof menghasilkan qu: 358,836 kn/m2 (kondisi A); 352,209 kn/m2 (kondisi ); 346,907 kn/m2 (kondisi C); 346,907 kn/m2 (kondisi D), untuk Vesic menghasilkan qu: 272,526 kn/m2 (kondisi A); 266,988 kn/m2 (kondisi ); 262,558 kn/m2 (kondisi A); 262,558 kn/m2 (kondisi A). Pada metode elemen hingga menghasilkan nilai qu sebagai berikut: 262,035 kn/m2 (kondisi A); 258,095 kn/m2 (kondisi ); 234,329 kn/m2 (kondisi C); 233,189 kn/m2 (kondisi D). Terdapat perbedaan yang tidak terlalu mencolok dikarenakan setiap metode terdapat perbedaan perbedaan dalam hal perhitungan daya dukung batasnya. Kata Kunci: daya dukung ultimit pada pasir berlapis, Terzaghi, Meyerhof, Vesic, Plaxis ASTRACT Analysis of soil bearing capacity is generally assumed that the layer of soil was homogenous (one layer only). owever, land plated that we often encounter on the real situation. This paper presents an analysis of the carrying capacity of the land to the foundation of continuous improvement in soil-coated sand (two layers) with the analytical method in this case using the equation Terzaghi, Meyerhof, and Vesic, and the finite element method using the assistance program Plaxis. The methodology in this writing is modeled in such a way the foundation on sand soil 2 layers. Then varied was the value of a thick layer of sandy soil that is right under the foundation. The ratio of the value of the first sand soil layer thickness with the width of the foundation is A ( / = 0.5), ( / = 1.0), C ( / = 1.5), and D ( / = 2.0). From the calculation and analysis of the analytical method and the finite element method produces values - values as follows: the analytical method by means Terzaghi qu: kn / m2 (condition A); kn / m2 (condition ); kn / m2 (condition C); kn / m2 (condition D), Meyerhof qu: kn / m2 (condition A); kn / m2 (condition ); kn / m2 (condition C); kn / m2 (condition D), Vesic qu: kn / m2 (condition A); kn / m2 (condition ); kn / m2 (condition A); kn / m2 (condition A). In the finite element method produces a value qu as follows: kn / m2 (condition A); kn / m2 (condition ); kn / m2 (condition C); kn / m2 (condition D). There are differences in the not too noticeable because every method there is a difference - a difference in the calculation of the carrying capacity limits. Keywords: ultimate bearing capacity on the sand coated, Terzaghi, Meyerhof, Vesic, Plaxis

2 1. PENDAULUAN Pondasi merupakan bagian yang penting dari sebuah konstruksi. Apabila suatu pondasi dapat menyalurkan kekuatan dari beban konstruksi di atasnya ke tanah bagian bawah dan tidak melebihi kekuatan tanah yang bersangkutan maka pondasi tersebut dapat dikatakan benar perencanaannya. Oleh sebab itu, para perencana konstruksi harus mempertimbangkan segala sesuatu yang berpengaruh pada daya dukung tanah tempat di mana pondasi akan di bangun. Pondasi dangkal adalah pondasi dimana transfer beban dari struktur ketanah terjadi dekat dengan permukaan (Coduto, 1994). Sedangkan menurut Terzaghi (1943), pondasi dangkal adalah pondasi yang mempunyai perbandingan antara kedalaman dengan lebar sekitar kurang dari empat (raja M. Das, 1994). Dengan adanya berbagai metode baru yang menjadi penunjang dalam penghitungan daya dukung pondasi secara cepat maka diperlukan pula perbandingan atau perbedaan antara metode baru ini (metode elemen hingga) dengan metode yang telah ada sebelumnya (metode analitis). 