teknik pondasi 1.pdf

TEKNIK FOND ASI 1 HARY CHRISTADY HARDIYATMO

Ciii

--

a Penerbit PT Gramedia Pustaka Utam Jakarta, 1996

Teknik Fondasi 1 Dr. Ir. Hary Christady Hardiyatrno, M. Eng., D.E.A (Pengajar di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta) GM 209 96.119 :9 Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama Jl. Palmerah Selatan 24-26, Lt. 6, Jakarta 10270 Sampul dan Perwajahan dikerjakan oleh Pagut Lubis Diterbitkan pertama kali oleh Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, anggota IKAPI, Jakarta, 1996. Hak cipta dilindungi undang-undang Dilarang mengutip dan memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari Penerbit

Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan (KDT) HARDIYATMO, Hary Christady Teknik Fondasi I oleh Hary Christady Hardiyatrno,

Jakarta, Gramedia Pustaka Utama, 1996 280 him; 2 jilid; 24 cm No. jilid lengkap ISBN

979-605-11-4 979-605-119-2 (jilid 1) 979-605-120-6 (jilid 2)

1. Fondasi

I. Judul.

624.15

Dicetak oleh Percetakan PT Gramedia, Jakarta

!si di luar tanggung jawab Percetakan PT Gramedia

.

'

Untuk ayah, ibu, istri, anak, dan persembahan buat bangsa dan negaraku, Indonesia

DAFTAR ISI

KATA PEN GANTAR 1

2

3

S IFAT-SIFAT TEKNIS TANAH DAN BATUAN 1.1

Tanah 1.1.1 1 . 1 .2 1.1.3 1 . 1 .4 1 . 1 .5 1 . 1 .6 1.1.7 1.1.8

1 .2

Batuan 1 .2.1 Sifat-sifat Teknis Batuan 1 .2.2 Daya Dukung

Identifikasi Tanah Kadar Air, Angka Pori, Porositas, dan Berat Volume Tanah Analisis Ukuran Butiran Kuat Geser Permeabilitas Tegangan Efektif Sifat-sifat Teknis Tanah Klasifikasi Tanah

PEN YELIDIKAN TANAH

ix 1 1 1 2 9 11 14 16 18 27 32 32 34 35

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Pendahuluan Cara Penyelidikan Alat-alat Penyelidikan Tanah Alat-alat Pengambilan Contoh Tanah Penanganan C:mtoh Tanah Laporan Hasil Pengeboran Penyelidikan Tanah di Lapangan 2.7. 1 Pengujian Penetrasi Standar (SPT) 2.7.2 Pengujian Penetrasi Kerucut Statis 2.7.3 Pengujian Beban Pelat 2.7.4 Pengujian Geser Baling-baling di Lapangan

35 35 36 40 45 45 46 47 49 50 51

2.8 2.9 2.10 2.1 1 2.12

Pengujian di Laboratorium Denah Titik-titik Penyelidikan Kedalaman Lubang Bor Informasi yang Dibutuhkan untuk Penyelidikan Tanah Laporan Penyelidikan Tanah untuk Perancangan Fondasi

53 55 57 58 59

DAYA DUKUNG

62

3.1

62

Macam-macam Tipe Fondasi

viii

Daftar isi

Tipe-tipe Keruntuhan Fondasi Teori Daya Dukung 3.3 . 1 Analisis Terzaghi 3.2.2 Fondasi pada Tanah Pasir 3.2.3 Analisis Skempton untuk Fondasi pada Tanah Lempung 3.2.4 Persamaan Daya Dukung Vesic 3.2.5 Analisis Meyerhof 3.2.6 Pembebanan Eksentris 3.2.7 Pembebanan Miring 3.2.8 Kombinasi Pembebanan Miring dan Eksentris 3.2.9 Fondasi pada Lereng 3.2.10 Tahanan Fondasi terhadap Gaya Angkat ke Atas 3.2. 1 1 Daya Dukung Fondasi pada Tanah Berlapis 3.2. 11.1 Dua Lapisan Lempung dengan Sifat Berbeda 3.2.11.2 Tanah Granuler di atas Tanah Lempung 3.2.11.3 Daya Dukung Fondasi yang Berdekatan 3.2.12 Daya Dukung dari Hasil Pengujian di Lapangan 3.2.13 Faktor Aman

3.2 3.3

4

62 66 67 83 87 93 97 1 03 106 111 1 14 1 16 1 18 1 18 123 131 131 139

PENURUNAN

142

4.1 4.2 4.3

Pendahuluan Tekanan Sentuh Distribusi Tegangan di dalam Tanah 4.3.1 Beban Titik 4.3.2 Beban Terbagi Rata Berbentuk Lajur Memanjang 4.3.3 Beban Terbagi Rata Berbentuk Empat Persegi Panjang 4.3.4 Beban Terbagi Rata Berbentuk Lingkaran 4.3.5 Beban Terbagi Rata Luasan Fleksibel Berbentuk Tak Teratur 4.3.6 Metode Penyebaran 2V : lH

4.4

Hitungan Penurunan 4.4.1 Penurunan-segera 4.4. 1.1 Tanah Homogen dengan Tebal Tak Terhingga 4.4.1.2 Lapisan Pendukung Fondasi Dibatasi Lapisan Keras 4.4.1.3 Penurunan-segera dari Hasil Pengujian di Lapangan 4.4.2 Peiuininan Konsolidasi Primer 4.4.2.1 Hitungan Penurunan 4.4.2.2 Kecepatan Penurunan Konsolidasi 4.4.3 Penurunan Konsolidasi Sekunder

142 143 143 144 149 1 50 154 156 158

·

4.5 4.6 4.7

4.8 4.9

·

Pengembangan Tanah Akibat Penggalian Estimasi Penurunan pada Periode Pelaksanaan Pertimbangan-pertimbangan dalam Menghitung Penurunan 4.7.1 Fondasi pada Tanah Pasir 4.7.2 Fondasi pada Tanah Lempung Penurunan Diizinkan Perhatian yang Diperlukan untuk Menanggulangi Kerusakan Bangunan akibat Penurunan

1 60 161 1 61 1 64 1 70 1 76 178 183 188 195 195 196 196 198 199 202

5 PERTIMBANGAN-PERTIMBANGAN DALAM PERANCANGAN FONDASI 5.1 5.2

Langkah-langkah Umum Perancangan Fondasi Pe:pentuan Daya Dukung Diizinkan 5.2.1 Fondasi pada Tanah Pasir 5.2.2 Fondasi pada Tanah Lempung 5 .2.3 Fondasi pada Lanau dan Loess 5 .2.4 Fondasi pada Tanah Organik 5 .2.5 Fondasi pada Tanah c dan

6 FONDASI TELAPAK TERPIS AH DAN FONDASI MEMANJANG 6.1 6.2

6.3 6.4 6.5 6.6 7

FONDASI TELAPAK GABUNGAN DAN FONDASI TELAPAK KANTILEVER 7.1 7.2

7.3

7.4 8

Pendahuluan Perancangan 6.2.1 Daya Dukung Diizinkan 6.2.2 Perancangan Struktural 6.2.3 Langkah-langkah Perancangan Fondasi Kedalaman Fondasi Pemilihan Dimensi Fondasi Pengontrolan selama Pelaksanaan Hubungan Kolom dan Fondasi

Pendahuluan Perancangan Fondasi Telapak Gabungan 7.2.1 Daya Dukung Diizinkan 7.2.2 Perancangan Struktural Fondasi Telapak Kantilever 7.3. 1 Daya Dukung Diizinkan 7.3.2 Perancangan Struktural Pemilihan Beban-beban Kolom

FONDASI RAKI T 8.1 8.2

8.3 8.4 8.5

Pendahuluan Daya Dukung Diizinkan 8.2. 1 Daya Dukung 8.2.2 Penurunan Perancangan Pengembangan Tanah Akibat Penggalian Tanah Fondasi Penahan Air dan Drainase pada Ruang Bawah Tanah

DAFTAR PUS TAKA INDEKS TENTANG PENULIS

205 205 205 206 207 209 210 210 210 211 212 212 213 213 213 217 219 220 220 221

229 229 230 230 230 235 236 236 237 247 247 247 247 248 250 254 254 261 263 267

KATA PENGANTAR

Dengan rahmat Allah SWT buku Teknik Fondasi 1 ini dapat diselesaikan. Teknik fondasi merupakan paduan seni dan sains dalampenerapan pertimbangan-per timbangan teknis dan prinsip-prinsip mekanika tanah. Yaitu, penerapan dalam hal memilih tipe, merancang, dan membangun bagian terbawah dari bangunan yang meneruskan berat bangunan tersebut ke tanah atau batuan yang mendukungnya. Perkembangan penge tahuan mekanika tanah dan teknik fondasi saat ini memungkinkan para insinyur Teknik Sipil merancang fondasi dengan ketelitian yang memadai, yaitu dalam menentukan sifat sifat teknis tanah dan tipe fondasi yang sesuai agar bangunan yang dirancang aman, eko nomis: dan terjamin stabilitasnya. Seperti buku-buku Mekanika Tanah 1 dan Mekanika Tanah 2 yang telah diterbitkan sebe lumnya, buku Teknik Fondasi 1 ini disusun dengan maksud untuk mengisi perbendaha raan buku-buku teknik fondasi dalam Bahasa Indonesia yang masih sulit dijumpai. Buku ini dapat dijadikan buku pegangan bagi para mahasiswa baik, dari S...l maupun S-2 dalam mata kuliah Teknik Fondasi I, dan sekaligus dapat dijadikan referensi yang sangat berguna bagi para perancang dan pengawas pelaksanaan pembangunan gedung-gedung dalam merancang dan membangun fondasi bangunan. Materi yang disajikan merupakan infor masi data yang penting, yang sangat dibutuhkan dalam perancangan fondasi pada umum nya. Teori-teori dan pembahasan yang diberikan mengacu pada buku-buku yang tercantum dalam daftar acuan. Untuk mempermudah pemahaman teori yang diberikan, contoh-contoh aplikasi diberikan dalam bentuk contoh-contoh soal dan penyelesaian. Buku ini terdiri dari dua jilid. Dalam jilid I, pembahasan ditujukan pada sifat-sifat teknis tanah dan batuan, penyelidikan tanah, dan masalah-masalah yang berhubungan dengan perancangan fondasi dangkal pada umumnya. Yaitu, mengenai pembahasan teori daya dukung, penurunan, dan pertimbangan-pertimbangan dalam perancangan fondasi. Masa lah perancangan fondasi dangkal yang disesuaikan dengan kondisi tanah dan bangunan, dibahas dalam bab-bab perancangan fondasi telapak terpisah dan fondasi memanjang, fon dasi telapak gabungan dan fondasi telapak kantilever, serta fondasi rakit. Tiada gading yang tak retak, ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya ditujukan bagi para pembaca yang memberikan kritik dan saran membangun guna kesempurnaan buku ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. J.P. Gourc, guru besar di Universite Joseph Fourier, Grenoble, Prancis, pembimbing penulis selama tugas belajar di Prancis, yang telah memberikan banyak tambahan pengetahuan mengenai mekanika tanah dan teknik fondasi serta teori-teori perkuatan tanah, yang secara tidak langsung telah sangat membantu kelancaran penulis dalam penyajian dan penulisan. Tak lupa terima kasih tak terhingga ditujukan kepada istri, Dra. Isminarti, dan anak-anak, Kamma, Egha, dan Mer-

r

xii

Kata pengantar

langen yang telah memberikan banyak dorongan, semangat, serta penantian yang penuh kesabaran selama penulis tugas belajar di luar negeri.

Hary Christady Hardiyatmo

1

SIFAT-SIFAT TEKNIS TANAH DAN BATUAN

1.1 Tanah Tanah, pada kondisi alam, terdiri dari campuran hutiran-butiran mineral dengan atau tanpa kandungan hahan organik. Butiran-hutiran tersehut dapat dengan mudah dipisah kan satu sama lain dengan kocokan air. Material ini herasal dari hasil pelapukan batuan, haik secara fisik maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah, kecuali dipengaruhi oleh sifat hatuan induk yang merupakan material asalnya, juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menjadi penyehah terjadinya pelapukan hatuan tersehut. Istilah-istilah seperti kerikil, pasir, lanau, dan lempung digunakan dalam teknik sipil untuk memhedakan jenis-jenis tanah. Pada kondisi alam, tanah dapat terdiri dari dua atau lehih campuran jenis-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat pula kandungan bahan organik. Material campurannya, kemudian dipakai sehagai nama tamhahan di helakang material unsur utamanya. Sehagai contoh, lempung berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau, dengan material utamanya adalah lempung dan sehagainya.

1.1.1

Identifikasi Tanah

Tanah herhutir kasar dapat diidentifikasi herdasarkan ukuran hutiran. Butiran-hutiran yang herdiameter !e!Jih hesar dari 2 mm, diklasifikasikan sehagai kerikil. Jika hutirannya dapat terlihat oleh mata, tetapi ukurannya kurang dari 2 mm, tanah ini dl.sehut pasir. Tanah pasir disehut pasir kasar jika diameter hutirannya herkisar antara 2-0,6 mm, disehut pasir sedang jika diameter butirannya antara 0,(H),2 mm, dan disehut pasir hnlus hila diameter butirannya antara 0,2-0,0 6 mm.

Lanau anorganik adalah tanah herhutir halus yang terdiri dari fraksi-fraksi tanah mi kroskopis yang mengemhangkan plastisitas atau kohesi. Plastisitas menjadi kecil jika ter dapat kandungan butiran halus dan bulat quart yang disehut tepung batu. Jenis lanau yang lehih plastis mengandung hanyak hutiran herhentuk serpihan-serpihan yang disehut lanau plastis. Butiran lempung yang lebih halus dari lanau merupakan kumpulan butiran mineral kristalin yang hersifat mikroskopis dan herhentuk serpihan-serpihan atau pelat-pelat. Material ini hersifat plastis, kohesif, dan mempunyai kemampuan dalam menyerap ion ion. Sifat-sifat tersehut sangat dipengaruhi oleh kandungan air dalam tanah. Cara memhedakan antara tanah lanau dan lempung telah diberikan oleh Peck, dkk.

(1953), yaitu dengan mengamhil tanah hasah yang dicetak dan dikeringkan, kemudian dipecah ke dalam fragmen-fragmen kira-kira herukuran 1/8 inci (3,1 mm) dan ditekan di

antara jari telunjuk dan ihu jari. Fragmen lempung hanya dapat pecah jika ditekan dengan usaha yang relatif hesar, sedang fragmen lanau dapat pecah dengan mudah hila ditekan.

Sifat-sifat teknis tanah dan batuan

2

1.1.2

Kadar Air, Angka Pori, Poro sita s , dan Bera t Vo lume Tanah

Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu: udara, air, dan bahan paqat. Udara dianggap tak mempunyai pengaruh teknis, sedang air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang di antara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi oleh udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah tanah yang tak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol. Hubungan-hubungan antara kadar air, angka pori, porositas, berat volume, dan lain lainnya tersebut sangat diperlukan dalam praktek. Gambar 1 .1 memperlihatkan kondisi tanah beserta komponen-komponennya.

volume

berat

berat w.

volume udara

(V)

(W)

w.

{b)

(a) Gambar 1.1 Diagram fase tanah.

Angka pori (e), didefinisikan sebagai: e

VV v,

( 1.1)

dan porositas (n), didefinisikan sebagai: n

VV V

( 1.2)

Hubungan antara e dan n, adalah: n

e l+e

( 1.3)

atau e

fl

l-n

(1.4)

3

Teknik Fondasi 1

dengan Va = volume udara V w= volume air I

Vs = volume butiran padat Vv = volume rongga pori= Va + V w V = volume total= Vv +Vs

Kadar air (w):

w w = �x iOO% ws

(1:5)

Berat volume kering ('{d) : ( 1.6)

Berat volume basah ('{b): W+W

w

s

V

( 1.7)

Berat volume butiran padat ('f ): s ( 1.8)

Berat jenis (specific gravity) ( Gs) : ( 1.9)

dengan W5 + Ww + Wa= W5 + Ww W s = berat butiran padat w

Ww Wa 'fw

=

berat air

berat udara, dianggap sama dengan nol berat volume air

Derajat kejenuhan (S), adalah perbandingan volume air (V w) dengan volume total rongga pori tanah (Vv), atau ( l.lOa)

Hubungan w, G5, clan e adalah: s

=

wG.I e

( l.IOb)

4


Bila tanah dalam keadaan jenuh (S = 1), berlaku: e = w Gs

(l.lOc)

Dari persamaan-persamaan di atas dapat dibentuk hubungan sebagai berikut: 'Yb

G·' yw( 1+w) -----

=

1 +e

(l.l1a)

yb dapat pula dinyatakan dalam hubungannya dengan berat volume kering (y) dan kadar air (w): (l. 1 1b)

Hubungan antara yb, n, G, dan w:

(

(l.llc)

"( (Gs+e) w _ __ l +e

(1 1 2)

"(b = G,y (l-n) ( 1+w) w

Berat volume tanah jenuh (S = 1): 'Ysat

=

__

.

Berat volume tanah kering: (l.l3a)

Dari Persamaan (l.llc), bila w = 0 (tanah kering), "(d = G,Yw( 1-n)

(l.l3b)

Bila tanah terendam air, berat volume tanah terendam dinyatakan sebagai y', dengan (1.14a)

Dapat pula dinyatakan dalam: y' =

atau

(G, 1)y

w

1+e

----

y' = (1-n) (Gs-l)yw

( 1.14b)

(l.l4c)

Kerapatan relatif (relative density) (D ,) umumnya dipakai untuk menunjukkan tingkat kepadatan tanah berbutir kasar di lapangan yang dinyatakan dalam persamaan:

Dr

e

=

maks-e

-- --

e

maks

-e

dengan

emaks= kemungkinan angka pori maksimum kemungkinan angka pori minimum emin

e

angka pori pada keadaan di lapangan.

. mm

(1.15)

Teknik Fondasi 1

5

Kemungkinan angka pori terbesar atau kondisi terlonggar dari suatu tanah disebut angka pori maksimum (emaks>· Sedang angka pori minimum (emin) adalah kemungkinan angka pori pada kondisi terpadat yang dapat dicapai oleh tanah. Pada tanah pasir dan kerikil, kerapatan relatif digunakan untuk menyatakan hubungan antara angka pori nyata dengan batas-batas maksimum dan minimum dari angka porinya. Persamaan (1.13) dapat dinyatakan dalam persamaan, sebagai berikut: G,Yw

Yd(maks)

1 +e

( 1.16a)

min

dan G,Yw

Yd (min)

l+e

maks

(1. 16b)

Dari Persamaan (1.15) dan (1.16), dapat ditentukan persamaan: ( l.l7)

dengan Yd(mak sJ dan Yd(min berturut-turut adalah berat volume kering maksimum dan ) minimum pada tanah yang d1tinjau. Kerapatan relatif dinyatakan dalam persen.

