Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Mercu Buana 7 MODUL 7 TAHANAN FONDASI TERHADAP GAYA ANGKAT KE ATAS Fondasi menara (tower) sering menerima gaya angkat ke atas oleh akibat gaya momen yang bekerja. Gaya angkat yang bekerja pada fondasi ditahan oleh gesekan sepanjang tepi tanah yang terangkat ditambah dengan berat fondasinya sendiri dan tanah. Pada waktu fondasi akan terangkat, suatu prisma tanah terbawa oleh pelat fondasi. Jika belum ada pengalaman mengenai hal ini, lebih baik dipakai cara konvensional, yaitu dengan menganggap bentuk tanah yang akan terbongkar, seperti diperlihatkan pada gambar 1 dan 1b. Untuk kondisi ini tahanan fondasi tehadap gaya tarikan vertikal ke atas dinyatakan oleh : Tu = Wp + Wt + Fr Dengan : Tu = Tahanan ultimit fondasi terhadap gaya tarik vertical ke atas Wp = berat pelat fondasi Wt = berat prisma tanah Fr = tahanan gesek di sepanjang tanah yang tergeser = 0,5 Df γ A Ko tgφ (untuk tanah granuler) = ca (untuk tanah kohesif) A = luas selimut prisma tanah yang tertarik ke atas. Df = kedalaman fondasi. Ko = koefisien tekanan tanah lateral saat diam Jika tanah granuler terendam air, maka berat volume tanah efektif harus digunakan dalam hitungan. Jika fondasi terdiri dari beberapa fondasi yang mengalami gaya ke atas, maka perlu diadakan uji beban ke arah atas. Balla (1961) mengusulkan tahanan tarik fondasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.21c. Tahanan tarik dianggap berkembang pada bidang ab. Meyerhof dan Adam (1968),
mengusulkan hal yang sama seperti gambar 1c, hanya fondasi ditinjau untuk kondisi fondasi dangkal dan dalam yang terletak pada tanah kohesif maupun granuler. Persamaan tahanan tarik ultimit fondasi dinyatakan oleh : Persamaan diatas dapat digunakan untuk fondasi lingkaran dan bujursangkar. Dengan : Tu = tahanan tarik ultimit H = D L (m) L = tebal timbunan (m) sf = factor bentuk fondasi Ku = Ko = 1 sin φ = koefisien tekanan tanah lateral
W = berat pelat fondasi dan tanah dei atasnya (kn) Tabel 1. Nilai-nilai m, sf dan H/B untuk berbagai nilai φ Cara menggunakan table 1, misalnya tanah mempunyai φ = 20, maka H/B = 2,5 m = 0,05 dan sf = 1,12. Karena H = 2,5B maka kedalaman total fondasi dalam adalah D>2,5 B. Jika ditentukan B = 1 m, maka untuk kategori fondasi dalam, D dalam gambar 3.21c harus lebih besar 2,5 m. Koefisien tekanan tanah Ku, secara pendekatan dapat diambil dari salah satu persamaan ini (Bowles, 1996). Nilai koefisien Ku ini digunakan untuk hitungan dengan memperhatikan bentuk nyata bidang runtuhdan sudut kemiringan dari tahanantanah pasif serta tahanan gesek yang dihasilkan. Sumber : Hardiyatmo, Hary Christady, Teknik Fondasi I, Edisi ke 2, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta 2002
Contoh : 1. Fondasi lingkaran dengan diameter 2m terletak pada kedalaman 1,5 m dari permukaan tanah pasir. Berat volume tanah 18,5 kn/m 3, Ko = 0,50 dan φ= 30. Tebal pelat fondasi 45 cm dan berat volume beton 24 kn/m 3. Permukaan air tanah sangat dalam. Berapakah tahanan ultimit fundasi terhadap gaya tarik vertical ke atas? 2. Fondasi untuk menara listrik dirancang untuk menahan tarik sebesar 500 kn. Fondasi berukuran 4 m x 4 m x 0,5 m terletak pada kedalaman D = 2 m. Tanah fondasi homogeny dengan c = 40 kn/m 2, φ = 20 dan γb = 18 kn/m 3. Cek apakah fondasi kaki menara man terhadap gaya tarik?