2.1 Umum 2. TINJAUAN PUSTAKA Setiap bangunan sipil memiliki 2 bagian, yaitu struktur atas (supper structure) dan struktur bawah (substructure). Struktur bagian bawah disebut dengan pondasi. Pondasi ialah bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh pondasi dan beratnya sendiri kepada dan ke dalam tanah dan batuan yang terletak di bawahnya owles (1988). Fungsi pondasi ini adalah meneruskan beban konstruksi ke lapisan tanah yang berada di bawah pondasi. Suatu perencanaan pondasi dikatakan benar apabila beban yang diteruskan oleh pondasi ke tanah tidak melampaui kekuatan tanah yang bersangkutan (raja M Das, 1995). Terdapat banyak bentuk pondasi diantaranya adalah: pondasi dangkal dan pondasi dalam. Secara umum, pondasi dangkal mempunyai perbandingan antara kedalaman dengan lebar pondasi sekitar kurang dari empat (D_f/ 4) sedangkan pondasi dalam mempunyai perbandingan (D_f/), dimana Df adalah kedalaman pondasi dan adalah lebar pondasi. Oleh sebab itu, diperlukan kemampuan untuk menganalisa pondasi yang sesuai ditempatkan pada suatu konstruksi. Terdapat 2 hal penting dalam perencanaan suatu pondasi, yaitu: Daya dukung pondasi lebih besar dari beban yang bekerja Penurunan akibat pembebanan tidak melebihi dari penurunan yang diijinkan. D f Gambar 1 : Pondasi 2.2 Partikel Tanah Ukuran dari partikel tanah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Untuk mengklasifikasikan tanah terhadap ukuran ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan batasan batasan ukuran golongan jenis tanah. pada Tabel 2.1 ditunjukkan batasan batasan ukuran golongan jenis tanah yang telah dikembangkan oleh Massachussetts Institute of Technology (MIT), U.S. Department of Agriculture (USDA), American Association of State ighway and Transportation Officials (AASTO) dan oleh U.S. Army Corps of Engineers dan U.S. ureau of Reclamation yang kemudian menghasilkan apa yang disebut sebagai Unified Soil Classification System (USCS). 2.3 Standard Penetration Test (SPT) Standard Penetration Test (SPT) merupakan uji penetrasi standar untuk memperoleh informasi jenis serta kekuatan tanah. Percobaan ini dilakukan dalam satu lubang bor dengan memasukkan tabung sampel yang berdiameter 35 mm sedalam 304,5 mm dengan memakai suatu beban penumbukan (drive weight) seberat 63 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 750 mm. Kemudian banyaknya pukulan palu untuk memasukkan tabung sampel sedalam 304,5 mm disebut dengan N. Standard Penetration Test (SPT) ini bertujuan untuk menentukan kepadatan relatif lapisan dari tanah dengan pengambilan contoh tanah dengan tabung, sehingga jenis tanah dan ketebalan setiap lapisan tanah dapat diketahui. 2.4 Keruntuhan Pondasi Untuk dapat memahami prinsip daya dukung batas (ultimate) serta perilaku tanah (keruntuhan geser) pada saat permulaan pembebanan hingga mencapai keruntuhan, dapat di perhatikan pada permodelan sebagai berikut: Pembebanan pondasi dilakukan secara bertahap. Menurut Vesic (1963), terdapat 3 tipe keruntuhan pondasi (Gambar 2.5), sebagai berikut: Keruntuhan geser umum (general shear failure) Keruntuhan geser lokal (local shear failure) Keruntuhan penetrasi (penetration failure atau punching shear failure)

3 = lebar pondasi (m) N c, N q, N γ = faktor daya dukung tanah s c, s q, s γ = faktor bentuk pondasi d c, d q, d γ = faktor kedalaman pondasi i c, i q, i γ = faktor kemiringan beban Secara analitis, untuk penentuan faktor faktor kapasistas dukung yang diusulkan Meyerhof adalah: N c = (N q 1) ctg φ N q = tg 2 (45 o (π tgφ) + φ /2) e Gambar 2 : Fase fase keruntuhan pondasi 2.5 Teori Daya Dukung Tanah Terzaghi q u = q c + q q + q γ = cn c + qn q γn γ dimana :q u = daya dukung pondasi (kn/m 2 ) c = kohesi tanah (kn/m 2 ) q = berat persatuan luas pondasi (kn/m 2 ) γ = berat volume (kn/m 3 ) = lebar efektif pondasi (m) Secara analitis faktor kapasistas dukung tersebut dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: a 2 Nq = 2cos φ 2 a = e 0,75π φ 2 tan φ Nc = Nq 1 cotφ Nγ = tan φ 2 2 K pγ co s 2 φ 1 dimana : Nq, Nc, Nγ = faktor daya dukung tanah Meyerhof e = bilangan Euler = 2, φ = sudut geser tanah (o) Kpγ = koefisien tekanan