Kepadatan relatif (relative compaction)(Rc) didefinisikan sebagai nilai banding berat vo lume kering pada kondisi di lapangan dengan berat volume kering maksimumnya: R

yd

c

= --

Yd(maks)

( 1.18)

Re dinyatakan dalam persen. Contoh soal1.1: Suatu contoh tanah mempunyai berat 17,75 gram dan volume 10,55 ml. Setelah contoh tanah ini dikeringkan dalam oven selama 24 jam, beratnya tinggal 15,2 gram. Jika G5 2,7 ditanyakan: =

(a) Kadar air sebelum dikeringkan w. (b) Berat volume basah Yb·

(c) Berat volume kering Yd·

(d) Derajat kejenuhan S, sebelum dikeringkan. Penyelesaian: (a) Kadar air (w): w =

17,75 -15,2

w·'

-----

15,2

x iOO%

16,7%


6

(b) Berat volume basah (Yb): 17,75

1,68g/ml

10,55

3 1,68 g/cm

(c) Berat volume kering (yd) : 1,68 1 + 0,167

= 1, 44g/cm

3

(d) Derajat kejenuhan (5), sebelum dikeringkan: Volume air awal:

=

0,167

x

15,2

x

111 = 2, 54 cm

3

Volume butiran padat: Vs =

ws

2,7

G,Yw

V + Vs w

15,2

=

X

=

1

5, 63 cm

3

3 2,54 + 5,63 = 8, 17 cm

Volume rongga udara: Va

=

10,55-8,17

=

3 2, 38 cm

Derajat kejenuhan: Vw s = --Vw + V

a

2,54 2,54 + 2,38

= 0,52

=

52%

Contoh soal1.2: Diketahui lapisan tanah beserta nilai-nilai Tabel Cl.l.

n,

G5, dan w seperti yang ditunjukkan dalam

(a) Gambarkan diagram tegangan yang menggambarkan distribusi tegangan di dalam tiap-tiap lapisan tanah, bila muka air tanah terletak pada kedalaman 1 1 m dan lapisan tanah lempung di atas muka air tanah dianggap tidak jenuh. (b) Gambarkan diagram tegangannya bila muka air tanah terletak 2 m di bawah permuka an.

7

Teknik Fondasi 1

Tabel C1.1 Kedalaman (m)

Jenis tanah

n

Gs

w(%)

0,0-2,0

Pasir

0,35

2,65

5

2,0 - 6,0

Lanau

0,38

2,68

18

6,0 - 13,0

Lempung

0,42

2,69

27

Penyelesaian: Berat volume basah: y h

= G Yw (1-n) ( 1 + w) , = (1 - n) ( G .- 1) yw 1

Berat volume terendam: y' Pasir

: Yh

Lanau

:

Yh

=

2,65 X 1 X ( I-0,35) (1 + 0,05) = 1,81 t!m

=

2,68 X I X (I -0,38) (1 + 0,18) = 1,96 t!m

y ' = (1 -0,38) (2,68 -I) x 1 = 1,04 t!m : Yh = 2,69 X 1 X ( I-0,42) (I + 0,27)

Lempung

y'

=

(I -0,42) (2,69 -I) x 1

=

2

'Lyz (t/m )

0 ,0

0,0

2,0

I,8I X 2 = 3,62

6,0

3,62 + ( 4x I,96) = 1I,46

11,0

II,46 + (5 X I,98)

13,0

21,36 + (2 X 0,98) = 23,32

=

2I,36

(b) Muka air tanah pada kedalaman 2 m. 3 'Lyz (t/ m )

Kedalaman (m)

0,0

0,0

2,0

2 X I,8I = 3,62

6,0

3,62 + ( 4 X I,04)

13,0

7,78 + (7 X 0,98) = 14,64

=

7,78

3

3 3

1,98 t/m

3

0,98 t!m

(a) Muka air tanah pada kedalaman 11 m. Kedalaman (m)

=

3


8

Nilai-nilai tegangan yang diperoleh pada dua kondisi muka air tanahnya, kemudian digambarkan pada Gambar C1.1. ( a)

(b)

O,O m

2,0 m

6,0 m

lempung 11,0 m

13,0 m

GambarC1.1

(a) Muka air tanah pada z = 11 m (b) Muka air tanah pada z = 2 m

Contoh soal 1. 3: Lapisan tanah pasir dengan tebal H = 3,50 m, kerapatan relatif Dr 20%, emin = 0,39, dan 0,92. Setelah dipadatkan kerapatan relatifnya menjadi 80%. Berapakah penurunan tanah setelah dipadatkan. =

emaks

=

Penyelesaian: Dari Persamaan (1.15), dapat diperoleh persamaan angka pori kondisi di lapangan:

(1) Kondisi awal (Dr = 20%):

= 0,92 -0,20(0,92-0, 39)

(2) Setelah dipadatkan (Dr e2

=

=

=

0,81

80%):

0, 92 -0,80(0,92 -0, 39) = 0,50

9

Teknik Fondasi 1

It,.h rongga : ... .. .:'.

..

.

·.

:

.

rongga

.. . .

..

h

butiran

. . .

butiran

..

·.

..

.

..

GambarC1.2 Bila volume butiran V5 dianggap 1 , e pori sama dengan angka porinya. Dari Gambar C1.2: D.h

e,- e2

0,81 - 0,50

h

1 + e1

1 + 0,81

=

=

Vv/V5

=

Vv atau dengan kata lain volume rongga

0'17

Penurunan di lapangan ( !1H ) , dinyatakan oleh persamaan: !1H

11h

H

h

Jadi, penurunan setelah pemadatan: !1H

1.1.3

:::: 0, 1 7

X 3,50 = 0,6 m

Analisis Ukuran Butiran

Di alam, tanah berisi berbagai macam ukuran butiran, dari yang terbesar sampai yang terkecil. Dalam Gambar 1.2, disajikan pembagian nama jenis tanah didasarkan pada ukur an butirannya menurut USDA, ASTM, MIT, dan International Nomenclature. Pembagian nama jenis tanah, umumnya dapat dibagi menjadi sebagai berikut: (a) Batuan, adalah butiran yang berdiameter lebih besar dari 3 inci. (b) Kerikil adalah butiran yang tinggal dalam saringan berdiameter 2 mm (nomor 10). (c) Pasir adalah butiran yang tinggal dalam saringan berdiameter lubang 0,075 mm (nomor 200). (d) Lanau dan lempung adalah butiran yang lolos saringan berdiameter lubang 0,075 mm (nomor 200). Variasi ukuran butiran tanah dan proporsi distribusinya dapat merupakan indikator yang sangat berguna untuk mengetahui perilaku tanah dalam mendukung beban fondasi. Sebagai contoh, jika tanah terdiri dari berbagai macam ukuran.butiran, !Uaka tanah tersebut akan lebih padat d_an stabil daripada tanah yang terdiri dari butiran-butiran yang seragam. Karena tanah yang berisjberbagai tnacam'ukuran butiran mempunyai sifat-sifat yang baik, maka tanah ini disebut bergradasi-baik (well-graded).�Sebaliknya, tanah yang tE�rdiri cfari sedi kit variasi ukuran butiran, kurang dapat mendukung beban dengan baik. Tanah ini di-

10


sebut tanah bergradasi-buruk (poorly-graded), yang umumnya sangat sulit dipadatkan, ter utama saat kering. Pasir laut umumnya bergradasi buruk dan tak dapat dipadatkan de ngan baik, sehingga tak dapat mendukung beban yang besar. Tanah derigan ukuran butiran yang seragam juga bergradasi buruk.

2,0 mm 1,0

Bureau of Soils USDA

-�1 l

0,5

kerikil

0,25

��-s_a�-

0,1

_ halus

0,002 mm

0,05

sanga1 halus

lanau

0,005

0,075 ASTM

pasir halus

06

2 0 mm

MIT nomen clature

kasar

Mnga1 kasar

I

02

sedang pasir

I

1 I I

2,0 mm 1,0

Inter national nomen clature

lempung

pasir

kasar

0,2

0,5

sedang

pasir

lanau

01

halus

I

0 05

kasar

I

sedang lanau

haius

0,006

0 02

kasar

ha!us

I

I

lanau

Mo

0 0006

0 002

0 006

kasar

lempung koloidal

lempung

0 06

ha!us

0,001

kasar

sedang lempung

kasar

I

I

ha Ius

0,0002 mm

0,0006

0 002

halus

I

0 0002 mm

halus

lempung

I

Mnga1 halus

Gambar 1 .2 Klasifikasi butiran menurut sistem USDA, ASTM, M IT, International Nomenclature.

Di laboratorium, untuk mengetahui proporsi distribusi butiran, dilakukan analisis sa ringan dan pengujian sedimentasi atau pengujian hi drometer. Contoh hasil pengujian ter sebut disajikan dalam Gambar 1.3. Dalam analisis butiran, 010 yang disebut ukuran efektif (effective size), didefinisikan sebagai berat butiran total yang mempunyai diameter butiran lebih kecil dari ukuran butiran tertentu. 010 0,5 mm, artinya 10% dari berat butiran total berdiameter kurang dari 0,5 mm. Dengan cara yang sama, 03o dan 06o didefinisikan se perti cara tersebut. Kemiringan dan bentuk umum dari kurva distribusi butiran dapat dinyatakan oleh koe fisien keseragaman (Cu) dan koefisien gradasi (Cc), yang diberikan menurut persamaan: =

c

c

c

( 1.19) u

(D60) (DIO)

( 1.20)

Untuk pasir, tanah bergradasi baik jika 1 4. Kerikil bergradasi baik, jika 1 6. Bila persyaratan Cc telah terpenuhi, dan nilai Cu > 15, maka tanah termasuk bergradasi sangat baik.

11

Teknik Fondasi 1

'

100 90

\. ..,.,... \/ \ \ \ \

80

� e...

70

0

60

c:

"'

:2

!!!

50

.0 Q)

40

c: Q)

30

Q) c..

20

:g

"' .!!!

I!!

10

......

......

�

').

Gradasi baik .-1'

060 = 2 mm 030 = 0,07 010 = 0,001 mm i '

0 10

'""

I I I

........,

Ill I I

I

I

Gradasi buruk 06o.= 0,14 mm 03o = 0,09 mm 010 = 0,053 mm

\ \

\

......

......_ ,_

�

I

0.1

---

r-.

f-.

0.01

� I

I

0.001

Ukuran butiran (mm) Gambar 1.3 Distribusi ukuran butir tanah

Distribusi ukuran butiran tanah berbutir kasar ditentukan dari analisis saringan. Ukur an saringan terkecil, umumnya, dipakai saringan nom or 200 standar Amerika, a tau ukuran diameter lubang 0,075 mm. Karena ukuran ini sangat dekat dengan batas ukuran butiran lanau dan pasir, maka saringan nomor 200 sering dipakai untuk memisahkan antara mate rial berbutir kasar dan yang berbutir halus ketika hanya dipakai analisis saringan saja. Bu tiran-butiran yang lolos saringan nomo� 200 diuji dengan cara sedimentasi atau hidrometer.

1.1.4

Kua t Geser

Kuat geser tanah dan batuan dapat dinyatakan dalam persamaan Coulomb: s = c+

( cr- u)

tg

( 1.21)

dengan s tahanan geser atau kuat geser tanah c kohesi cr tegangan total . u tekanan air pori . sudut gesek dalam tanah

12

sering disebut tanah granuler, tanah tak kohesif atau tanah non-kohesif. Sebaliknya, tanah yang banyak mengandung butiran halus, seperti: lempung, lanau, dan koloid, sering disebut ta nah berbutir ha/us atau tanah kohesif.

(a) Tanah Granuler Tanah ini mempunyai tahanan geser yang berupa gesekan. Tahanan gesernya merupakan fungsi dari tegangan normal. Jika tegangan normal besar, tahanan geser juga membesar. Pada Gambar 1 .4, diperlihatkan bahwa kuat geser tanah granuler bertambah secara lang sung dengan kenaikan tegangan normal. Tegangan normal adalah tegangan yang bekerja tegak lurus pada bidang gesernya. Jika tanah granuler kering dan tegangan normalnya nol, tahanan gesernya juga nol. Bila tanahnya basah, kemungkinan tanah ini dapat mempunyai kohesi yang lemah. Namun kohesi tersebut tidak boleh diperhitungkan sebagai bagian dari kuat geser tanah hila dipakai dalam perancangan fondasi. s

S= crtglj>

cr Gambar 1.4

Kuat geser tanah granuler.

(b) Tanah Kohesif Jika beban diterapkan pada tanah kohesif yang jenuh, maka pertama kali beban tersebut akan didukung oleh tekanan air dalam rongga pori tanahnya. Pada kondisi ini, butiran butiran lempung tidak dapat mendekat satu sama lain untuk mengembangkan tahanan geser selama air pori di dalam rongga pori tidak keluar meninggalkan rongga tersebut. Karena rongga pori tanah lempung sangat kecil, keluarnya air pori meninggalkan rongga pori memerlukan waktu yang lama. Jika sesudah waktu yang lama setelah air dalam rongga pori berkurang, butiran-butiran lempung dapat mendekat satu sama lain sehingga tahanan gesek tanahnya berkembang. Masalah ini tak dijumpai pada tanah granuler yang rongga porinya relatif besar, karena sewaktu beban diterapkan, air langsung keluar dari rongga pori dan butiran dapat mendekat satu sama lain yang mengakibatkan tahanan geseknya langsung berkembang. Dalam tanah kohesif, untuk memperoleh nilai kuat gesernya, penting untuk mengetahui besar tekanan air pori dalam tiap tahap pengujian. Jika pengujian kuat geser, misalnya pe-

13

Teknik Fondasi 1

ngujian triaksial, dilakukan pada tekanan keliling (cr3) yang berbeda dengan tanpa mem berikan waktu untuk keluarnya air pori meninggalkan tanahnya (kondisi tanpa-drainase, undrained), maka pada setiap pengujian, untuk contoh tanah yang 'identik a tau sama, akan diperoleh tegangan-tegangan utama efektif ( cr1' dan cr {) yang sama, Demikian pula, nilai beda tegangan saat runtuh (!J.cr = cr1 -cr3) juga akan sama (cr1 adalah tegangan utama 1 mayor dan cr3 adalah tegangan utama minor). Pada kondisi ini hanya akan diperoleh nilai kohesi tanpa-drainase (cu), dengan

s

�] Gambar 1.5

Kuat geser tanah kohesif.

Namun, jika pada saat pembebanan, air pori diberi waktu untuk meninggalkan tanah nya (kondisi dengan-drainase, drained), terdapat kemungkinan butiran-butiran mendekat satu sama lain dan kuat geser lempungnya bertambah. Hal ini diperlihatkan dalam Cam bar 1.5 dengan garis membentuk sudut

(c) Pengujian Kuat Geser Terdapat beberapa cara pengujian di mana kuat geser tanah dapat diukur, antara lain: pengujian geser-langsung (direct shear test), pengujian triaksial, pengujian tekan-bebas (un confined compression test), dan pengujian geser baling-baling (vane shear test). Gambar ske matis dari alat-alat pengujian tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.6. Penjelasan dari masing-masing pengujian dalam memperoleh parameter kuat geser tanahnya dapat di pelajari dalam buku Mekanika Tanah I (Hary Christady Hardiyatmo, 1992).

14

Sifat-sifat teknis tanah dan batuan beban vertikal pelat beban

(a)

(b)

gaya normal

lubang ventilasi udara

kotak geser batu tembus air ':ili:.'i'i1'1t-tt- membran karet

contoh tanah

'-F,o,�-tt-cH- contoh benda uji

tanah ke pengukuran tekanan pori

ke peralatan tegangan sel (c)

(_) torsi

(d)

batang baja

T

_l Gambar

1.1.5

1.6

f--d----1

Metode pengujian kuat geser tanah. (a) Pengujian geser langsung (b) Pengujian triaksial (c) Pengujian tekan-bebas (d) Pengujian geser baling-baling

Permeabilitas

Kondisi aliran air di dalam tanah diperlihatkan dalam Gambar 1 .7. Menurut Darcy (1856), kecepatan aliran air di dalam tanah dinyatakan oleh persamaan: V = ki

dengan v

k

kecepatan rembesan koefisien permeabilitas /:;.hi L gradien hidrolik selisih tinggi energi total panjang lintasan aliran =

/::;.h

L

( 1.22)

.'

15

Teknik Fondasi 1

Gambar 1. 7

Rembesan di dalam tanah.

Nilai k yang mempunyai satuan yang sama dengan kecepatan v, terutama bergantung pada macam bahan lolos air yang dilalui, berat volume dan kekentalan airnya. Umumnya, nilai k bertambah j ika ukuran rongga tanah bertambah. Jadi, nilai k bertambah jika besar butiran tanah bertambah. Selain itu, bentuk ruang pori juga mempengaruhi nilai permea bilitasnya. Hazen memberikan hubungan nilai k sebagai berikut: ( 1.23)

dengan 010 dalam satuan cm. Telah diamati bahwa nilai k tanah granuler mendekati sama dengan kuadrat nilai angka porinya (e), atau: ( 1.24)

Kecepatan air merembes dalam tanah sebenarnya adalah rositas tanah.

v5

=

v/n, dengan n adalah po

Permeabilitas tanah bergantung pada ukuran butiran tanah. Karena butiran tanah lem pung berukuran kecil, kemampuan meloloskan air juga kecil. Dalam praktek, lempung dianggap sebagai lapisan yang tak lolos air atau kedap air, karena pada kenyataannya per meabilitasnya lebih kecil daripada beton. Tanah granuler merupakan tanah dengan perme abilitas yang relatif besar hingga sering digunakan sebagai bahan filter. Namun, akibat permeabilitas yang besar, tanah ini menyulitkan pekerjaan galian tanah fondasi yang dipengaruhi air tanah, karena tebing galian menjadi mudah longsor. Lagi pula, aliran yang terlalu cepat dapat merusak struktur tanah dengan menimbulkan rongga-rongga yang dapat mengakibatkan penurunan fondasi. Pengujian permeabilitas dapat dilakukan di lapangan maupun di laboratorium.

r


16

1.1.6

Tegangan Efektif

Tegangan-tegangan yang bekerja di dalam tanah atau batuan jenuh yang terendam air da pat dibagi menjadi dua macam: (1) Tegangan-tegangan yang dikirimkan dari butiran yang satu ke butiran yang lain yang disebut tekanan intergranuler atau tegangan efektif. (2) Tegangan-tegangan yang bekerja di dalam air, yang mengisi rongga pori, disebut tekanan pori atau tegangan netral. Perubahan-perubahan volume dan tahanan gesek tanah atau batuan hanya dapat terjadi bila terjadi perubahan tegangan efektif. Pada Gambar 1.8 disajikan suatu bejana yang berisi tanah dan air yang dihubungkan dengan tabung air yang bisa diatur letak permukaan airnya. Pada kedudukan (a), tinggi permukaan air di dalam tabung dibuat lebih tinggi sebesar f:..h dari muka air dalam bejana yang berisi tanah (Gambar 1.8a). Tekanan air pori pada titik A dinyatakan oleh persamaan: ( 1.25)

Tegangan efektif adalah selisih antara tegangan total dan tekanan air pori (u). Pada titik A atau pada dasar contoh tanah, tegangan efektif: a'= hlyw+zysat - ( f:..h +hl+z) yw ( 1 .26)

dengan Yw adalah berat volume air dan Y adalah berat volume tanah jenuh. Karena tam sat bahan tekanan air ke bawah akibat kecepatan aliran air sangat kecil, maka tekanan akibat kecepatan air merembes di dalam pori-pori tanah diabaikan. Pada titik B yang terletak pada kedalaman z8, persamaan tegangan efektif d inyatakan oleh: ( 1.27a)

atau ( 1.27b)

dengan i

=

f:..h/ z, adalah gradien hidrolik.