Soal soal latihan Tengah Semester : 1. Fondasi telapak empat persegi panjang 1,5 x 2 m pada kedalaman 1,5 m. Beban kolom vertikal dan eksentris dengan ex = 0,25 dan ey = 0,30 m dari pusat fondasi. Data tanah : Tanah terdiri dari 2 lapisan, yaitu : Tanah 1 ; Kedalaman 0 1,5 m, γ1 = 1,9 t/m3, γ1 sat = 2 t/m3, c = 3 t/m2, φ = 18 Tanah 2 ; Kedalaman 1,5 m ke bawah, γ2 = 1,95 t/m3, γ1 sat = 2,05 t/m3, c = 2,1 t/m2, φ = 17 Pertanyaan : I. Jika muka air tanah berada pada 0,5 m di bawah dasar fondasi dan faktor aman F = 3 berapakah beban kolom maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya dukung menurut : a. Mayerhof b. Terzaghi II. Jika muka air tanah pada dasar fondasi, berapakah faktor aman terhadap daya dukung jika tekanan pada dasar fondasi total (telah diketahui, termasuk berat tanah dia atas pelat fondasi) = 30 t/m2
2 Fondasi telapak empat persegi panjang 1,5 x 2 m pada kedalaman 1,5 m. Beban kolom vertikal dan eksentris dengan ey = 0,30 m dari pusat fondasi. Data tanah : Tanah terdiri dari 2 lapisan, yaitu : Tanah 1 ; Kedalaman 0 1,5 m, γ1 = 1,8 t/m 3, γ1 sat = 1,9 t/m 3, c = 3 t/m 2, φ = 17 Tanah 2 ; Kedalaman 1,5 m ke bawah, γ2 = 1,95 t/m 3, γ1 sat = 2,05 t/m 3, φ = 37 Pertanyaan : I. Jika muka air tanah naik pada 0,5 m di atas dasar fondasi dan faktor aman F = 3 berapakah beban kolom maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya dukung menurut : a. Mayerhof b. Terzaghi c. Vesic II. Jika muka air tanah turun 0,75 m di bawah dasar fondasi, berapakah faktor aman terhadap daya dukung jika tekanan pada dasar fondasi total (telah diketahui, termasuk berat tanah dia atas pelat fondasi) = 35 t/m 2 Catatan : Jika ada parameter yang belum diketahui boleh diasumsikan sendiri.
3. Fondasi telapak empat persegi panjang 1,5 x 2 m pada kedalaman 1,5 m. Beban kolom vertikal dan eksentris dengan ey = 0,30 m dari pusat fondasi. Data tanah : Tanah terdiri dari 2 lapisan, yaitu : Tanah 1 ; Kedalaman 0 1,5 m, γ1 = 1,8 t/m 3, γ1 sat = 1,9 t/m 3, c = 2 t/m 2, φ = 17 Tanah 2 ; Kedalaman 1,5 m ke bawah, γ2 = 1,95 t/m 3, γ1 sat = 2,05 t/m 3, φ = 37 Pertanyaan : I. Jika muka air tanah naik pada 0,5 m di atas dasar fondasi dan faktor aman F = 3 berapakah beban kolom maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya dukung menurut : c. Mayerhof d. Terzaghi II. Apabila lapisan tanah tersebut membentuk kemiringan lereng 20 derajat, dan kolom tegak lurus terhadap dasar fundasi. Hitung beban kolom maksimum yang aman terhadap keruntuhan. Menurut persamaan : (muka air tanah dan harga F seperti soal no 1) a. Brinch Hansen b. Vesic Catatan : Jika ada parameter yang belum diketahui boleh diasumsikan sendiri.
4. Suatu tangki air berukuran 8 m x 10 m terletak pada tanah lempung jenuh dengan ketebalan 5 m yang mempunyai parameter sebagai berikut : Parameter indeks properties dan kekuatan geser Parameter uji konsolidasi γt = 1,8 t/m 3 γsat = 2 t/m 3 c = 2 t/m 3 ϕ = 0 o σ p = 2 t/m 3 cc = 0,4 cr = 0,02 eo = 0,62 Tangki air tersebut terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan lempung tersebut. Di atas lempung terdapat lapisan urugan pasir setinggi 0,5 m. Sehingga kedalaman total tangki air dari permukaan tanah adalah 1,5 m. Parameter lapisan pasir urug tersebut sebagai berikut : γt = 1,9 t/m 3 γsat = 2,1 t/m 3 c = 0 t/m 3 ϕ = 30 o Muka air tanah tepat di atas lapisan lempung a. Hitung berapa berat total tangki yang mampu dipikul oleh lapisan lempung tersebut. formula Terzaghi b. Hitung berapa berat total tangki yang mampu dipikul oleh lapisan lempung tersebut. formula Skempton