tanah pasif q u = q c + q q + q γ = s c d c i c cn c + s q d q i q qn q + s γ d γ i γ 1 2 γn γ dimana: c = kohesi tanah (kn/m 2 ) q = berat persatuan luas pondasi (kn/m 2 ) γ = berat isi tanah (kn/m 3 ) Vesic Nγ = (N q 1) tg (1,4 φ) q u = S c d c i c b c g c cn c + S q d q i q b q g q p o N q + S γ d γ i γ b γ g γ 0,5 γ N γ dimana : p o = D f γ = tekanan di dasar pondasi pondasi beban S c, S q, S γ = faktor faktor bentuk pondasi d c, d q, d γ = faktor faktor kedalaman i c, i q, i γ = faktor faktor kemiringan b c, b q, b γ = faktor faktor kemiringan dasar g c, g q, g γ =faktor faktor kemiringan permukaan Secara matematis faktor kapasitas daya dukung menurut vesic adalah sebagai berikut : N c = (N q 1) ctg φ N q = tg 2 (45 o (π tgφ) + φ /2) e Nγ = 2(N q + 1) tg φ 2.6 Pondasi Dangkal pada Tanah Pasir erlapis Pasir Padat di Aatas Pasir Lepas Pada keadaan > : q u = q u(t) =γ 1 D f N q(1) + ½ γ 1 N γ(1) q u = q u(t) = γ 1 D f N q(1) + 0,3 γ 1 N γ(1) q u = q u(t) = γ 1 D f N q(1) + ½ [1 0,4 (/L)] γ 1 N γ(1) Pada keadaan < :

4 q u = q u(b) + γ D f q u = q u(b) + 2γ D f K s tgφ 1 K s tgφ 1 γ 1 q u(t) S γ γ 1 q u(t) q u = q u(b) L γ 1 q u(t) γ D f dimana :K s = koefisien geser coblos K s tgφ 1 S γ q u = q u(t ) = γ 1 D f N q(1) + 0,3 γ 1 N γ(1) q u = q u(t ) = γ 1 D f N q(1) + ½ 1 0,4( ) γ l 1N γ(1) Pada keadaan < : q u = q u(t ) + (q u(b ) q u(t ) ) (1-/ f ) 2 dengan : bawah S γ = faktor bentuk q u(b) = daya dukung batas dari lapisan q u(t) = daya dukung batas dari lapisan atas q u(b ) = γ 2 D f N q(2) + ½ γ 2 N γ(2) q u(b ) = γ 2 D f N q(2) + 0,3 γ 2 N γ(2) q u(b ) = γ 2 D f N q(2) + ½ 1 0,4( ) γ 2 N l γ(2) dimana: f = diasumsikan (2 x ) 2.7Metode Elemen ingga Gambar 3 : Nilai Ks berdasarkan nilai φ, γ, dan Nγ Nilai K s dapat dicari dengan menggunakan Gambar dan untuk nilai q u(b) dapat dicari dengan persamaan berikut: q u(b) =γ 1 (D f + )N q(2) + ½ γ 2 N γ(2) q u(b) = γ 1 (D f + )N q(2) + 0,3 γ 2 N γ(2) q u(b) = γ 1 (D f + )N q(2) + ½ [1 0,4 (/L)] γ 2 N γ(2) Pasir Lepas erada di Atas Pasir Padat Pada keadaan > : Metode elemen hingga merupakan metode yang membagi bagi suatu daerah yang akan dianalisis menjadi bagian bagian yang lebih kecil, kemudian bagian bagian inilah yang nantinya disebut sebagai elemen. Sehingga, semakin banyak pembagian pembagian yang dilakukan, akan semakin mendekati hasil yang teliti.pada pemograman metode elemen hingga digunakan program bantu yang bernama Plaxis METODE PENELITIAN Diagram alir dalam proses pelaksanaan penulisan ini: 1. Menentukan latar belakang masalah 2. Melakukan studi literatur 3. Melakukan pengumpulan data 4. Melakukjan pemodelan kasus 5. Melakukan pengolahan data 6. Menganalisa hasil perhitungan 7. Menyimpulkan hasil analisa yang telah dilakukan 4. ASIL DAN PEMAASAN 4.1 Daya Dukung Pondasi pada Tanah Pasir erlapis Secara Analitis q u = q u(t ) = γ 1 D f N q(1) + ½ γ 1 N γ(1)

5 Daya dukung tanah secara analitis dengan metode Terzaghi, Meyerhof dan Vesic (pasir lepas di atas pasir padat) Daya Dukung Tanah (q Kondisi u ) (kn/m 2 ) Terzaghi Meyerhof Vesic A = 0,5 308, , ,526 (<) = 1,0 302, , ,988 (>) = 1,0 297, , ,558 C = 1,5 297, , ,558 D = 2,0 297, , ,558 untuk perhitungan secara analitis menghasilkan hasil yang sama dikarenakan keruntuhan hanya terjadi pada lapisan 1 saja. Sedangkan untuk metode elemen hingga tidak menunjukkan hasil yang sama. Gambar 5 : Deformasi tanah akibat beban pondasi dangkal pada keadaan A = 0,5 4.2 Daya Dukung Pondasi pada Tanah Pasir erlapis Secara Metode Elemen ingga Nilai q u berdasarkan metode elemen hingga (Plaxis) pada kondisi pasir lepas berada di atas pasir padat Kondisi Initial Load Load (kn/m 2 ) q u (kn/m 2 ) A C D Gambar 6 : Kontur tegangan akibat beban pondasi pada kondisi A = 0, Terzaghi Meyerhof Vesic Plaxis