Dari Persamaan (1.27), dapat dilihat bahwa terdapat suatu nilai di mana a' = 0, yaitu saat tanah dalam kedudukan mengapung atau kehilangan beratnya. Pada kedudukan ini, y'= iyw D. Nilai iyw = D, adalah gaya rembesan per satuan volume tanah. Pada kedudukan cr' 0 , nilai gradien hidrolik kritis (ic) dinyatakan dalam persamaan: =

=

i

= c

y'

G -1

Yw

I +· e

s

Untuk tanah pasir, nilai ic berkisar antara 0,8 sampai 1,3.

( 1.28)

17

Teknik Fondasi 1

(a)

;,,

yw

(b)

F--

�-Zi�----�(�h�1� h1Yw+ Z"fut

(c)

..

\ filter

Area diarsir

=

tegangan efektif

Gambar 1.8

Tegangan efektif.

Sifat-sifat teknis tanah dan bat uan

18

Pada kedudukan (b), tinggi air pada tabung dibuat sam a dengan pada bejana yang berisi tanah (Gambar l.Bb). Karena itu, pada keadaan ini tak ada aliran air yang lewat rongga porinya. Tegangan total di titik A, dapat dinyatakan oleh persamaan:· ( 1.29)

Tegangan efektif pad a titik A, adalah cr'

=

=

cr- u z

=

h1 yw+zysa - (h1 t

(Ysat- Yw )

+

z) Yw (1.30a)

= zy'

Pada titik B, tegangan efektif dinyatakan oleh: cr '

=

z8y'

( 1.30b)

Dapat dilihat bahwa tekanan intergranuler atau tegangan efektif tak tergantung dari kedala man air h1. Kondisi tegangan tersebut disajikan dalam bentuk diagram tegangan di sebelah kiri. Pada kedudukan (c), tinggi air dalam tabung diubah menjadi lebih rendah sebesar t:..h di bawah air dalam bejana yang berisi tanah (Gambar l.Bc). Pada keadaan ini, terdapat aliran air yang arahnya ke bawah yang menambah tegangan efektif tanahnya. Tegangan efektif pada titik A, dinyatakan oleh persamaan: (1.3la)

Jika

f:..h

=

(h1

+

z),

= hlyw+zysa t

(1.3lb)

Untuk titik B, ( 1.32)

1.1.7

Sifat-sifat Tek nis Tanah

Di bawah ini diberikan penjelasan secara umum dari sifat-sifat teknis berbagai jenis tanah.

(a) Tanah Granuler Tanah-tanah granuler, seperti pasir, kerikil, batuan, dan campurannya, umumnya mempu nyai sifat-sifat teknis yang sangat baik. Sifat-sifat teknis tanah tersebut, antara lain: (1) Merupakan material yang baik untuk mendukung bangunan dan jalan, karena mem punyai daya dukung yang tinggi dan penurunannya kecil asalkan tanahnya relatif padat. Penurunan terjadi segera sesudah penerapan beban. Jika dipengaruhi getaran pada frekuensi tinggi, penurunan yang besar dapat terjadi pada tanah yang tak padat.

Teknik Fondasi 1

19

(2) Merupakan material yang baik untuk tanah urug pada dinding penahan tanah, struk tur bawah tanah, dan lain-lain, karena menghasilkan tekananJateral yang kecil. Mudah dipadatkan dan merupakan material drainase yang baik. (3) Tanah yang baik untuk timbunan, karena mempunyai kuat geser yang tinggi. (4) Bila tak dicampur dengan material kohesif, tak dapat digunakan sebagai material untuk tanggul, bendungan, kolam, dan lain-lain, karena permeabilitasnya besar. Galian pada tanah granuler yang terendam air memerlukan penanganan air yang baik. Kerapatan relatif. Kuat geser dan kompresibilitas tanah granuler tergantung dari kepadat an butiran yang biasanya dinyatakan dalam kerapatan relatif (Dr). Jika tanah granuler di pakai sebagai bahan timbunan, kepadatannya dinyatakan dalam persentase kepadatan atau kepadatan relatif (Re) · Tanah yang mewakili kondisi lapangan, diuji di laboratorium un tuk ditentukan berat volume maksimumnya dengan alat pengujian pemadatan tertentu. Dalam praktek, kerapatan relatif dapat ditentukan dari pengujian penetrasi, seperti alat pengujian penetrasi standar (SPT). Bentuk dan ukuran butiran. Hal lain yang penting mengenai tanah granuler adalah bentuk dan ukuran butirannya. Semakin besar dan kasar permukaan butiran, semakin besar kuat gesernya. Di bawah pengaruh gaya geser, butiran yang kecil mudah sekali menggelinding, sedang pada butiran yang besar pengaruh geseran akan memasak satu sama lain. De1nikian pula mengenai gradasinya, jika gradasi semakin baik, semakin besar kuat gesernya. Daya dukung. Kerikil adalah material granuler yang dalam endapan aluvial biasanya ber campur dengan pasir. Kerikil dan pasir dalam kepadatan sedang atau besar mempunyai daya dukung yang tinggi. Kerikil yang terlalu padat akan menyulitkan pemancangan fon dasi tiang. Jika penetrasi ke dalam lapisan kerikil disyaratkan, maka diperlukan tiang dari baja. Kerikil berpasir yang lembab dan terletak di atas muka air tanah mempunyai sedikit kohesi, karena itu tebing galian fondasi dapat dibuat tegak, asalkan dicegah dari erosi aki bat aliran air. Pekerjaan pemompaan akan menelan biaya besar bila dasar galian pada lapisan kerikil terletak di bawah muka air tanah. Namun, air tanah pada kerikil berpasir dapat diturunkan dengan hanya menggunakan pompa kapasitas sedang. Tanah pasir yang juga merupakan material granuler, mempunyai daya dukung dan kompresibilitas yang sama seperti kerikil. Namun, jika tidak padat, nilai daya dukung di izinkan menjadi rendah oleh persyaratan besarnya penurunan.

(b) Tanah Kohesif Tanah kohesif, seperti: lempung, lempung berlanau, lempung berpasir atau berkerikil sebagian besar butiran tanahnya terdiri dari butiran halus. Kuat geser tanah jenis ini di tentukan terutama dari kohesinya. Tanah-tanah kohesif, umumnya, mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: (1) (2) (3) (4) (5) (6)

Kuat geser rendah. Bila basah bersifat plastis dan mudah mampat. Menyusut bila kering dan mengembang bila basah. Berkurang kuat gesernya bila kadar air bertambah. Berkurang kuat gesernya bila struktur tanahnya terganggu. Berubah volumenya dengan bertambahnya waktu akibat rangkak (creep) pada beban yang konstan.


20

(7) Merupakan material kedap air. (8) Material yang jelek untuk tanah urug karena menghasilkan teka!).an lateral yang tinggi. Untuk pekerjaan-pekerjaan tertentu, sifat-sifat tanah kohesif yang perlu ditentukan ada lah kadar air, berat volume dan angka pori, kuat geser, plastisitas, konsistensi, sensitivitas, kompresibilitas, dan sifat kembang susut. Kuat geser. Untuk analisis stabilitas fondasi pada tinjauan jangka pendek, kuat geser tanah lempung diperoleh dari pengujian triaksial, pengujian tekan-bebas di laboratorium dan pengujian geser baling-baling di laboratorium atau di lapangan. Untuk pekerjaan fondasi pada tanah lempung jenuh yang tak mengandung retakan atau butiran kasar, umumnya, lebih sering dipakai pengujian tekan-bebas, kecuali untuk pekerjaan-pekerjaan yang besar, yang memerlukan penyelidikan yang teliti. Pada kondisi ini pengujian kuat geser yang lain juga dilakukan. Pada pengujian tekan-bebas, kuat geser tanah lempung dianalisis pada kondisi q> = 0 , di mana nilai kuat geser tanah dinyatakan dalam p ersamaan: ( 1.33)

dengan qu adalah tekanan aksial maksimum pada pengujian atau sering disebut kuat geser tekan-bebas (unconfined compression strength). Jika kuat geser tanah lempung pada kondisi tanpa-drainase ditentukan dari pengujian tri aksial, maka pengujian dilakukan dengan penerapan tegangan keliling atau tekanan sam ping (cr3) tertentu, dan kemudian digeser pada katup drainase tertutup . Selanjutnya, kuat geser tanpa-drainase ditentukan dengan menggunakan persamaan: ( 1.34)

dengan er 1 = tegangan utama mayor dan cr3 = tegangan utama minor = tekanan keliling contoh tanah saat diuji. Contoh hasil pengujian triaksial disajikan dalam Gambar 1.9.

s

pengujian tekan-bebas lingkaran Mohr pada pengujian triaksial tanpa drainase

'"" c"

1

I

/

I

cr3

Gambar 1.9

=

0

cr3

cr1

cr1

Contoh hasil pengujian triaksial pada kondisi tanpa-drainase dan pengujian tekan-bebas.

21

Teknik Fondasi 1

Plastisitas dan konsistensi. Salah satu karakteristik tanah berbutir halus yang kohesif adalah plastisitas. Yaitu kemampuan butiran untuk tetap melek.at satu sama lain. Batas batas keplastisan tanah bergantung pada sejarah terjadinya dan komposisi mineral yang dikandungnya. Dalam pekerjaan fondasi, tiga nilai kadar air yang memberikan indikasi sangat berguna untuk memperkirakan perilaku tanah berbutir halus adalah kadar air (w) di tempat peker jaan fondasi, dan 2 batas konsistensi, yaitu batas cair (LL) dan batas plastis (PL). Hal ini mem berikan sesuatu yartg penting dalam kaitannya dengan stabilitas tanah. Untuk mendefinisikan plastisitas tanah kohesif, diperlukan kedudukan fisik tanah terse but pada kadar air tertentu yang disebut konsistensi. Konsistensi tanah kohesif pada kondisi alamnya dinyatakan dalam istilah lunak, sedang, kaku, dan keras. Konsistensi tanah lempung tak-terganggu dari lapangan dapat dikaitkan dengan nilai kuat geser tekan-bebas (qu)· Tabel 1.1 menyajikan hubungan antara konsistensi, identifikasi dan nilai qu yang diperoleh dari pengujian tekan-bebas tersebut. Atterberg (1911) memberikan cara dengan membagi kedudukan fisik tanah lempung pada kadar air tertentu, dengan kadar air pada kedudukan padat, semipadat, plastis, dan cair (Gambar 1.10). Masing-masing kedudukan kadar airnya dipisahkan oleh batas susut, batas plastis, dan batas cair. Tabel 1.1 Hubungan antara konsistensi, identifikasi, dan kuat geser tekan-bebas (qu) (Peck dkk., 1953) Konsistensi tanah

Identifikasi di lapangan

lempung

Dengan mudah ditemhus heherapa inci dengan kepalan tangan

Sangat lunak '•

Lunak

Sedans

·

: .�

:.i!��

(l F

:

.

.

;i'l

k

Sangat kaku

Melekuk hila ditekan dengan kuku ihu jari

·.

. r P .

'· .

Dengart kesulitan,melel�ukbila ditekan dengan kuku ibu jari

0,25

0,25-0,5

Qapat ditemhus. heherapa inci pac;ia :, ke�\latan sedang dengan ihu jari Mele �k hila ditekan dengan ihu jari, tapi dengan kekuatan hesar

2 (kg/ cm )

<

Dengart mudah ditemhus heherapa inci dengan ihu jari

Kaku

;,·Ke.nq

;: :

·.

;}��

qu

0,5-1,0 \

1,0-2,0 2,0-4,0

>4

Batas cair (LL) adalah nilai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan plastis. Pada keadaan ini, butiran-butiran tersehar dan didukung oleh air. Jika kadar air berkurang, misalnya akibat dikeringkan, perubahan volume yang terjadi adalah akibat berkurangnya air. Jadi, hilangnya kandungan air sama dengan pengurangan volume. Pada Gambar 1.10,


22

hal ini digambarkan sebagai garis lurus miring terhadap horizontal. Jika kadar air berku rang terus, butiran-butiran menjadi mendekat satu sama lain sampai mencapai kedudukan pada

batas plastis (PL), yaitu kadar air tanah pada kedudukan antara plastis dan semipadat.

Pada pengurangan kadar air selanjutnya, terdapat suatu batas di mana pada pengurangan kadar air, butiran-butiran tak dapat lagi mendekat satu sama lain dan volume tanah tak berubah, dan kemudian, tanah menjadi retak-retak. Pada kedudukan ini, tanah lempung berubah warnanya. Kadar air pada kedudukan ini disebut

batas susut (SL), yaitu kadar air

di mana pengurangan kadar air selanjutnya tak mengakibatkan perubahan volume tanah.

Gambar 1.10 Batas-batas Atterberg dan hubungan volume terhadap kadar air.

Penentuan batas-batas plastisitas antara lain berguna untuk membedakan kemungkinan dua tanah yang mempunyai gradasi yang sama namun mempunyai sifat yang berbeda. Jika nilai PL dan LL bertambah, diperkirakan butiran tanah semakin halus. Selain itu, telah diketahui bahwa terdapat hubungan antara· PI atau LI dengan kuat geser

tanpa-drainase

(undrained strength). Selisih antara LL dan PL disebut

indeks plastisitas (PI) atau PI= LL-PL

(1.35)

Indeks plastisitas menyatakan interval kadar air di mana tanah tetap dalam kondisi plastis,

PI tinggi, maka PI rendah, hal ini terdapat pada keba

dan juga menyatakan jumlah relatif partikel lempung dalam tanah. Jika tanah banyak mengandung butiran lempung. Jika

nyakan tanah lanau, sedikit pengurangan kadar air mengakibatkan tanah menjadi kering. Sebaliknya, bila kadar air sedikit bertambah, tanah menjadi cair. Hubungan kadar air di lapangan terhadap LL dan PL juga memperlihatkan jumlah pe ngurangan kadar air yang berakibat tanah kehilangan sifat plastis, sehingga tanah menjadi basah sama sekali atau cair, ataupun tanah menjadi kering atau tidak plastis lagi. Umum nya, tanah berbutir halus di lapangan dengan kadar air yang mendekati nilai LL-nya akan

23

Teknik Fondasi 1

lebih lunak daripada tanah dengan kadar air yang mendekati PL-nya. Pada umumnya, ka dar air tanah lempung, pada kondisi alamnya, terletak dalam interval plastis. Lanau kasar mempunyai batas-batas konsistensi rendah, sedang tanah pasir tak mem punyai PI atau mempunyai tapi kecil, sehingga dalam praktek dianggap sama dengan nol. Tanah dengan platisitas tinggi selalu menandakan karakteristik tanah yang tidak baik, karena sering menimbulkan hal-hal tak diinginkan, seperti: penurunan fondasi yang ber lebihan, gerakan dinding penahanan tanah, keruntuhan lereng, dan lain-lainnya. Interpretasi batas-batas plastis dan batas cair secara mudah dapat dilakukan dengan bantuan diagram Casagrande (Gambar 1.11). Dalam Gambar 1.11, ordinat menyatakan nilai indeks plastisitas (PI) dan absis menyatakan besar batas cair (LL) untuk tanah-tanah yang anorganik (tak organik). Pada perancangan fondasi, tanah-tanah organik sebaiknya dihindari dan disingkirkan. Tanah organik ini, umumnya dapat diidentifikasi dengan war na yang gelap dan dari baunya, terutama bila dipanaskan. 60

50,_

CH

40

Cl

30

1 0-

/sf:· '

,..., '

0

{'SC'

0

,. ..., ', ...... ' I

10

�

20

V V

I

V�� .

�

"

,..,�".

'

��

I

,JH

M/

L

30

\.:'

· �J> \>'·

/

20

V

40

50

60

70

80

90

Batas cair

Gambar 1. 11

100

(LL%)

Diagram plas tisitas Casagrande yang disederhanakan, untuk tanah-tanah kohesif anorganik (dari Cassie, 1968 dan Peck dkk., 1953)

Diagram Casagrande sangat membantu dalam memisah-misahkan klasifikasi tanah kohesif secara lebih tepat. Untuk tanah anorganik, semua jenis tanah yang bila dip lot pad a gambar tersebut terletak di atas garis A, maka termasuk lempung. Dan bila terletak di bawah garis tersebut, maka merupakan lanau. Tanah-tanah anorganik dikategorikan ber kompresibilitas rendah, sedang, atau tinggi bergantung pada nilai batas cairnya (LL). Pada Gambar 1.11, arti notasi-notasi yang diberikan adalah sebagai berikut: lempung plastisitas tinggi CH lempung plastisitas sedang Cl lempung plastisitas rendah CL


24

MH

lanau plastisitas tinggi

MI

lanau plastisitas sedang

ML

lanau plastisitas rendah

se

pasir berlempung

SF

pasir halus

dengan se dan SF, biasanya, berada pada daerah yang diarsir dengan kandungan material yang kurang dari 50% berat totalnya berdiameter lebih kecil dari 0,1 mm. Indeks cair

(LI) didefinisikan sebagai: !

t

dengan wN adalah kadar air pada kondisi alamnya. Bila tanah mempunyai wN yang kurang

PL, LI akan bernilai negatif. Jika kadar air bertambah dari kedudukan kadar air PL menuju ke kadar air pada kedudukan LL, nilai LI bertambah dari 0 sampai 1 . Demikian pula, jika kadar air tanahnya lebih besar daripada LL, maka LI lebih

daripada

pada kedudukan besar 1.

Sensitivitas. Tanah-tanah kohesif sering kehilangan sebagian dari kuat gesernya bila su sunan tanahnya terganggu. Kehilangan kuat geser akibat gangguan susunan tanah pada

sensitivitas. Sensitivitas didefinisikan tanpa-drainase dalam kondisi terganggu terhadap kuat

kadar air yang tetap ini dinyatakan dalam istilah sebagai nilai banding kuat geser geser

tanpa-drainase yang sudah berubah dari susunan tanah aslinya, pada kadar air yang

sama. Sensitivitas tanah kohesif dapat dikelompokkan seperti yang disajikan dalam Tabel 1.2. Tabel 1.2 Sensitivitas tanah lempung

Sensitivitas

Macam

1

Lempung tak sensitif

1 -2

Lempung sensitif n?ndah

2-4

Lempung sensitif sedang

4-8

Lempung sensitif

>8

Lempung ekstra sensitif

> 16

Quick clay

Kompresibilitas. Bila tanah berbutir halus yang jenuh air dibebani, tanah akan terkompresi, dan karena permeabilitas tanah ini kecil, pengurangan volume tanah memerlukan waktu lama, yaitu waktu yang dibutuhkan oleh air pori untuk meninggalkan lapisan tertekan hingga tekanan air porinya dalam keseimbangan dengan tekanan akibat kedudukan air tanahnya. Pengurangan volume tanah akibat pembebanan ini akan mengakibatkan penu-

Ttknik Fqndiasi 1

25

nman tanah. Proses kebalikannya juga dapat terjadi, yaitu bila bebannya dikurangi atau dilepaskan, lempung akan mengembang dan permukaan tanah akan naik. Dalam beberapa

hal, kasus-kasus tersebut dapat mempengaruhi stabilitas fondasi. Sifat kompresibilitas atau sifat mudah mampat tanah kohesif tergantung dari sejarah geologi tanahnya, apakah tanah tersebut terkonsolidasi normal (normally consolidated) atau terkonsolidasi berlebilum (overconsolidated). Pada beban yang sama, tanah terkonsolidasi normal

akan mengalami penurunan lebih besar daripada tanah yang terkonsolidasi berlebihan. Unt� mengetahui kompresibilitas tanah kohesif maka perlu dilakukan pengujian kon solidasi. Gambar skematis alat lersebut disajikan dalam Gambar 1.12. Penjelasan mengenai pengujian konsolidasi dapat dilihat pada buku Mekanika Tanah diyatmo,

2 (Hary Christady Har

1994)

contoh tanah

batu !embus a1r

Gambar 1.12 A/atp9flgujian konsoliciBsl.

Kembang-susut. Beberapa tanah lempung �kan mengembang bila kadar air bertambah dan menyusut bila kering. Dalam hal tertentu, bangunan dapat mengalami penurunan akibat penyusutan d<,in pengembangan tanah yang berJebihan. Fondasi pada tanah yang mudah mengembang sering �embutuhkan perancangan yang khusus. Sifat mudah mengembang dan menyusut tanah lempung dapat dikarakteristikkan dari batas plastis (PL) dan iodeks plastisitas

(PI) yang tinggi.

Daya dukung. Perilaku tanah lempung dalam mendukung beban fondasi sangat bergan tung pada sejarah geologi, kadar air, dan kandungan mineralnya. Tanah lempung dinyata kan sebagai lunak, sedang, atau kaku, tergantung dari

kadar airnya seperti yang

dinyatakan dalam konsistensi. Pada waktu kering, tanah ini dapat sangat ker.as dan me nyusut yang diSertai retakan. Waktu basah, kuat geser akan turun dah·lemp"ung menjadi '

mengembang.

26


Jenis lempung yang kaku sampai keras, hanya mengalami penurunan konsolidasi yang kecil di bawah tekanan yang relatif besar. Jika dalam lapisan tanah ipi terdapat lensa-lensa pasir dan kerikil, perancangan fondasi harus memperhitungkan variasi daya dukung dan penurunan pada lokasi tertentu.

(c) Tanah-tanah Lanau dan Loess Lanau adalah material yang butiran-butirannya lolos saringan nomor 200. Peck, dkk. (1953) membagi tanah ini menjadi 2 kategori, yaitu lanau yang dikarakteristikkan sebagai tepung batu yang tak berkohesi dan tak plastis, dan lanau yang bersifat plastis. Sifat-sifat teknis lanau tepung batu lebih cenderung mendekati sifat pasir halus. D isebabkan oleh butirannya yang halus, lanau mempunyai sifat-sifat yang tak diingini, seperti: (1) Kuat geser rendah, segera sesudah penerapan beban. (2) Kapilaritas tinggi. (3) Permeabilitas rendah. (4) Kerapatan relatif rendah dan sulit dipadatkan. Lanau aluvial, umumnya, banyak mengandung air dan berkonsistensi lunak. Tanah ini merepotkan bila digali, karena akan selalu longsor. Sebagai pendukung fondasi, lanau merupakan tanah pendukung yang lemah dengan kapilaritas tinggi. Tanah ini biasanya tidak plastis dan kuat gesernya rendah bila kering. Fondasi yang terletak pada tanah ini harus dirancang dengan sangat hati-hati. Loess adalah material lanau yang diendapkan oleh angin dengan diameter butiran kira

kira 0,06 mm. Partikel-partikelnya, biasanya mempunyai rekatan karena adanya kalsium karbonat. Akibat dari pengaruh proses pembentukannya, sifat tanah ini sangat berbeda de ngan lanau. Karakteristik loess umumnya merupakan endapan yang tak padat dengan berat 3 volume kira-kira 1,04 t/m . Bila mengandung material pengikat (lempung atau kapur), pada kondisi kering, tanah ini mempunyai daya dukung sedang sampai tinggi. Akibat pen jenuhan, loess kehilangan sifat rekatnya, dan dapat mengalami penurunan yang tinggi. Loess bisa digali pada tebing yang mendekati vertikal.

(d) Tanah Organik Sembarang tanah yang mengandung bahan organik, yang mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah, disebut tanah organik. Bahan-bahan organik dapat terdiri dari sisa tumbuh-tumbuh an atau binatang. Jumlah bahan organik dinyatakan dalam istilah kadar organik, yaitu nilai banding antara berat bahan organik terhadap contoh tanah yang kering oven. Berat bahan organik dapat ditentukan dengan memanaskan contoh tanah untuk membakar bahan organiknya (McFarland, 1959). Tanah dalam kondisi alamnya dapat mengandung bahan organik. Biasanya, pada per sentase bahan organik yang relatif rendah (kira-kira 2%), tanah mempunyai karakteristik yang tak menguntungkan. Tanah dengan kandungan bahan organik yang tinggi mempu nyai kuat geser rendah, mudah mampat, bersifat asam, dan sifat-sifat lain yang dapat merusak material bangunan. Oleh karena itu, tanah organik sebaiknya tak digunakan untuk mendukung fondasi. Gambut (peat) merupakan material organik yang jelek untuk mendukung fondasi, karena sangat mudah mampat. Fondasi harus diletakkan sampai mencapai tanah yang baik, yang terletak di bawah tanah tersebut.

27

Teknik Fondasi 1

1.1.8

Klasifikasi Tanah

Berbagai usaha telah dilakukan untuk memperoleh klasifikasi umum yang dapat mem bantu dalam memprediksi perilaku tanah ketika mengalami pembebanan. Metode-metode yang telah dibuat didasarkan pada pengalaman-pengalaman yang diperoleh dalam peran cangan fondasi dan riset-riset. Dari sini, fondasi yang ditinjau menurut klasifikasi tertentu dapat diprediksi perilakunya. Yaitu, didasarkan pada pengalaman di lokasi lain, narnun memiliki tipe tanah yang sama. Dalam perancangan fondasi, klasifikasi tanah berguna sebagai petunjuk awal dalarn memprediksi kelakuan tanah. Dari beberapa sistem klasifikasi tanah yang telah diusulkan, dalam buku ini hanya diberikan sistem klasifikasi Unified. Dalam sistem klasifikasi ter sebut, secara garis besar tanah dibagi dalam 2 kelompok: kelompok tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus yang didasarkan material yang lolos saringan nomor

200 (0,075

mm). Huruf pertama pada pemberian nama kelompoknya, adalah merupakan singkatan dari jenis-jenis tanah berikut: kerikil (gravel)

G S

pasir (sand)

M

lanau (silt, huruf M singkatan dari MO, bahasa Skandinavia)

C

Jempung (clay)

0

organik

Pt

gambut (peat)

Huruf-huruf kedua dari klasifikasi dinyatakan dalam istilah-istilah:

W

gradasi baik (well graded)

P

gradasi buruk (poor graded)

L

plastisitas rendah (low plasticity)

H

plastisitas tinggi (high plasticity)

Sistem klasifikasi Unified, dapat dilihat pada Tabel 1.3.

Contoh soal 1.4: Contoh-contoh tanah kohesif yang diambil dari beberapa lokasi pekerjaan, diperlihatkan dalam Tabel C1.2. Pada tabel tersebut, kadar air rata-rata di lapangan yang ditunjukkan dalam kolom

2 diambil dari beberapa contoh tanah. Nilai angka pori pada kondisi kadar air

di lapangan diberikan dalam kolom 3, bersama-sama dengan angka pori yang diarnbil pada saat contoh pada kedudukan batas cair dan batas plastis. Perhatikan, pada tanah 2, nilai

PL bervariasi menurut kedalaman contohnya, yaitu semakin dalarn, nilainya semakin

mengecil. Nilai G5 dapat dianggap sama dengan

2,65.

Bagaimana komentar yang dapat

diberikan?

Penyelesaian: Pada saat tanah jenuh (S

e

=

=

1) berlaku:

wG5 atau w = e/G5

Bila kadar air di lapangan (wN), kurang dari nilai w = e/G5, maka tanah dalam kondisi tak

jenuh. Sebaliknya, j ika nilai WN lebih besar daripada nilai tersebut, berarti tanah di lapang an dalam kondisi jenuh.

N 00

Tabel 1.3 Klasifikasi tanah sistem Unified Simbol Kelompok

Divisi Utama

�E

.: e

U") ,. ,.._

·v; ...

-

.!:: �

·:;
E E

"' ,_

0

8

0 .0 N

0 c: c: ... Cl>

"'

·

Kerikil bersihatau (sedikit tak ada butiran halus)

.e O :.s e � c: .., -

eo c:

Kerikil gradasi baik dan campuran pasir·kerikil. sedikit atau tidak me ngandung butiran halus.

GW

..

I

Nama Jenis

Kerikil gradasi buruk dan campuran pasir-kerikil, sedikit atau tidak me ngandung butiran halus.

GP

"' "'

eo ·;:

# ::I � :;

�� .. .. "" -

Kerikil banyak kandungan bu· tiran halus

I

GM

Kerikil berlanau, campuran kerikil pasir·lanau

I

GC

Kerikil berlempung, campuran kerikil· pasir-lempung

�2

��

-� += c:

�� .<:

.CO

�� g

cn o ·u;

:§ �o �"' � �� -� �= -o ·c «� ... -

0

:si :;; "' _: _

�� ...

� .,

.,_ ...... o ::!. .,

Pasir bersih (sedikit atau tak ada butiran halus)

I _

SW

...

.

.!! 3 � ·5; If :

Pasir banyak kandungan bittiran _halus

=

>

4

)2 ( Dao antara 1 dan 3 o10 x Dso

� �g

:.c: - N • � ;Jl. . "' N O .: - c:

Batas-batas Anerberg di bawah garis A atau PI < 4

� �-�

Batas-batas -Atterberg di atas garis A atau PI > 7

� -� :i

"' "' "'

Bila batas Aner· berg berada dida� rah arsir dari dia gram plastisitas, maka dipakai dobel simbol

Pasir gradasi baik, pasir berkerikil, sedikit atau tidak mengandung butiran halus.

;g cn s _ 5i u. 3i# (IJ N -� 0 -a e .r =- �- -1 �

Dso Cu = - > 6· Dw . (030)2 Cc = � antai'a 1 dan 3 D1o >c; 060

Pasir gradasi buruk, pasir berkerikil, sedikit atau tidak mengandung butiran halus.

.., g cn !:!. .8 N" :i §

TKiak m�menuhi kedua kriteria untuk SW

I

SP

I

SM

Pasir bertanau, camputan pasir· lanau

I

se

Pasir bertanau, camputan pasir· lempung ·

"i: ...

-a o ,: <= .co c:

Cc

Dso D,o

.,

CD 0.,: �

"'

=

Tidak memenuhi kedua kriteria untuk GW

o cn � c:

Cu

•

... .... .,

"'

·c ... "'

Krlteria Klasitikasl

L _ J_

.:.._

_: • .,_ ·E

· · u -;; !... �U')

__

g cn �

B i,g e

a·i� i

. ;e a·

- -

Batas-batas Atterberg di bawah garis A atau PI < <4 8ati5-batas Anerberg ell atas ga"' A atau. PI > 7

�

- -

·

t

(/)

Bila b&tas Aner-• berg betada didae· rah arsii dari dia· gram · ptastlsitas, maka dipakai. dob8 . sinlbol . ,

:1

'5;

�
'5; �

�<;; · £' ;:;

, ;:-

� ;:; i5 ;: , ;:;

� �

;;;.: 'rj

§

E' E .,

l:; e g r,N

--

- -.

�

------ -

LJnau dan lempuno ba� cair 50% atau : kurano

"' "' "' "'

;� ::I

:e "'

Q> -

- --

- .- =-- - - - - f:anau tak orgarlik dan ·pasir �ngat halus, serbuk bat!lan atau 114Sir halus bettanau atau, berlempung ·. . ·

- - - -

. ML

l:empung tak oroinik dengan ptaSnsi tas rendah sampai sedan9. lempung berkerikil, lempuno berpasir: lem· PIIRO bettanau, tempung kurus (' Lean clays')

CL

I

--

0 c: c: "' CO c: ·.:::

.E S2 ca o ..:: -

T

•'

�....

Lanau dan lempung batas cair > 50%

"' :"' J! .c "'

� ot

, I

.

OL

Linau organi� dan lempuno bertanau organik dengan plastisitas rendah

MH

lanau tak organik atau pasir ·halus diatomae, lanau etastis.

CH --

t- :1!

OH Tanah dengan kadar organik tinggi

PT

Lempung tak organik dengan plastisi· tas tinggi, lempung gemuk ('fat 1

clays')

Lempuno organik dengan ptastisitas sedang sampai tinoiJi Gambut ('peat'), dan tanah lain dengan kandungan organik titlggl

-

l ..

. ·,

�r-------�---� Doalllm ....:... ..... ._.._ loldoi ...... _

· t .JQSGr ==-==.. ii:

i

40

__

�

- �

(':)�'""

Cl.

2H

�t .

tof . : r::: :z::z::z 0

CH

- -. .... ..- __ ...... _ ...., _ ... _

10

2Q

3Q

40

-� .

�

MH atau OH

50

�

70

110

90

100

Batas Cair Ll (%) GariS A: PI

=

0,73 (Ll - 20)

Manual untuk identilikasi secara visual dapat dilihat di Designation 0·2488

�TM

�


30 Tanah 1 :

Nilai L L = 28% ; PL = 25%, maka PI = LL - PL = 3%. Nilai PI sangat renaah, kemungkinan besar tanahnya adalah lanau dengan sedikit kohesif. Kadar air di lapangan wN = 21%, lebih kecil dari w = e/G5 = 0,63/2,65 = 0,24 = 24%, maka tanah di lapangan dalam kondisi tak jenuh dengan kadar air di lapangan lebih rendah daripada PL (karena kadar air pada batas plastis PL = 0,66/2,65 = 25%)

Tabel C1.2 '

No

Kadar air rata-rata

( wN% )

Angl
LL

PL

PI

PL

(%)

(%)

(%)

w

. LL

Komentar

1

21

0,63

0,73

0,66

28

25

?

?

2

38

1,05

' 1,40

?

52

Bervariasi 36-26

?

?

3

21

0 56

1,00

?

38

?

25

?

4

?

0,?2

0,49

?

19

?

30

35

0,95

0,85

62

?

?

5

,

1,65

.

.

Nampak sebagai pasir halus Nampak sebagai lempung plastisitas tinggi

Tanah 2: Nilai wN = 38%, sedikit lebih besar daripada PL maksimum = 36%, jadi tanah dalam keadaan p lastis. Dari nilai LL = 52% dan PI yang berkisar antara (52 - 36)% = 16% dan (52 26)% = 26%, menurut grafik plastisitas (Gambar 1.11), tanah termasuk lanau anorganik berkompresibilitas tinggi Qika tanahnya anorganik). Dari variasi PI yang bertambah dengan kedalamannya, dapat diperkirakan kuat geser tanah ini bertambah jika kedalaman bertambah. Yaitu, dengan mengingat korelasi antara kuat geser tanpa-drainase dan PI, cu/p0' = 0,11 + 0,0037(PI), yang disarankan oleh Skempton (1957) (dengan p0' = tekanan overburden efektif).

Tanah 3:

LL = 38 dan PI = 25, maka nilai PL = (38 - 25)% = 13%.

Dari nilai-nilai LL dan PI, menurut Gambar 1.11 maka diperkirakan tanah termasuk lempung anorganik berplastisitas sedang. Nilai kadar air di lapangan wN = 21%, jadi tanah masih dalam daerah plastis. Dari angka pori e = 0,56, maka tanah dalam kondisi jenuh, karena w = 0,56/2,65 = 21% = wN.

Tanah 4:

Dari LL = 19% dan PI = 30%, sedangkan dari kenampakan mata tanah adalah pasir halus, hasil-hasil pengujian laboratorium tersebut harus ditinjau kembali, karena tanah pasir tidak akan mempunyai PI = 30%.

1-

Teknik Fondasi 1

;1

31

""

Tanah di lapangan mungkin dalam kondisi sangat basah, karena WN e/G5 0,52/2,65 19,6% > LL = 19%. Jadi, tanah di lapangan pada kedudukan kadar air yang melebihi batas cairnya. =

=

=

Tanah 5: Dari angka pori pada kedudukan batas plastis e = 0,85 wG5, diperoleh nilai kadar air pada batas plastis PL = 0,85/2,65 32%. Kadar air di lapangan WN = 35%, lebih besar dari nilai batas plastisnya, m aka tanah dalam kondisi plastis. =

=

PI = LL - PL = (62 - 32)% = 30%. Kalau nilai-nilai PI dan LL diplot pada grafik plastisitas, maka akan jatuh di dekat batas antara lanau kompresibilitas tinggi dan lempung plastisitas tinggi. Untuk perancangan fondasi, maka perlu dilakukan pengujian konsolidasi. Contoh soal 1.5: Hasil-hasil analisis ukuran butiran dari 5 tipe tanah yang disertai dengan klasifikasi tanah nya, diberikan dalam Gambar C1 .3. Bagaimana interpretasi yang dapat diberikan dari ma sing-masing kurvanya?

kerikil

kasar

100 90

� ..

� c::

= ·s

.t:J

80 70

lP

40

c:: lP

30

.. s

i

'\

1\. '\.

1\. "

20 10 0 10

lanau halus

sedang

1-o..

1--.

"

.

r--...

""'

"

'\ .se

60 50

�

I

pasir

T

GP '-! t

---

' I I I I I

1"-

'

halus

E .!!

CH- ! -�

�

I

i'..

1

,.....;;;:

\. ...... \.

I

sedang

kasar

Cl) c::

a

� '

i'-.

�F .

T"--

I

-

L

� I

0.1

-

I ...,_....

"

......

� 0.01

-

t-'-1-. 0.001

ukuran butiran (mm)

GambarC1.3 Penyelesaian: (a) Tanah SC: Kurva ini memperlihatkan tanah dengan kira-kira 25 persen berupa kerikil. Kurvanya ba nyak berada pada daerah pasir dengan sedikit kandungan lanau (kira-kira 6%) dan kan-

S ifat-sifat teknis tanah dan batuan

32

dungan lempung 15%. Campuran pasir dan lempung yang demikian dapat saling mengikat dan dapat dipadatkan dengan baik.