Gambar 4 : Salah satu dari keluaran pemograman berupa grafik beban dan perpindahan 4.3 Perbandingan Metode Analitis dan Metode Elemen ingga Perhitungan menggunakan metode analitis dan metode elemen hingga menghasilkan estimasi nilai daya dukung (qu) yang berbeda pada kondisi tanah pasir berlapis dengan keadaan pasir lepas berada di atas pasir padat. asilnya menunjukkan perbedaan daya dukung (qu) pada kedua metode tidak terlalu mencolok, dimana hasil perhitungan pada metode analitis rata rata lebih besar dibandingkan hasil dari metode elemen hingga. Pada kondisi C dan D, Gambar 7 : Kurva perbandingan daya dukung metode analitis dan metode elemen hingga 5.1 Kesimpulan 5. KESIMPULAN DAN SARAN erdasarkan perhitungan daya dukung dengan cara metode analitis dan metode elemen hingga terdapat perbedaan o Pada metode Analitis Daya dukung batas menurut Terzaghi menghasilkan : qu pada kondisi A (/=0,5) = 308,772 kn/m2

6 qu pada kondisi (/=1,0) = 302,627 kn/m2 qu pada kondisi C (/=1,5) = 297,7105 kn/m2 qu pada kondisi D (/=2,0) = 297,7105 kn/m2 o Daya dukung batas menurut Meyerhof menghasilkan : qu pada kondisi A (/=0,5) = 358,836 kn/m2 qu pada kondisi (/=1,0) = 352,209 kn/m2 qu pada kondisi C (/=1,5) = 346,907 kn/m2 qu pada kondisi D (/=2,0) = 346,907 kn/m2 o Daya dukung batas menurut Vesic menghasilkan : qu pada kondisi A (/=0,5) = 272,526 kn/m2 qu pada kondisi (/=1,0) = 266,988 kn/m2 qu pada kondisi C (/=1,5) = 262,558 kn/m2 qu pada kondisi D (/=2,0) = 262,558 kn/m2 Pada metode elemen hingga qu pada kondisi A (/=0,5) = 253,197 kn/m2 qu pada kondisi (/=1,0) = 251,464 kn/m2 qu pada kondisi C (/=1,5) = 261,915 kn/m2 qu pada kondisi D (/=2,0) = 302,971 kn/m2 Dalam menganalisis daya dukung tanah dengan metode analitis dan metode elemen hingga diperoleh hasil yang berbeda. al ini mungkin disebabkan penggunaan koefisien yang berbeda beda pada setiap metode. 5.2 Saran Saran untuk penelitian selanjutnya adalah dapat divariasikan lapisan dimana lapisan pasir padat berada di atas lapisan pasir lepas dan dapat divariasikan terhadap lebar pondasi serta sudut geser tanahnya. 6. DAFTAR PUSTAKA owless, Joseph E., 1993.Analisadandesainpondasijilid 1.Jakarta :Erlangga Das,. M., Mekanika Tanah (Prinsip PrinsipRekayasaGeoteknis) I.Jakarta :Erlangga ardiyatmo, ary Christady, Mekanika Tanah 1. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press ardiyatmo, ary Christady, Mekanika Tanah 1. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press Irawan, Siska Rustiani, dkk., DayaDukungPondasiMeneruspada Tanah LempungerlapisMenggunakanMetode Meyerhoffdan anna danmetode Element ingga (Plaxis).JurnalUniversitasKatolikParahyang an Lambe, William T., Soil Mechanics.Newyork: Jhon Wiley and Sons Inc Lim, Aswin, KajianDayaDukungPondasiMenerusTerhad apjarakantarpondasidankondisi Tanah yang erlapis.jurnallembagapenelitiandanpenga bdiankepadamasyarakatuniversitaskatolikp arahyangan. Nakazawa, Kazuto, dkk., Mekanika Tanah danteknikpondasi.jakarta : PT PradnyaParamita PlaxisVersi 8 Manual Latihan Purwana, YusipMuslih, dkk., MetodeKeseimbangan atas vsmetodeelemeninggauntukanalisisponda sidangkalmeneruspada Tanah Kohesif.Jurnal FT UNS Sosrodarsono, S. dan Nakazawa, K., Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi. Jakarta : PT Pradnya Paramita Sutarman, E., KonsepdanAplkasiPengantarTeknikSipil.a ndung :Andi Offset Taslim, Analisis Perhitungan Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang or Tunggal Diameter 0,6 Meter Menggunakan Data Sondir, SPT, Uji eban Statik, PDA dan Metode Elemen ingga Pada Proyek Pembangunan otel Sapadia Medan. Skripsi, Universitas Sumatera Utara. Das,. M., Mekanika Tanah (Prinsip PrinsipRekayasaGeoteknis) II.Jakarta :Erlangga ardiyatmo, arychristady, TeknikPondasi 1. Yogyakarta : eta Offset