(b) Tanah CH: Terdiri dari material lempung sebanyak 60%. Pada umumnya, jika butiran tanah semakin halus, kurvanya akan semakin ke kanan. Walaupun 40% lebih kasar dari butiran lempung, tanah nampak bersifat sebagai tanah lempung. Pada kenyataannya, tanah dengan 30% lebih berupa butiran lempung, diharapkan berperilaku seperti lempung. Karena konsen trasi butiran halusnya tinggi, maka tanah ini berplastisitas tinggi. (c) Tanah ML: Kira-kira 70% dari material ini berada pada daerah pasir, terutama pada daerah pasir halus. Material sisanya adalah ukuran lanau. Tanah ini dapat dikatakan sebagai pasir berlanau atau pasir halus berlanau, karena kurva tercuram pada bagian pasir halus. (d) Tanah SF: Tanah ini berada pada interval pasir dan lanau. Kira-kira 60% terdiri dari pasir halus, lanau, dan lempung, dengan kira-kira setengah dari 60% ini berupa lempung. Tanah ini berupa pasir yang banyak mengandung butiran halus, jadi dapat dinyatakan sebagai pasir berlem pung . . (e) Tanah GP: Kira-kira 75% dari berat material terdiri dari butiran yang lebih besar 6 mm. Kurvanya menurun tajam, menandakan banyaknya butiran berukuran lebih besar dari 6 mm. Se baliknya, pada kurva selanjutnya, kemiringan kurva kelihatan landai yang berarti ke kurangan butiran-butiran pada ukuran tersebut. Tanah ini termasuk tanah berbutir kasar dan dapat dinyatakan sebagai kerikil berpasir. 1.2 B atuan Batuan, dalam kondisi alam, terbentuk dari butiran-butiran yang terikat oleh kohesi yang kuat. Tiga kelompok batuan yang terdapat di kulit bumi, adalah: batuan igneous, batuan se dimen, dan batuan metamorf. Batuan igneous merupakan batuan primer yang terbentuk dari pembekuan magma, atau dari rekristalisasi dari batuan lama oleh panas dan tekanan yang sangat tinggi sehingga membuatnya menjadi cair dan kemudian membeku kembali. Batuan sedimen merupakan batuan yang dihasilkan dari pengendapan sisa-sisa tumbuh tumbuhan dan binatang, dan dari material-material yang terbentuk oleh pembusukan secara fisik maupun kimia dari batuan-batuan asalnya. Batuan metamorf merupakan batuan igneous atau batuan sedimen yang telah berubah sifatnya oleh akibat tekanan yang tinggi atau oleh akibat lain yang berlangsung secara kimia maupun fisik.

1.2.1

Sif at-sifat Teknis Batuan

Sifat-sifat teknis batuan, dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut:

(1) Struktur dan tekstur (texture). Struktur batu dapat berupa batuan masif, padat, dan ber pori (banyak mengandung pori). Tekstur batuan digambarkan sebagai berbutir kasar dan berbutir halus. (2) Kandungan mineral. Batu terbentuk dari satu atau beberapa macam mineral-mineral

Teknik Fondasi 1

33

yang masing-masing mempunyai perbedaan dalam hal kekvatan dan kekerasannya. Mineral-mineral dapat menjadikan batuan menjadi kuat atau mudah pecah dalam menahan geseran dan atau momen lentur.

(3) Sambungan (joint), bidang lapisan (bedding plane), dan foliation. Sambungan-sambungan yang terdapat pada hampir semua tipe batuan mungkin terbuka dan nampak oleh mata, atau tertutup dan tak dapat dilihat dengan jelas. Bidang lapisan adalah batas an tara lapisan-lapisan batuan sedimen. Foliation adalah karakteristik beherapa hatuan metamorf yang struktur mineralnya tersusun dalam pelat-pelat yang sejajar. Ketiga macam bentuk-bentuk di atas mengurangi kekuatan batuan. (4) Kondisi cuaca. Mineral-mineral pembentuk batuan dapat herubah bentuknya oleh pe ngaruh cuara, haik oleh reaksi kimia ataupun fisik. Zona yang dipengaruhi perubahan cuaca mungkin di dekat permukaan atau sampai pada kedalaman tertentu yang kadang-kadang tertutup oleh pembentukan hatuan yang lain. (5) Sementasi atau rekatan. Kumpulan mineral dapat mempunyai rekatan yang lemah atau kuat pada semharang tipe batuan. Bahkan dapat terjadi batuan masif yang keras dapat mempunyai kohesi yang kecil atau mempunyai rekatan yang lemah di antara hutiran nya. Sifat-sifat teknis batuan, secara umum, adalah sehagai berikut: Batuan igneous (granit, basalt, dan lain-lain):

(1) Mempunyai karakteristik material yang baik, keras, padat, dan herkualitas haik hila digunakan sebagai material bangunan. (2) Daya dukung tinggi, sehingga sangat baik untuk mendukung fondasi hangunan. Batuan metamorf (gneiss, schist, marble, dan lain-lain):

(1) Merupakan material yang keras dan kuat, dan han�pir tidak terpengaruh oleh perubah an cuaca. (2) Kuat geser tergantung dari samhungan-sambungan, lapisan-lapisan dan patahan dalam batuannya. (3) Mengandung lapisan-lapisan lemah di antara lapisan-lapisan yang keras. Batuan sedimen (batu kapur, batu pasir, dan serpih):

Batu kapur: (1) Kekuatan batu kapur bervariasi dari lunak sampai keras, tergantung dari macamnya. Kuat gesernya terganti.mg dari tekstur batuannya. �tuan kapur yang herpori hanyak mempunyai kuat geser yang rendah. Sebaliknya, batuan yang padat mempunyai kuat geser yang tinggi. (2) Butiran-butiran batu kapur biasanya terekat hersama-sama dengan material lempung dan kekuatan rekatan berkurang hila terkena pengaruh air. (3) Batu kapur umumnya mengandung retakan, lubang-lubang mungkin kosong atau dapat terisi oleh tanah berbutir halus. (4) Batu kapur dapat mengandung lapisan tipis batu pasir. Lapisan ini lehih mudah melo loskan air dan kadang-kadang lebih lemah daripada batu kapurnya.


34

Batu pasir: ( 1 ) Kekuatan batu pasir bergantung pada derajat rekatan dan tipe material rekatnya. (2) Mempunyai daya tahan yang umumnya proporsional dengan kekuatannya. (3) Sambungan-sambungan umumnya berjarak agak besar. Serpih: (1) Kekuatan serpih bervariasi. Serpih lunak dapat tergaruk dengan pemukul atau dapat digali dengan alat berat tanpa menggunakan bahan peledak. Sedang serpih yang keras harus digali dengan menggunakan bahan peledak. (2) Serpih mempunyai struktur berlapis dengan jarak dekat dan cenderung sangat mudah terpisah di sepanjang bidang lapisannya. Ketika basah, kuat geser pada batas lapisan nya sangat rendah. (3) Serpih sering menjadi lunak atau menjadi lempung a tau lanau tak padat sesudah teren dam air dalam beberapa hari. Contoh tanah harus diuji sesudah pergantian dari keadaan terendam dan kering. 1.2.2

Daya Dukung

Pada pekerjaan fondasi, material batuan merupakan lapisan pendukung yang baik, dan dapat mendukung beban yang besar bila di bawahnya tak terletak lapisan tanah lunak. Bila lapisan sangat tebal, pada beban yang besar masih dibutuhkan pemeriksaan adanya retak an-retakan, patahan, dan kemiringannya. Bila batuan berbentuk bongkahan-bongkahan besar tak beraturan, penyelidikan yang teliti harus dilakukan bila di atasnya akan diletak kan fondasi dengan beban yang besar. Karena, bila terdapat lapisan lunak, bongkahan batu dapat terguling, hingga membahayakan bangunan. Bongkahan batu yang berada dalam lapisan lunak akan menyulitkan pemancangan tiang, dan dapat menyebabkan masalah pada tahanan ujung tiangnya. Daya dukung batuan ditentukan dari pengujian desak pada contoh batu yang diperoleh dari pengeboran. Contoh batuan harus tak mengandung re takan atau kerusakan lainnya.

-

J'� �

2

PENYELIDIKAN TANAH

2.1 Pendahuluan Penyelidikan tanah di lapangan dibutuhkan untuk data perancangan fondasi bangunan bangunan, seperti: bangunan gedung, dinding penahan tanah, bendungan, jalan, dermaga, dan lain-lain. Bergantung pada maksud dan tujuannya, penyelidikan dapat dilakukan de ngan cara-cara menggali lubang-cobaan (trial-pit), pengeboran, dan pengujian langsung di lapangan (in-situ test). Dari data yang diperoleh, sifat-sifat teknis tanah dipelajari, kemudi an digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam menganalisis daya dukung dan penu runan. Tuntutan ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari besarnya beban bangunan, ting kat keamanan yang diinginkan, kondisi lapisan tanah, dan dana yang tersedia untuk pe nyelidikan. Oleh karena itu, untuk bangunan-bangunan sederhana atau ringan, kadang kadang tidak dibutuhkan penyelidikan tanah, karena kondisi tanahnya dapat diketahui berdasarkan pengalaman setempat. Tujuan penyelidikan tanah, antara lain:

(1 ) (2) (3) (4)

Menentukan daya dukung tanah menurut tipe fondasi yang dipilih. Menentukan tipe dan kedalaman fondasi. Untuk mengetahui posisi muka air tanah. Untuk meramalkan besarnya penurunan.

(5) Menentukan besarnya tekanan tanah terhadap d\.nding penahan tanah atau pangkal jembatan.

(6) Menyelidiki keamanan suatu struktur bila penyelidikan dilakukan pada bangunan yang telah ada sebelumnya.

(7) Pada proyek jalan raya dan irigasi, penyelidikan tanah berguna untuk menentukan letak-letak saluran, gorong-gorong, penentuan lokasi dan macam bahan timbunan.

2.2 Cara Penyelidikan

g

Informasi kondisi tanah dasar fondasi, dapat diperoleh den an cara menggali lubang se cara langsung di permukaan tanah yang disebut lubang-cobaan (trial-pit), maupun dengan cara pengeboran tanah. Penyelidikan mendetail dengan pengeboran tanah yang diikuti dengan pengujian-pengujian

,gJ, laboratorium dan atau di lapangan, selalu dilakukan untuk

penyelidikan tanah pada proyek-proyek besar, se'perti: gedung bertingka.t tinggi, jembatan, bendungan, bangunan-bangunan industri, dan lain-lainnya.

Penyelidikan tanah biasanya terdiri 3 tahap, yaitu: pengeboran atau penggalian lubang cobaan, pengambilan contoh tanah (sampling), dan pengujian contoh tanahnya. Pengujian contoh tanah ini dapat dilakukan di laboratorium atau di lapangan.

Pengambilan contoh tanah dilakukan pada setiap jarak kedalaman 0,75-1,5 meter de-

Penyelidikan tanah

36

ngan cara menekan tabung contoh (sampler) secara hati-hati (terutama untuk contoh tak ter ganggu) yang dipasang pada ujung bawah batang bornya. Pada waktu pengeboran dilaku kan, contoh tanah dapat diperiksa di dalam pipa bor yang ditarik ke luar. Jika pada tahap ini ditemui perubahan jenis tanah, kedalaman perubahan jenis tanah dan kedalamannya dicatat, dan kemudian, contoh tanah tambahan diambil. Pada lapisan-lapisan yang diang gap penting untuk diketahui karakteristik tanahnya, kadang-kadang pengambilan contoh kontinu (continuous sampling) diperlukan. Bila pengeboran dilakukan pada lapisan batuan, contoh inti batu (rock core) diambil dengan alat bor putar (rotary drill). Kedalaman muka air tanah harus diperiksa dengan teliti. Kesalahan data muka air tanah dapat mempersulit pelaksanaan pembangunan fondasi, dan dapat mengakibatkan kesalah an analisis stabilitasnya.

2.3 Alat-alat Penyelidikan Tanah Data hasil-hasil penyelidikan tanah dapat memberikan gambaran tentang kondisi-kondisi lapisan dan sifat-sifat fisik tanah dalam arah vertikal. Berdasarkan data ini, perancang di tuntut untuk menggambar profil lapisan tanah dengan cara menginterpolasi data dari tiap tiap lubang bornya. Penggambaran pembagian lapisan tanah, didasarkan pada lapisan lapisan yang mengandung material-material yang secara pendekatan mempunyai sifat sifat yang sama. Terdapat beberapa cara penyelidikan yang berguna mengetahui kondisi lapisan tanah dan sifat-sifat teknisnya.

(a) Lubang-cobaan (Trial-pit) Cara ini memungkinkan untuk mengetahui kondisi lapisan dengan teliti. Dan pula, hila perlu dapat mengambil contoh tanah tak terganggu (undisturbed sample) pada lapisan lapisan yang dikehendaki.

lapisan 1

lapisan 2 lapisan 3

tempat penampung co"ntoh tanah Gambar 2.1 Pemeriksaan tanah dengan cara lubang-cobaan.

Teknik Fondasi 1

37

Penyelidikan dilakukan dengan cara menggali tanah permukaa� secara langsung (Gam bar 2.1). Ukuran lubang paling tidak kira-kira 0,6 cm x 1,25 cm, yaitu untuk memungkin kan orang menggali di dalamnya. Kedalaman galian dapat bervariasi bergantung pada kondisi tanah, sedemikian rupa hingga informasi dari kondisi lapisannya cukup mewakili. Cara ini menguntungkan, karena selain memungkinkan untuk mengidentifikasi tanah secara langsung, dapat pula mengetahui dengan jelas kepadatan dan kondisi air tanah di lapangan. Pada tanah pasir yang terendam air, pekerjaan pembuatan lubang-cobaan akan banyak mengalami kesulitan, karena tebing galian sering longsor. Untuk pekerjaan-pekerjaan penimbunan tanah, cara lubang-cobaan sangat berguna untuk mengetahui angka pori dan kondisi lapisan tanah jelek yang mungkin ditemui pada lokasi tempat pengambilan tanah urugan (borrow-area). Kecuali itu, cara ini juga sangat berguna pada penyelidikan tanah untuk fondasi bangunan yang ringan, seperti: bangunan gedung, tangki, dinding penahan tanah dan jalan raya. Perlu diperhatikan, bahwa lubang-cobaan harus tidak dibuat pada tempat-tempat din cling atau kolom akan diletakkan. Karena, jika kedalaman lubang-cobaan lebih dalam dari kedalaman dasar fondasi, maka tanah urug yang ditimbunkan untuk mencapai elevasi kedalaman dasar fondasi yang dibutuhkan, dapat mengurangi kekuatan tanah dasar galiannya. Karena itu, lubang-cobaan sebaiknya dilakukan di dekat titik-titik yang dipertim bangkan penting.

(b) Bor Tangan (Hand Auger) Cara ini termasuk yang paling sederhana dalam pembuatan lubang di dalam tanah dengan menggunakan alat bor. Alat bor seperti pada Gambar 2.2a, hanya dapat digunakan bila tanah mempunyai kohesi yang cukup, sehingga lubang bor dapat tetap stabil di sepanjang lubangnya. Karena itu, alat ini tak dapat digunakan pada pasir yang terendam air. Karena penembusan mata bor terbatas pada kekuatan tangan yang memutarnya, tanah harus tidak mengandung batu atau lapisan keras lainnya. Umumnya, bor tangan dapat menembus sampai lebih dari 10 m. Alat ini sering digunakan dalam penyelidikan tanah untuk proyek proyek jalan raya, jalan kereta api dan lapangan terbang, di mana kedalaman lubang yang dibutuhkan hanya berkisar pada kedalaman 4 m. Untuk pembuatan lubang yang lebih dalam pada tanah kohesif, bor ulir dapat digunakan (Gambar 2.2b).

(a)

(b) Gambar 2.2 Bor tangan.

Penyelidikan tanah

38

(c) Bor Cuci (Wash Boring) Pada cara ini, pengeboran tanah dilakukan dengan cara menyemprotkan air sambil me mutar-mutar pipa selubung (casing) untuk memudahkan penembusan ujung mata bor (Gambar 2.3). Tanah yang diambil berupa contoh terganggu (disturbed) yang terangkut ke luar bersama aliran air. Tanah-tanah yang keluar dari lubang bor diidentifikasi secara kasar. Pengambilan contoh tanah dilakukan secara kering dengan mengganti ujung mata bor de ngan tabung contoh. Cara ini tidak mengganggu tanah di bawah mata bor. Oleh karena itu, contoh tanahnya termasuk contoh tak terganggu (undisturbed sample). Metode bor cuci tak dapat digunakan jika tanah mengandung batu-batu besar.

tali

pompa untuk menyemprotkan air

pengerek

- pipa selubung diputar-putar

- "pipa dalam" untuk menyemprotkan air

mala bor diganti dengan

�- tabung contoh pada pengambilan contoh tanah Gambar 2.3 Pengujian dengan cara bar cuci.

(d) Penyelidikan dengan Pencucian (Wash Probing) Penyelidikan ini digunakan untuk mengetahui kedalaman pertemuan antara tanah lunak dan tanah keras atau padat. Caranya, air yang bertekanan tinggi dilewatkan melalui pipa yang digerak-gerakkan ke atas dan ke bawah pada lubang yang tak dilindungi pipa (Gam bar 2.4) . Cara ini dilakukan untuk penyelidikan tanah di pelabuhan dan penentuan lapisan tanah di bawah dasar sungai, yang dimaksudkan untuk menentukan kedalaman pasir atau lanau yang terletak di atas lapisan keras atau batu. Hal tersebut terutama digunakan dalam pekerjaan pemancangan dan pengerukan.

Teknik Fondasi 1

39

pipa untuk pengerek

pipa digerak-gerakkan ke atas dan ke bawah

Gambar 2.4 Penyelidikan dengan cara pencucian tanah.

(e) Bor Putar (R otary Dri ll) Penyelidikan tanah dengan menggunakan bor putar (Gambar 2.5a) dapat dilakukan pada semua jenis tanah. Alat bor putar dapat menembus lapisan tanah keras atau batu sampai kedalaman lebih dari 40 m. Alat ini dapat digunakan pada lapisan tanah keras, batu, tanah lempung dan bahkan pada tanah pasir. Pengeboran inti dilakukan jika pengeboran menembus lapisan batu, dan bila pada pe nyelidikannya diinginkan untuk memperoleh contoh inti kon tinu (continuous core sample). Putaran batang bor menekan ujung mata bor. Tabung inti luar berputar bersama-sama ba tang bor, dan menekan ke lapisan keras atau batu di bawahnya. Mata bor dipasang pada ujung alat pengebornya. Putaran mata bor membentuk gerusan yang berbentuk cincin. Contoh inti batu masuk ke bagian tengah mata bor dan sekaligus masuk ke tabung inti dalam, yang dibuat tak ikut berputar. Selama pengeboran, air disirkulasikan lewat batang bornya yang berlubang. Contoh bentuk mata bor dari tipe double-tube core barrel, disajikan dalam Gambar 2.5b. Pengeboran dapat dilakukan dengan tanpa menggunakan pipa selubung (casing) . Jika lubang bor cenderung akan longsor, dilakukan pengeboran yang disertai dengan peng gunaan cairan kental dari bahan lempung vulkanik tiksotropik dan afr. Cairan ini berfungsi menahan sisi lubang bor dan menutup pori-pori tanah yang lolos air di sekeliling lubang bor.

Penyelidikan tanah

40

kabel

saluran air

tabung dalam

silinder penggerak penggerak putaran -

pengangkat inti

-------..�......... ...... silinder hidrolik

, , ,. .. , ,b, . pipa bor

. ., r l � r

�

..

->

pemotong inti

i

----J.- .r__J

(b)

J

galian penampung air

mala bor Gambar 2.5 (a) Gambar skematis afat b or putar. (b) Double-tube core barrel.

2.4 Alat-alat Pengambilan Contoh Tanah Macam-macam contoh tanah yang harus diperoleh dari pengeboran bergantung pada mak sud penyelidikannya. Untuk identifikasi serta penentuan sifat-sifat teknis tanah, dibutuh kan contoh tanah yang mewakili. Dari sini, kemudian ditentukan nilai-nilai kuat geser, batas-batas Atterberg, berat volume, kandungan karbonat, dan kandungan material organiknya. Contoh tanah diambil dari pengeboran dengan cara memasang tabung contoh (sampler) pada ujung bor di kedalaman yang berbeda-beda. Pada contoh tanah yang tidak rusak su sunan tanahnya atau sedikit sekali derajat ketergangguannya, maka contoh tersebut dina makan contoh tak terganggu (undisturbed sample). Karakteristik tegangan-regangan tanah harus diambil dari contoh tanah tak terganggu. Dalam praktek, sangat sulit diperoleh contoh tanah yang benar-benar tak terganggu, walaupun penanganan contohnya sudah sangat hati-hati . Gangguan contoh ini sering

41

Teknik Fondasi 1

mempengaruhi hasil-hasil pengujian laboratorium. Penyebab gangguan contoh yang di ambil dari dalam tanah dengan cara pengeboran, antara lain: (1) Perubahan kondisi tegangan dari tempat asal. (2) Perubahan kadar air tanah dan angka pori. (3) Gangguan susunan butir tanah. (4) Perubahan kandungan bahan kimia. Penelitian oleh Hvorslev (1948) menunjukkan bahwa contoh tanah yang terbaik dapat diperoleh jika pengambilan contoh tanah dilakukan dengan cara menekan tabung dengan tidak memukulnya ke dalam tanah. Selain itu, dimensi tabung contoh harus sedemikian hingga nilai banding area (Ca) direduksi sampai minimum. Dalam hal ini, Ca dinyatakan dalam persamaan: 2 2 ( D _
dengan Dw dan De adalah diameter-diameter yang ditunjukkan dalam Gambar 2.6. Jika nilai Ca membesar, semakin besar pula tahanan penetrasi dari tabung contoh, yang dengan demikian semakin besar pula resiko kerusakan contoh tanahnya. Umumnya, nilai Ca di batasi sampai 10%. ( a)

(b) r- · - -

.- · - · - · - r-

D,

Ds

�

I

De

-

tl

I' I

De

V

Gambar 2.6 Ukuran tabung contoh.

Untuk memperkecil gesekan tanah dengan dinding bagian dalam tabung, supaya dera jat gangguan contohnya kecil, ujung tabung agak dibengkokkan ke dalam atau dilengkapi dengan alat pemotong yang diameter dalamnya lebih kecil dari diameter dalam tabung contoh (Gambar 2 6a) . Namun, hal ini juga menyebabkan akibat sampingan yang berupa pengembangan contoh setelah berada di dalam tabung. Untuk itu, Hvorslev (1949) mem batasi derajat pelonggaran contoh di dalam tabung dengan nilai banding kebebasan dala m (Cj), dengan .

Penyelidikan tanah

42

c. 1

=

D -D 5

D

c

X

100%

(2.2)

e

Nilai optimum Ci bergantung pada diameter tabung contoh, teknik operasi, dan terutama, kualitas tanahnya. Untuk tabung contoh pendek, nilai Ci adalah antara 0-0,5%, dan untuk tabung contoh panjang, Ci antara 0-1,5%. Jika ujung tabung contoh dilengkapi dengan tipe alat pemotong seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.6b, nilai banding kebebasan luar didefinisikan sebagai: D

w

-D

D

t

X

100%

t

(2.3)

Disarankan, untuk tanah tak berkohesi C1 0, dan untuk tanah berkohesi, C1 tak boleh melebihi 2% atau 3%. Untuk klasifikasi dan untuk mempelaj ari karakteristik kepadatan tanah, contoh ter ganggu (disturbed sample) dapat digunakan. Prinsip persyaratan contoh terganggu adalah bahwa contoh tersebut harus mewakili kondisi lapisan tanahnya. Hasil penyelidikan de ngan bor tangan mewakili kondisi tanah dalam kondisi terganggu. Berbagai macam tabung pengambilan contoh tanah telah dipakai hingga saat ini, bebe rapa contohnya antara lain: =

(a) Tabung Contoh Tekan Terbuka (Open Drive Sampler) Tabung contoh tekan terbuka terdiri dari tabung baja yang dilengkapi dengan alat pemotong pada ujungnya. Batang bor dihubungkan dengan ujung atas tabung contoh (Gambar 2.7). Diameter dalam tabung berkisar antara 1 00 sampai 450 m m . Pada pengambilan contoh tanahnya, tabung contoh ditekan secara dinamis atau statis oleh alat penekan.

- kepala

katup pengontrol karet

tabung contoh

Gambar

2.7 Tabung contoh tekan terbuka.

Teknik Fondasi 1

43

Tabung contoh tipe ini cocok untuk tanah berlempung. Jika d igunakan dalam tanah granuler (berbutir lepas), penahan inti (core catcher) yang berfungsi menahan contoh tanah agar tertahan dalam tabungnya harus digunakan. Akibat pengaruh pekerjaan pengeboran, tanah dasar lubang bor yang berupa lempung atau lanau sensitif, akan terganggu sampai pada kedalaman tertentu. Oleh karena itu, bila tabung tekan terbuka ditekan, bagian atas dari tabung tersebut akan terisi oleh tanah yang telah rusak susunannya. Dan, pada waktu tabung diputar untuk memotong tanahnya, pu taran akan merusakkan susunan tanah pada bagian bawah contoh. Untuk menanggulangi kerusakan contoh ini, lebih baik jika digunakan tabung contoh berpiston.

(b) Tabung Contoh Berpiston Tabung contoh berdinding tip is yang cocok digunakan untuk tanah kohesif ini, diperkenal kan oleh Hvorslev (1949). Diameter dalam tabung bervariasi dari 50-100 mm, dan panjang nya bervariasi dari 450-750 m m . Tabung yang pendek dipakai untuk tabung yang berdiameter kecil. Terdapat 2 tipe tabung contoh untuk tabung berdinding tipis, yaitu la bung berpiston mengapung dan tabung berpiston tetap. Tabung contoh berpiston cocok di gunakan untuk tanah-tanah yang sangat sensitif terhadap gangguan, seperti lempung lunak dan lempung plastis. Kecuali itu, dapat pula digunakan dalam pengambilan contoh tanah pada lubang-cobaan dan pengambilan contoh pada lubang bor yang dangkal.

kabel ke permukaan tanah penghubung ke batang bor

ffi

Ynv�<:

pipa selubung -

I'

kabel

11 Jl

permukaan tanah

rf,ry

�I J

batang penahan piston -

I"

tabun g dan piston ditekan bersama-sama

�

tabung penghubung batang contoh

- batang tetap diam untuk menahan piston

tabung ditekan untuk pengambilan contoh tabung contoh

piston

(b)

(a)

Gam bar 2.8

(a) Tabung contoh berpiston mengapung. (b) Tabung contoh berpiston tetap.

Penyelidikan tanah

44

(b. l) Tabung contoh berpiston mengapung (floating piston) Alat ini terdiri dari tabung baja tipis yang kadang-kadang dilengkapi dengan alat pemo tong pada ujungnya (Gambar 2.8a). Tabung contoh dilengkapi dengan piston yang tergan tung oleh sebuah kabel. Pada waktu tabung dimasukkan ke lubang bor hingga menyentuh dasar lubang, posisi piston mula-mula terletak pada ujung bawah tabung, agar tanah tak masuk ke dalamnya. Setelah tabung dan piston menyentuh tanah dasar, tabung contoh ditekan ke bawah sedang piston tetap di tempatnya. Untuk pengambilan contoh, tabung harus sedikit diputar (atau alat pemotong tambahan harus dipasang pada ujungnya). Ge sekan antara contoh tanah dan dinding tabung membuat contoh tanah tetap tinggal di dalam tabungnya. Pada waktu tabung contoh ditarik ke luar dan dilepas dari tangkai bor, kedua ujung tabung contoh yang telah berisi tanah tak terganggu ditutup dengan lilin, dan dibawa ke laboratorium .

(b.2) Tabung contoh berpiston tetap (fixed piston) Pada tabung contoh berpiston tetap (Gambar 2.8b), piston dapat diletakkan pada posisinya oleh sebuah batang baja yang memanjang sampai permukaan tanah. Pengambilan contoh tanah dapat dipilih pada kedalaman tertentu, di mana diperkirakan tanahnya tak ter ganggu oleh operasi pengeboran. Saat pengambilan contoh tanah, piston ditahan pada posisinya dan tabung ditekan ke bawah. Dengan cara ini, jika tanahnya lunak, tabung dapat ditekan ke bawah sampai kedalaman yang diinginkan dengan tanpa memperdalam pengeboran.

(c) Tabung Contoh Belah (Split Barrel Sampler) Tabung contoh terdiri dari tabung yang dapat dibelah menjadi dua bagian atau dipisahkan satu sama lain pada waktu mengeluarkan contoh tanahnya (Gambar 2.9). Secara keselu ruhan, bagian-bagian tabung contoh dari bawah ke atas terdiri dari: bagian pemotong pada ujung bawah, tabung yang dapat dibelah, tabung penghubung dan bagian kepala tabung. Untuk menahan contoh tanah tetap di tempatnya, pada bagian atas alat pemotong diberi katup penutup. Salah satu dari jenis tabung contoh ini, digunakan untuk pengujian pene trasi standar (SPT) . katup

kepala

tabung penghubung

tabung dapat dibelah

Gambar 2 . 9 Tabung contoh be/ah.

pemotong

Teknik Fondasi 1

45

2.5 Penanganan Contoh Tanah Hal penting yang perlu diperhatikan dalam penanganan contoh tanah adalah bahwa sete lah tabung contoh tanah diambil dari lubang bor, ujung-ujungnya harus dibersihkan dan ditutup dengan lilin. Maksudnya adalah agar contoh tanah tidak berubah kadar airnya, dan juga untuk menahan gangguan contoh tanah yang mungkin timbul dalam perjalanan ke laboratorium. Selain itu, pada tabung contoh ditempelkan label yang berisi tanggal, lokasi pengujian, nomor lubang bor, dan kedalaman contohnya. Ujung atas dan bawah ta bung contoh harus ditandai dengan benar, sehingga pada pengujian di laboratorium akan diketahui ke arah m ana contoh tanah akan dikeluarkan dari dalam tabung contohnya. Contoh tanah lempung sensitif harus dijaga dengan baik pada waktu diangkut ke labo ratorium, terutama jangan sampai terjadi getaran yang besar yang dapat merusakkan con tohnya.

2.6 Laporan Hasil Pengeboran Laporan pengeboran tanah harus dibuat jelas dan tepat. Pengawas lapangan yang mena ngani pekerjaan selain harus selalu mencatat data yang diperoleh, juga harus mencatat hal hal kecil yang berkaitan dengan pelaksanaan pekerjaan, seperti: pergantian alat dan tipenya, kedalaman lubang pada waktu mengganti alat, metode penahanan lubang bor agar tetap stabil atau penahan tebing lubang-cobaan.

n/.#IJWIMY/R tanah permukaan

pasir kasar

kerikil

pasir halus

. . :· . · · � :· ·· : .·: c: . . · : ·.1 : : .... . , .. ,... . .. • < . . . . / . . .. . . • I ... ; -'. l, i• :r=T":·· •, . .. . ' �

------------------------

lempung kaku

lempung ; dan pasir

[. ...

lempung lunak

lanau dan lempung

batuan dasar

gambut

Gambar 2 . 1 0 Contoh penggambaran simbol·simbol jenis tanah.

46

Penyelidikan tanah

Sesudah contoh tanah diuji di laboratorium, ditentukan klasifikasinya. Catatan lapangan bersama dengan hasil pengujian laboratorium tersebut dirangkum sedemikian hingga batas-batas antara m aterial yang berbeda dip lot pada elevasi yang benar, menurut skala vertikal yang ditentukan. Semua hasil-hasil pengeboran dicatat dalau hporan hasil pengeboran (atau sering di sebut boring log), yang berisi antara lain: Kedalaman lapisan tanah Elevasi permukaan titik bor, lapisan tanah dan muka air tanah. Simbol jenis tanah secara grafis. Deskripsi tanah. Posisi dan kedalaman pengambilan contoh. Disebutkan kondisi contoh terganggu atau tak terganggu. (6) Nama proyek, lokasi, tanggal, dan nama penanggung jawab pekerjaan pengeboran.

(1) (2) (3) (4) (5)

Belum ada standar yang memberikan simbol jenis tanah dalam penyajian gambar profil tanah secara vertikal. Gambar 2.10 menyajikan contoh simbol-simbol tersebut. Kebanyakan tanah terdiri dari beberapa campuran dari jenis tanah-tanah tertentu, se perti lempung berpasir, lanau berpasir, kerikil berlanau, dan sebagainya. Dalam kondisi ini, simbol-simbol dapat dikombinasikan, dengan kandungan tanah yang dbminan digambar lebih tebal atau lebih banyak. 2.7 Penyelidikan Tanah di Lapangan Jenis-jenis tanah tertentu sangat mudah sekali terganggu oleh pengaruh pengambilan con tohnya di dalam tanah. Untuk menanggulangi hal tersebut, sering dilakukan beberapa pe ngujian di lapangan secara langsung. Pengujian-pengujian tersebut, antara lain: (1) Pengujian penetrasi standar atau pengujian SPT (Standard Penetration Tes t). (2) Pengujian penetrasi kerucut statis (static cone penetration test). (3) Pengujian beban pelat (plate load test). (4) Pengujian geser baling-baling (vane shear test). Penguj ian di lapangan sangat berguna untuk mengetahui karakteristik tanah dalam mendukung beban fondasi dengan tidak dipengaruhi oleh kerusakan contoh tanah akibat operasi pengeboran dan penanganan contohnya. Khususnya, berguna untuk menyelidiki tanah lempung sensitif, lanau, dan tanah pasir tak padat. Perlu diperhatikan bahwa hasil pengujian-pengujian geser baling-baling dan penetrasi, hanya memberikan informasi satu karakteristik tanah saja, yaitu kuat geser tanah. Oleh ka rena itu, pengujian-pengujian tersebut seharusnya tidak digunakan sebagai pengganti pe ngeboran, namun hanya sebagai pelengkap data hasil penyelidikan. Sesuatu yang tak da pat diidentifikasi oleh pengujian-pengujian tersebut adalah mengenai jenis tanah yang di tembusnya, atau perbedaan jenis tanahnya. Sebagai contoh, pengujian tak dapat memberi kan informasi mengenai tanah yang diuji adalah tanah organik atau lempung lunak, atau tanah berupa pasir tak padat atau lempung kaku, karena yang diketahui hanya tahanan penetrasi a tau kuat gesernya saja. Demikian pula, hasil-hasil pengujiannya tak dapat mem berikan informasi mengenai kondisi air tanah. Untuk itu, kekurangan-kekurangan datanya dapat dilengkapi dengan mengadakan pengeboran tanah.

47

Teknik Fondasi 1 2.7.1

Pengujian Penetrasi Standar (SPT)

Pengujian penetrasi stanclar clilakukan karena sulitnya memperoleh contoh tanah tak ter ganggu pacla tanah granuler. Pacla pengujian inCsifat-sifat tanah ditentukan dari peng ukuran kerapatan relatif secara langsung cli lapangan. Pengujian untuk mengetahui esti masi nilai kerapatan relatif yang sering cligunakan adalah pengujian penetrasi standar atau yang biasa clisebut pengujian SPT (Standard Penetration Test).

Pengujian SPT dilakukan dengan cara sebagai berikut: Sewaktu melakukan pengeboran inti, jika keclalaman pengeboran telah mencapai lapisan tanah yang akan cliuji, mata bor clilepas clan cliganti clengan alat yang clisebut tabung belah standar (standard split barrel sampler) (Gambar 2.11). Setelah tabung ini dipasang, bersama sama clengan pipa bor, alat cliturunkan sampai ujungnya menumpu lapisan tanah dasar, clan kemuclian clipukul clari atas. Pukulan cliberikan oleh alat pemukul yang beratnya 63,5 kg (140 pon), yang clitarik naik turun clengan tinggi jatuh 76,2 cm (30 inci). tabung contoh dapat dibelah

dengan tabung pelurus

3 0"

(a)

( b)

Gambar 2.1 1 Tabung befah standar untuk pengujian SPT. (a) Tabung standar. (b) Tabung SPT untuk tanah berbatu.

Nilai SPT diperoleh dengan cara, sebagai berikut: Tahap pertama, tabung belah standar clipukul hingga seclalam 15,24 cm (6 inci). Kemudian clilanjutkan clengan pemukulan tahap keclua seclalam 30,48 cm (12 inci). Jumlah pukulan pada tahap keclua ini, yaitu jumlah pukulan yang clibutuhkan untuk penetrasi tabung belah standar seclalam 30,48 cm, cliclefinisikan sebagai nilai-N. Pengujian yang lebih baik dilaku kan dengan menghitung pukulan pacla tiap-tiap penembusan sedalam 7,62 cm (3 inci). Dengan cara ini, kedalaman sembarang jenis tanah cli clasar lubang bor dapat ditaksir, dan elevasi di mana gangguan terjacli clalam usaha menembus lapisan yang keras seperti batu, clapat dicatat.

Penyelidikan tanah

48

Pada kasus-kasus yang umum, pengujian SPT dilakukan pada tiap-tiap 1,5 m atau pa ling sedikit pada tiap-tiap pergantian jenis lapisan tanah di sepanjang kedalaman lubang bornya. Untuk tanah yang berbatu, Palmer dan Stuart (1957) memodifikasi tabung belah standar yang terbuka menjadi tertutup dan meruncing 30° pada ujungnya (Gambar 2.11b). Peng amatan telah menunjukkan bahwa pada umumnya nilai N yang diperoleh oleh kedua tipe alat ini mendekati sama, untuk jenis tanah dan kerapatan relatif tanah yang sama. Pada perancangan fondasi, nilai N dapat dipakai sebagai indikasi kemungkinan model keruntuhan fondasi yang akan terjadi (Terzaghi dan Peck, 1948). Kondisi keruntuhan geser lokal (local shear failure) dapat dianggap terjiidi bila nilai N < 5, dan kondisi keruntuhan geser umum (general shear failure) terjadi pada nilai N > 30. Untuk nilai N antara 5 dan 30, interpo lasi linier dari koefisien daya dukung tanah Ne, N , Ny dapat dilakukan. Bila nilai-nilai ke q rapatan relatif (D,) diketahui, nilai N dapat didekati dengan persamaan (Meyerhof, 1957): N

=

1,7 D,2 ( 14,2p; + 10)

(2.4)

dengan kerapatan relatif D, p0' = tek,anan vertikal akibat beban tanah efektif pada kedalaman tanah yang ditinjau, atau tekanan overburden efektif. Hubungan nilai N dengan kerapatan relatif (D,) yang diberikan oleh Terzaghi dan Peck

(1948), untuk tanah pasir, disajikan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Hubungan nilai N dan kerapatan relatif (D,) tanah pasir. Nilai N

<4 4-10

Kerapatan relatif ( D ) , Sangat tidak padat Tidak padat

10-30

Kepadatan sedang

30-50

Pad at

> 50

Sangat padat

Untuk tanah lempung jenuh, Terzaghi dan Peck (1948) memberikan hubungan N secara kasar d engan kuat geser tekan-bebas, seperti yang diperlihatkan dalam Tabel 2.2. Kuat geser tekan-bebas (qu) diperoleh dari pengujian tekan-bebas, dengan Cu 0,5 qu dan q> = 0. Akan tetapi, penggunaan hubungan nilai N dan kuat geser tanah lempung jenuh pada Tabel 2.2 tersebut tidak direkomendasikan. Peck, dkk. (1953) menyatakan bahwa nilai N hasil pe ngujian SPT untuk tanah lempung hanyalah sebagai pendekatan kasar, sedang pada tanah pasir, nilai N pengujian SPT dapat dipercaya. Untuk menentukan kuat geser tanah lem pung, lebih baik jika nilainya diperoleh dari pengujian geser baling-baling (vane shear test) di lapangan atau dari per.gujian contoh tanah tak terganggu di laboratorium. Untuk menentukan nilai daya dukung yang diizinkan dari hasil pengujian SPT, diperlu kan estimasi kasar nilai lebar fondasi (B) dari fondasi yang terbesar pada bangunannya. =

49

Teknik Fondasi 1

Untuk fondasi dangkaC pengujian SPT dilakukan pada interval 2,5 ft (76 cm) di bawah dasar fondasi, dimulai dari kedalaman dasar fondasi sampai kedalaman DJ + B (Ter zaghi dan Peck, 1948). Nilai N rata-rata sepanjang keda aman ini akan berfungsi sebagai gambaran kasar dari kerapatan relatif pasir yang berada di bawah dasar fondasi, yang masih mempengaruhi besar penurunan. Jika pengujian SPT dilakukan pada beberapa lubang pada lokasi yang berlainan, nilai N rata-rata yang terkecil digunakan dalam mem perkirakan nilai daya dukung tanahnya (Terzaghi dan Peck, 1948).

(D{;)

Tabel 2.2 Hubungan nilai N , konsisten dan kuat geser tekan-bebas (qu) untuk tanah lempung jenuh (Terzaghi dan Peck, 1 948). Nilai N

Kuat geser tekan-bebas (kglcm2)

Sangat lunak

2-4

Lunak

0,25-0,50

4-8

Sedang

0,50-1,00

Kaku

1,00-2,00

Sangat kaku

2,00-4,00

1 5-30 >

30

Keras

( q)

< 0,25

<2

8-15

2.7.2

Konsistensi

>

4,00

Pengujian Penetrasi Kerucut Statis

Pengujian p enetrasi kerucut statis atau pengujian sondir banyak digunakan di Indonesia, di samping pengujian SPT. Pengujian ini sangat berguna untuk memperoleh nilai variasi kepadatan tanah pasir yang tidak padat. Pada tanah pasir yang padat dan tanah-tanah berkerikil dan berbatu, penggunaan alat sondir menjadi tidak efektif, karena akan banyak mengalami kesulitan dalam menembus tanah. Nilai-nilai tahanan kerucut statis (qc) yang diperoleh dari pengujiannya, dapat dikorelasikan secara langsung dengan nilai daya dukung tanah dan penurunan pada fondasi-fondasi dangkal dan fondasi tiang. Ujung alat ini terdiri dari kerucut baja yang mempunyai sudut kemiringan 60° dan her diameter 35,7 mm atau mempunyai luas penampang 1000 mm2 . Bentuk skematis dan cara kerja alat ini dapat dilihat pada Gambar 2.12a. Alat sondir dibuat sedemikian rupa se hingga dapat mengukur tahanan ujung dan tahanan terhadap gesekan dari selimut silinder mata sondirnya. Cara penggunaan alat ini, adalah dengan menekan pipa penekan dan mata sondir secara terpisah, melalui alat penekan mekanis atau dengan tangan yang mem berikan gerakan ke bawah. Kecepatan penekanan kira-kira 10 mm/ detik. Pembacaan ta hanan kerucut statis dilakukan dengan melihat arloji pengukurnya. Nilai qc adalah besar nya tahanan kerucut dibagi dengan luas penampangnya. Pembacaan arloji pengukur, di lakukan pada tiap-tiap penembusan sedalam 20 cm. Tahanan ujung serta tahanan gesekan selimut alat sondir dicatat. Dari sini diperoleh grafik tahanan kerucut statis atau grafik sondir yang menyajikan nilai keduanya (Gambar 2.12b).

r

Penyelidikan tanah

50

batang penekan mata kerucut Tahanan kerucut qc (kg/m2) 20

I

I

60

40

80

1 00

1 20

2 3

selimut, pengukur gesekan atau hambatan pelekat

'

pengukur tahanan kerucut

hambatan pelekat

(b)

w

35,7 mm

(a)

Gambar 2.1 2

2.7.3

Pengujian kerucut statis. (a) Gambar skematis a/at pengujian. (b) Contoh hasil pengujian.

Pengujian Beban Pelat

Pengujian beban pelat (plate load test) sangat cocok untuk penyelidikan tanah timbunan atau tanah yang banyak mengandung kerikil atatt batuan, di mana pengujian lapangan yang lain sulit dilaksanakan. Pelat besi berbentuk lingkaran atau bujursangkar dengan diameter yang bervariasi dari 30 cm atau lebih besar lagi. Dimensi pelat tergantung dari ketelitian hasil pengujian yang dikehendaki. Pada prinsipnya, bila ukuran pelat rriendekati atau sama dengan lebar fon dasi sebenarnya, maka semakin teliti hasil yang diperoleh. Pelat diletakkan pada dasar fon dasi rencana dengan lebar lubang paling sedikit 4 kali lebar pelat yang digunakan (Gambar

Teknik Fondasi 1

51

2.13). Pengamatan besar beban dan penurunan yang terjadi dilakukan sampai tanah meng alami keruntuhan atau pengujian dihentikan bila tekanannya mencapai kira-kira 2 kali nilai daya dukung fondasi yang dirancang. Penambahan beban yang diterapkan, kira-kira 0, 1 kali nilai estimasi daya dukung tanah.

Bentuk dan ukuran pelat pengujian bervariasi tergantung dari tujuan pengujiannya. Daya dukung ultimit yang diperoleh dapat digunakan langsung, jika ukuran pelat beban sama dengan ukuran fondasi yang akan digunakan. Untuk itu, nilai daya dukung yang diizinkan dihitung dengan cara membagi nilai daya dukung ultimit dengan faktor aman. Jika penurunan merupakan kriteria yang dijadikan pedoman untuk p enentuan daya du kungnya, kapasitas beban yang menyebabkan terlampauinya persyaratan penurunan yang perlu diperhatikan.

dihubungkan dengan ? ::: penyangga arloji pembacaan

arloji pembacaan

�

pelat uji b W � 4b

.I

Gambar 2.1 3 Pengujian beban pe/at.

2.7.4

Pengujian Geser Ba ling-ba ling di Lapangan

Beberapa macam alat telah digunakan untuk mengukur tahanan geser tanah kohesif. Salah satunya adalah, alat pengujian geser baling-baling (va ne shear test). Alatnya terdiri dari kipas baling-baling baja setinggi 10 cm dan diameter 5 cm yang berpotongan saling tegak lurus ( G ambar 2 . 1 4 a ) . Dalam praktek, terdapat bebe ra p a ukuran kipas yang b is a digunakan. Pada pengujian, alat ini dipasang pada ujung batang bor. Baling-baling beserta tang kainya ditekan ke dalam tanah, kemudian diputar dengan kecepatan 6 sampai 12 ° per menit. Besarnya tenaga puntiran yang dibutuhkan untuk memutar kipasnya diukur. Ka rena tanah tergeser menurut bentuk silinder vertikal yang terjadi di pinggir baling-baling, tahanan geser tanah dapat dihitung jika dimensi baling-baling dan gaya puntiran diketa hui. Kuat geser tanah lempung jenuh, dihitung dengan persamaan:

52

Penyelidikan tanah

(2.12)

dengan Cu Su = kohesi tanpa-drainase. gaya puntiran saat keruntuhan. T diameter baling-baling. d tinggi baling-baling. h =

Pemeriksaan dilakukan sepanjang kedalaman tanah yang diselidiki, pada jarak interval kira-kira 30 cm. Bila pengukuran dilakukan dengan pembuatan lubang dari alat bor, ba ling-baling ditancapkan paling sedikit berjarak 3 kali diameter lubang bor diukur dari dasar lubangnya. Hal ini dimaksudkan untuk menyelidiki tanah yang benar-benar tak ter ganggu oleh operasi pengeboran. Kuat geser tanah yang telah berubah susunan tanahnya (remoulded) dapat pula dilakukan dengan pengukuran torsi minimum yang dibutuhkan untuk memutar baling-baling secara cepat dan kontinu.

pengukur torsi

dasar pipa selubung pengeboran

batang baling-baling

baling-baling pemotong ditekan di bawah tanah yang terganggu oleh pengeboran

10 cm

l

[

penampang baling-baling

baling-baling pemotong

(b)

� Q}��·

r

: baling-ba ling:

·.·.· �. ··· .

zona distorsi

(a)

Gambar 2.14

Pengujian geser baling-baling. (a) A fat pengujian. (b) Zona distorsi.

Studi yang mendetail telah membuktikan bahwa kuat geser tanah lempung yang diper oleh dari pengujian geser baling-baling di lapangan terlalu besar (Arman, dkk., 1975). Hal ini

53

Teknik Fondasi 1

disebabkan oleh zona geser yang terjadi saat tanah tergeser, lebih besar dari bidang runtuh tanahnya (Gambar 2.14b ) . Perluasan bidang runtuh, tergantung dari macam dan kohesi tanah. Bjerrum (1972), mengusulkan koreksi kuat geser dari kuat geser tanah yang diper oleh dari pengujian baling-baling di lapangan, sebagai berikut: su ( n dengan

1 ,2

�

1 ,0

1 Su(nyata)

�

r--....

0,8

0,6

0,4

=

u.s u ( l a

(2. 13)

p a n g an)

Cu = kohesi tanpa-drainase. kuat geser tanpa-drainase yang digunakan dalam perancangan. nilai kuat geser tanpa-drainase yang diperoleh dari pengujian baling-ba ling di lapangan. nilai koreksi yang ditunjukkan pada Gambar 2.15.

Su Su(nyata) Su(lapangan)

a

ya t a )

Q

20

40

=

&

Su(lapangan

:

�

�

60

-

80

1 00

1 20

lndeks plastisitas (PI) Gambar 2.1 5 Koreksi kuat geser tanpa-drainase dari pengujian baling-baling di /apangan (Bjerrum, 1972).

2.8 Pengujian di Laboratorium Sifat-sifat fisik tanah dapat dipelajari dari hasil-hasil pengujian laboratorium pada contoh contoh tanah yang diambil dari pengeboran. Hasil-hasil pengujian yang diperoleh dapat digunakan untuk menghitung daya dukung dan penurunan. Kecuali itu, data laboratorium dapat pula memberikan informasi mengenai besarnya debit air yang mengalir ke dalam lubang galian fondasi, perilaku tanah dalam menderita tekanan, dan kemungkinan pe nanggulangan air pada penggalian tanah fondasi. Perlu diingat bahwa kondisi lapisan tanah di lapangan bervariasi. Karena itu, jumlah contoh tanah yang terlalu sedikit akan memberikan analisis data yang hasilnya meragukan. Secara umum, pengujian di laboratorium yang dilakukan untuk perancangan fondasi, adalah: (1) Pengujian dari pengamatan langsung. (2) Kadar air. (3) Analisis butiran.

54

Penyelidikan tanah

(4) Batas plastis clan batas cair (5) Triaksial. (6) Tekan-bebas. (7) Geser-langsung. (8) Geser baling-baling. (9) Konsoliclasi. (10) Permeabilitas. ( 1 1) Analisis bahan kimia.

Pengujian dari pengamatan langsung. Pengujian ini clilakukan untuk mencatat warna, bau, konsistensi clari contoh tanah terganggu clan tak terganggu yang cliperoleh clari lapangan.

Kadar air. Pemeriksaan kaclar air tanah cli lapangan clilakukan pacla contoh tak terganggu yang clikirim ke laboratorium . Dengan membanclingkan hasil-hasilnya clengan hasil yang cliperoleh dari pengujian batas plastis dan batas cair, maka dapat disusun program peng ujian kuat geser tanah. Selain itu, karena umumnya tanah lunak berkaclar air tinggi, peng ujian kaclar air berguna untuk meyakinkan konclisi tanah lunak tersebut. Pengujian kadar air, biasanya merupakan bagian clari pengujian kuat geser tanah. Analisis butiran. Pengujian analisis ukuran butir tanah clilakukan untuk keperluan klasi fikasi . Penguj ian clilakukan melalui analisis saringan clan seclimentasi atau analisis hiclro meter, untuk memperoleh kurva graclasinya.

Batas plastis dan batas cair. Pengujian ini clilakukan pada tanah kohesif untuk m aksucl

klasifikasi clan untuk estimasi sifat-sifat teknisnya. Grafik plastisitas clari Casagrancle (G ambar 1 . 1 1) dapat d igunakan untuk memperkirakan kompresibilitas tanah-tanah lem pung dan lanau . Dalam m enggunakan grafik plastisitas, perlu cli ketahui apakah tanah berupa tanah organik atau anorganik, yang biasanya clapat cliketahui cl ari warnanya yang gelap clan baunya seperti tanaman yang busuk bila tanahnya organik. Bila terclapat keragu raguan mengenai tanah organik ini, pengujian batas cair clilakukan pacla contoh tanah yang telah dipanaskan dalam ove1z. Jika pada pengeringannya, nilai batas cair terecluksi sampai �O'Yo atau lebih, maka tanah aclalah organik. Proseclur yang umum clipakai aclalah clengan melakukan penguj ian batas plastis clan batas cair pacla contoh yang clipilih (yang jumlah nya tak begitu banyak) clari tiap-tiap macam tanah yang mewakili, yang cliperoleh clari lubang bor. Dengan membandingkan hasil-hasilnya clan mengeplot hasil-hasil tersebut ke dalam grafik plastisitas, variasi macam tanah clapat diklasifikasikan. Dari sini, secara kasar clapat cliketahui sifat kompresibilitasnya, clan kemuclian, pada contoh-contoh tanah yang dipilih, clilakukan percobaan konsolidasi, jika hal ini dibutuhkan.

Triaksial. Untuk perancangan fondasi, pengujian triaksial terbatas hanya dilakukan pada tanah-tanah lempung, lanau, clan batuan lunak. Umumnya, pengujian ini tak dilakukan pada tanah pasir clan kerikil, karena sulitnya memperoleh contoh tanah tak terganggu. Wal aupun pengambilan contoh tanah pasir suclah diu sahakan sangat hati-hati, namun pada pelepasan contoh tanahnya clari clalam tabung, tanah akan menjadi berubah atau ter ganggu dari kondisi aslinya. Hal terbaik yang clapat dilakukan hanyalah clengan meng u ku r berat volumenya, yaitu clengan cara menimbang contoh pasir clalam tabung lalu diukur volumenya. Kemuclian, pengujian geser dilakukan pacla contoh tanah yang dibuat mempunyai berat volume yang sama. Pad a tanah pasir, lebih baik jika sudut gesek dalam (
Teknik Fondasi 1

55

Kuat geser tanah lempung yang digunakan untuk hitungan daya dukung tanah dapat diperoleh dari pengujian triaksial tanpa-drainase. Tekan-bebas. Pengujian ini berguna untuk menentukan kuat geser tanpa-drainase pada tanah lempung jenuh yang tak mengandung butiran kasar, yang akan digunakan dalam hitungan daya dukung. Geser baling-baling. Pengujian geser baling-baling lebih banyak dilakukan di lapangan daripada di laboratorium. Namun, pengujian baling-baling di laboratorium sangat berguna hila tanah sangat sensitif dan lunak yang menyulitkan dalam pendirian contoh tanah pada waktu dilakukan pengujian tekan-bebas. Konsolidasi. Pengujian ini hanya dilakukan untuk jenis tanah berbutir halus seperti lem pung dan lanau dan digunakan untuk mengukur besarnya penurunan konsolidasi dan kecepatan penurunannya. Pengujian dilakukan pada alat oedometer atau konsolidometer. Dari nilai koefisien konsolidasi ( C) yang d,ihasilkan, dapat diketahui besarnya kecepatan penurunan bangunannya. Data hubungan pembebanan dan penurunan diperoleh dari penggambaran grafik tekanan terhadap angka pori. Dari sini, dapat diperoleh koefisien per ubaha n volume ( m v) atau indeks pemampatan ( Cc) , yang selanjutnya digunakan untuk menghitung estimasi penurunan akibat beban bangunannya. Pengujian konsolidasi dapat tak dilakukan hila tanah lempung berupa letnpung yang terkonsolidasi sangat berlebihan (heavily overconsolidated). Karena pada jenis tanah lempung tersebut, sepanjang beban yang diterapkan tidak sangat berlebihan, penurunan yang terjadi sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Permeabilitas. Pengujian permeabilitas dilakukan pada contoh tanah tak terganggu. Hal ini dilakukan untuk mengetahui banyaknya air yang harus dipompa pada penggalian ta nah fondasi. Analisis bahan kimia. Pengujian analisis bahan kimia dilakukan untuk mengetahui ke mungkinan kandungan bahan kimia dari air tanah yang dapat merusak fondasi beton, turap baja, atau tiang pancang baja. Bila fondasinya berupa bahan baja, biasanya cukup dengan menentukan nilai pH dan kandungan klorida pada tanah dan air tanahnya. Untuk fondasi beton, umumnya perlu ditentukan kandungan sulfatnya dan bila tanah mengan dung banyak bahan organik, disarankan untuk menambahkan pengujian pH dan penen tuan persentase kandungan bahan organiknya. 2.9 Denah Titik-titik Penyelidikan Lokasi titik-titik penyelidikan tanah harus diusahakan sedekat mungkin dengan letak fon dasi. Hal ini penting, terutama bila bentuk lapisan tanah pendukung fondasi tak beraturan. Bila denah struktur belum tersedia pada waktu diadakan penyelidikan tanah, maka denah lubang bor umumnya disusun dalam bentuk segiempat (lihat Gambar 2.16) . Untuk area yang luas, diperlukan jarak lubang bor yang agak lebar dan diselingi dengan beberapa pengujian lapangan tambahan, seperti: pengujian kerucut statis atau pemeriksaan dengan cara lubang-cobaan (trial-pit). Letak titik penyelidikan pengujian-pengujian tersebut, dilakukan pada jarak yang lebih dekat, yaitu di antara lubang-lubang bornya. Jumlah lubang bor yang diperlukan sangat bergantung pada kekompleksan kondisi lapisan tanah dan biaya yang tersedia. Yang jelas, semakin banyak lubang bor, semakin te liti informasi yang diperoleh dari kondisi tanahnya. Bila biaya penyelidikan terbatas, diper lukan pertimbangan yang matang guna memutuskan jumlah lubang bor yang mewakili

Penyelidikan tanah

56

kondisi tanah. Pada bangunan yang bebannya tak begitu besar, paling tidak harus ada 2 atau sebaiknya 3 lubang bor, sehingga bentuk kemiringan lapisan tanah dapat diketahui. Jika jumlah lubang bor terlalu sedikit, estimasi bentuk kemiringan lapisan tanah dapat meleset dari yang sebenarnya, di samping kurangnya informasi yang diperoleh dari kon disi tanahnya.

•

• Ea

r- - 1

L'-.J'---+-

tempat mesin

•

(b) Kelompok bangunan dengan lebar tipis.

(a) Bangunan pabrik atau ,

bangunan bertingkat tinggi.

r· - · - · - · .

.

\ \ \

pengeboran. E9 pengujian pelengkap (kerucut statis). •

L

.!_ _

-- - -- · �

•

•

G)

•

•

Ef)

�

•

•

.

-- ·

�

•

\ \

-- ·

•

.�

Batas pemilikan

I

•

I

(c) Denah titik penyelidikan bila denah bangunan belum ditentuka n.

•

__J

Gambar 2.1 6 Denah titik-titik penyelidikan.

Untuk fondasi bangunan tingkat tinggi dan bangunan industri, paling sedikit diperlu kan satu lubang bor pada tiap-tiap sudut bangunannya yang diselingi dengan penyelidik an kerucut statis. Untuk jenis bangunan-bangunan tersebut, sebaiknya jarak lubang bor tidak melebihi 15 m (Terzaghi dan Peck, 1948). Untuk jembatan dan bendungan, 2 set pengeboran perlu dikerjakan. Pengeboran per tama terletak pada sumbu-sumbunya, untuk mengetahui apakah pada lokasi tersebut tanahnya m ampu mendukung beban. Pengeboran kedua dilakukan pada lokasi tepat di bawah pangkal jembatan atau pilarnya. Pada bendungan, set kedua dilakukan pada lokasi bangunan pelengkap, seperti lokasi bendungan elak. Terzaghi dan Peck (1948), menyaran kan jarak lubang bor minimum 30 m dan maksimum 60 m untuk proyek yang sangat luas

Teknik Fondasi 1

57

dan besar. Untuk p royek jalan raya, pengeboran dilakukan pada jarak interval kira-kira 30 m sepanjang jalannya. Kedalaman lubang bor disarankan 2-4 m di bawah tanah asli bila dasar perkerasan pada tanah asli, dan 1-4 m di bawah dasar perkerasan jalan, hila per kerasannya diletakkan dengan menggali tanah asli. 2.10

Kedalaman Lubang Bor

Kedalaman lubang bor bergantung pada kedalaman tanah yang masih dipengaruhi oleh penyebaran tekanan fondasi bangunannya. Tekanan vertikal pada kedalaman 1,5 kali lebar fondasi adalah masih kira-kira 0,2 kali besarnya tekanan di dasar fondasi . Oleh karena itu, kedalaman lubang bor harus kira-kira 1 ,5 kali lebar fondasinya atau 1,5B, dengan B adalah lebar fondasi. Untuk fondasi telapak (spread footing) atau fondasi memanjang (contin uous footing) ke dalaman lubang bor agak dangkal (Gambar 2.17a). Namun untuk fondasi rakit (raft a tau mat foundation) kedalaman lubang bor akan lebih dalam (Gambar 2.17c).

lubang bor

( a)

I

B

fondasi rakit j

B

B

1 ,58

1 ,58

__j

B

(c)

lubang bor

I

lubang bor

;

(b) \

I

/" �· .

/penyebaran

tekanan fondasi

/

\ '

\ 1 ,58

Gambar 2.17

\ 1 ,58

B

Kedalaman pengeboran. (a) Fondasi memanjang dan fondasi telapak. (b) Fondasi telapak yang letaknya berdekatan. (c) Fondasi rakit dan fondasi tiang.

Pada fondasi tel�pak yang jaraknya terlalu dekat, penyebaran bebannya saling tumpang tindih, maka kedalaman lubang bor akan sama halnya dengan kedalaman pada fondasi

Penyelidikan tanah

58

rakit, yaitu 1,5B. Untuk fondasi tiang, kedalaman lubang bor harus lebih dalam d i bawah dasar tiangnya. Dengan pertimbangan bahwa lapisan tanah di bawah tiang masih men dukung beban yang ditransfer lewat tiimg, umumnya, untuk fondasi tiang yang terletak pada tanah yang homogen, perilakunya akan sama seperti fondasi pelat yang dasar fon dasinya dihitung dari kedalaman 2 h panjang tiang (Gambar 2.17c). Untuk itu, kedalaman lubang bor untuk fondasi tiang adalah 2 130 + l,SB, dengan 0 adalah panjang tiang dan B adalah lebar area kelompok tiang. Dalam hal fondasi akan diletakkan pada lapisan batu, harus yakin apakah ketebalan lapisan batu tersebut dapat mendukung penyebaran bebannya. Untuk itu, bila lapisan batu terletak di permukaan, ketebalan lapisannya dapat diketahui dengan cara membuat lubang cobaan secara langsung. Untuk keamanan terhadap daya dukung dan penurunan pada struktur yang besar, walaupun telah diketahui lapisan tanah keras dekat dengan permukaan tanah, masih di sarankan untuk menyelidiki ketebalan lapisan tanah keras tersebut dan kondisi lapisan d i bawahnya, karena dikhawatirkan tanah keras tidak cukup tebal untuk mendukung beban nya, sehingga membahayakan kestabilan ban�unan. 2.11

Informasi yang Dibutuhkan untuk fenyelidikan Tanah

Bila penyelidikan tanah dilakukan secara detail, maka perancang harus berusaha memper oleh data, sebagai berikut: (1) Kondisi topografi lokasi pekerjaan. Data ini diperlukan untuk perancangan fondasi dan penentuan cara pelaksanaan di lapangan terutama pada proyek-proyek bangunan air dan jalan. (2) Lokasi-lokasi bangunan yang terpendam di dalam tanah, seperti: kabel telepon, pipa pipa atau gorong-gorong untuk air kotor dan air bersih, dan lain-lainnya. (3) Pengalaman setempat sehubungan dengan kerusakan-kerusakan bangunan yang sering terjadi di sekitar lokasi pekerjaan. (4) Kondisi tanah secara global, muka air tanah, dan kedalaman batuan. Keterangan ini sering dapat diperoleh dari penduduk setempat. (5) Keadaan iklim, elevasi muka air banj ir, erosi tanah, dan besarnya gempa yang sering terjadi. (6) Tersedianya material alam dan kualitasnya, yang berguna untuk bahan pembentuk bangunan seperti campuran beton. (7) Data geologi yang disertai keterangan tentang proses pembentukan lapisan tanah dan batuan di lokasi pekerjaan, serta kemungkinan terjadinya penurunan tanah maupun bangunan akibat penurunan muka air tanah. (8) Hasil-hasil penyelidikan laboratorium pada contoh tanah dan batuan yang dibutuhkan untuk perancangan fondasi atau penanganan problem-problem pelaksanaannya. (9) Foto kondisi lapangan dan bangunan-bangunan di dekatnya. Di bawah ini diberikan data tambahan yang diperlukan untuk perancangan fondasi ba ngunan-bangunan tertentu.

(a) Fondasi Bangunan Gedung ( 1 ) Ukuran dan.J:inggi bangunan serta kedalaman ruang bawah tanah (basement), bila ada. (2) Susunan dan jarak kolom serta besar beban.

Teknik Fondasi 1

59

(3) Tipe rangka bangunan dan bentangnya, serta kemungkinan adanya tempat-tempat ter tentu yang mendukung beban khusus, seperti fondasi mesin. (4) Tipe tembok luar dan kaca pintu-jendela yang sensitif terhadap penurunan bangunan.

(b) Fondasi Jembatan (1) Tipe dan bentang jembatan. (2) Besarnya beban pada pangkal jembatan dan pilar. Perlu diperhatikan bahwa pemeriksaan langsung di lapangan dengan berjalan kaki sa ngat penting pada penyelidikan tanah. Pertimbangan-pertimbangan dalam perancangan fondasi sering dihasilkan dari pekerjaan tersebut. Ha! ini untuk mengetahui masalah masalah penting yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan dan pelaksanaan. Selain itu, juga untuk mengetahui bentuk dan kondisi permukaan tanahnya. 2.12 Laporan Penyelidikan Tanah untuk Perancangan Fondasi Laporan penyelidikan tanah untuk perancangan fondasi dibuat dengan mempertimbang kan seluruh data lubang bor, lu bang-cobaan, observasi lapangan, pengujian-pengujian lapangan dan laboratorium . Selanjutnya, laporan penyelidikan tanah secara lengkap harus berisi: (1) Pendahuluan. (2) Deskripsi lokasi proyek. (3) Kondisi geologi lokasi proyek. (4) Deskripsi lapisan tanah yang diperoleh dari hasil pengeboran. (5) Hasil pengujian laboratorium. (6) Pembahasan. (7) Kesimpulan. Berikut ini diberikan penjelasan mengenai isi dari bab-bab di atas. Pendahuluan. Pendahuluan berisi tentang maksud dan tujuan diadakannya penyelidikan tanah, waktu penyelidikan, dan untuk siapa penyelidikan tersebut dilakukan. Harus dijelaskan maksud penyelidikan yang dilakukan: hanya untuk memperoleh data yang ter batas, yang akan digunakan dalam penyelidikan yang sifatnya taksiran; atau untuk penye lidikan penuh dengan pengeboran, pengujian laboratorium, dan analisis hasil, yang di laksanakan untuk pertimbangan perancangan fondasi, cara pelaksanaan, serta untuk menghitung daya dukung tanah yang diizinkan. Deskripsi lokasi proyek. Pada bagian ini harus dijelaskan: letak proyek, kondisi permukaan tanah, adanya pohon-pohon, bangunan lama, kubangan, tempat pembuangan sampah, sungai, jalan, saluran atau gorong-gorong air, dan lain-lainnya. Selain itu, dijelaskan pula mengenai kemungkinan adanya banjir, erosi permukaan, penurunan permukaan, gempa bumi, stabilitas tebing, serta retakan-retakan akibat penurunan yang sering terjadi pada bangunan di sekitar lokasi tersebut. Kondisi geologi lokasi proy� k. Keterangan kondisi geologi di lokasi pekerjaan diberikan berdasarkan hasil data pengeboran. Data hasil pengeboran sebaiknya dibandingkan d e ngan data yang telah ada sebelumnya, untuk pertimbangan ketelitian hasil pengujiannya.

60

Penyelidikan tanah

Dari data geologi yang diperoleh, perhatian diberikan jika terdapat patahan, sumber air, rongga-rongga bawah tanah, lapisan lunak, clan lain-lain yang nantinya akan sangat mem pengaruhi besarnya daya dukung fondasi. Deskripsi lapisan tanah yang diperoleh dari hasil pengeboran. Pada bab ini, deskripsi kon disi lapisan tanah dibuat dari hasil data pengeboran. Di sini, harus dijelaskan mengenai gambaran jenis clan bentuk lapisan tanah, elevasi perubahan lapisan serta elevasi muka air tanah. Penggambaran bentuk lapisan tanah diperoleh dari beberapa data lubang bor. Ben tuk lapisan akan berguna sebagai pertimbangan teknis dalam perancangannya. G ambar 2.18 memberikan contoh cara penggambaran gabungan beberapa data bor.

muka air tanah

r +1 25,oo

+1 20,00

+1 1 5,00

+1 1 0,00

I · u;

Ill > Q)

w

+1 05,00

LB

=

+1 00,00

lubang bor.

Gambar 2.1 8 Gambar gabungan profit tanah dari beberapa lubang bor.

Hasil pengujian laboratorium. Hal ini berisi penjelasan mengenai macam-macam pengu jian laboratorium yang dilakukan. Prosedur pengujian dijelaskan hanya bila dilakukan pengujian yang tidak &tandar, khususnya untuk alat penyelidikan. Perhatian diberikan bila terdapat hasil pengujian yang tidak seperti biasanya atau hal-hal yang khusus lainnya. Untuk penjelasan secara detail, hasil pengujian sebaiknya dibuat dalam bentuk tabel-tabel clan grafik-grafik. Hal ini dilakukan pada hasil-hasil pengujian triaksial, tekan-bebas, geser langsung, analisis butiran, clan konsolidasi. Pembahasan. Bab ini merupakan inti pokok dari isi laporan. Penyaj ian harus diusahakan untuk membahas masalahnya secara jelas clan singkat. Pembahasan dilakukan pada kon disi bangunan rencana clan beban-beban rencana yang nantinya akan dipertimbangkan ter hadap kondisi tanah fondasi clan jenis fondasi yang cocok untuk mendukung bangun annya. Bagian selanjutnya ada1ah pembahasan pada bangunan-bangunan pelengkap, se perti ruang generator listrik, ruang mesin-mesin yang berat, ruang pemanas, clan lain-lain, yang akan membutuhkan fondasi yang khusus. ·

Teknik Fondasi 1

61

Bila dipakai fondasi memanjang atau fondasi telapak, harus ditetapkan berapa kedalam an fondasi, dimensi, daya dukung yang diizinkan, dan penurunan yang diharapkan akan terjadi pada tekanan tanah yang diizinkan tersebut. Dijelaskan pula, kemungkinan ke untungan-keuntungan yang dapat diperoleh hila elevasi dasar fondasi lebih dalam, yang dengan demikian akan diperoleh daya dukung tanah yang besar atau dapat memperkecil penurunannya tanpa mengabaikan segi ekonomisnya. Jika dipakai fondasi tiang, dijelaskan mengenai lapisan tanah pendukung tempat tiang harus dipancang, kedalaman penetrasi ke lapisan pendukung, beban maksimum yang diizinkan per tiang atau kelompok tiang, serta penurunan yang diharapkan akan terjadi pada tiang tunggal atau kelompok tiangnya. Masalah-masalah harus dipelajari dengan tanpa prasangka, sebagai contoh hasil peng ujian yang hasilnya terlalu rendah harus tidak diabaikan hanya karena tidak cocok dengan daya dukung yang diperkirakan sebelumnya. Selanjutnya, sebab-sebab kenapa d aya dukung sangat rendah harus dipelajari. Jika hal itu akibat kerusakan contoh, atau jika nilai yang terlalu rendah hanya sedikit saja sehingga tak berpengaruh besar pada hasil keselu ruhannya, hasil tersebut dapat diabaikan. Jika hasil pengeboran lokasi tertentu menunjuk kan perbedaan dengan hasil-hasil lain di sekitarnya, sehingga susunan fondasi menjadi tak teratur, maka alasan mengenai hal ini harus diberikan. Bila terdapat keraguan mengenai hasil pengeborannya, pengeboran ulang harus diadakan, sehingga diperoleh hasil yang memuaskan. Rekomendasi untuk perancangan fondasi harus didasarkan pada hal-hal yang ada hubungan dengan hasil penyelidikan yang diperoleh, yaitu didasarkan pada hasil penge boran dan pengujiannya, dan tak boleh didasarkan pada dugaan. Kesimpulan. Jika laporan penyelidikan yang disajikan terlalu panjang, maka sebaiknya dir ingkas dalam bentuk item-item, di dalam bab kesimpulan. Hal ini berguna untuk mem bantu perancang yang terlalu sibuk yang tidak mempunyai cukup waktu untuk membaca seluruh pembahasan. A tau dengan cara lain, laporan penyelidikannya dimulai dengan ringkasan prosedur penyelidikan dan garis besar kesimpulan.

3

DAYA DUKUNG

3.1 Macam-macam Tipe Fondasi Fondasi adalah bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban bangunan.keJ.anah atau batuan yang berada di bawahnya. Terdapat dua klasifikasi fondasi, yaitufondafii dang kal dan fondasi dalam. Fondasi dangkal didefinisikan sebagai fondasi yang mendukung be bannya secara langsung, seperti: fondasi telapak, fondasi memanjang dan fondasi rakit. Fondasi dalam didefinisikan sebagai fondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batu yang terletak relatif jauh dari permukaan, contohnya fondasi sumuran dan fondasi tiang. Macam-macam contoh tipe fondasi diberikan dalam Gambar 3.1. Fondasi telapak adalah fondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom. Fondasi memanjang adalah fondasi yang digunakan untuk mendukung dinding meman jang atau digunakan untuk mendukung sederetan kolom yang berjarak dekat, sehingga hila dipakai fondasi telapak sisi-sisinya akan berimpit satu sama lain. Fondasi rakit (raft foundation atau mat foundation), adalah fondasi yang digunakan untuk mendukung bangunan yang terletak pada tanah lunak atau digunakan bila susunan kolom-kolom jaraknya sedemikian dekat di semua arahnya, sehingga bila dipakai fondasi telapak, sisi-sisinya akan berimpit satu sama lain. Fondasi sumuran (pier foundation) yang merupakan bentuk peralihan antara fondasi dang kal dan fondasi tiang, digunakan bila tanah dasar yang kuat terletak pada kedalaman yang relatif dalam. Peck, dkk. (1953) membedakan fondasi sumuran dengan fondasi dangkal dari nilai kedalaman (Dj) dibagi lebarnya (B). Untuk fondasi sumuran DJI B > 4, sedang untuk fondasi dangkal D/B :,:; 1 . Fondasi tiang (pile foundation), digunakan bila tanah fondasi pada kedalaman yang nor mal tidak mampu mendukung bebannya, dan tanah keras terletak pada kedalaman yang sangat dalam. Demikian pula, bila fondasi bangunan terletak pada tanah timbunan yang cukup tinggi, sehingga bila bangunan diletakkan pada timbunan akan dipengaruhi oleh penurunan yang besar. Bedanya dengan fondasi sumuran adalah fondasi tiang umumnya berdiameter lebih kecil dan lebih panjang.

.

3.2 Tipe-tipe Keruntuhan Fondasi Untuk mempelajari perilaku tanah pada saat permulaan pembebanan sampai mencapai keruntuhan, dilakukan tinjauan terhadap suatu fondasi kaku pada kedalaman dasar fon dasi yang tak lebih dari lebar fondasinya. Penambahan beban fondasi dilakukan secara berangsur-angsur (Gambar 3.2). Fase I. Saat awal penerapan bebannya, tanah di bawah fondasi turun yang diikuti oleh deformasi tanah secara lateral dan vertikal ke bawah. Sejauh beban yang diterapkan relatif

Teknik Fondasi 1

63 (b)

kola m

(e)

'

sumuran

tiang

Gambar 3 . 1 Macam-macam tipe fondasi. (a) Fondasi memanjang. {b) Fondasi telapak. (c) Fondasi rakit. (d) Fondasi sumuran. (e) Fondasi tiang.

kecil, penurunan yang terjadi kira-kira sebanding dengan besarnya beban yang diterapkan. Dalam keadaan ini, tanah dalam kondisi keseimbangan elastis. Massa tanah yang terletak di bawah fondasi mengalami kompresi yang mengakibatkan kenaikan kuat geser tanah, yang dengan demikian menambah daya dukungnya. Fase II. Pada penambahan beban selanjutnya, baji tanah terbentuk tepat di dasar fondasi dan deformasi plastis tanah menjadi semakin dominan. Gerakan tanah pada kedudukan plastis dimulai dari tepi fondasi, dan kemudian dengan bertambahnya beban, zona plastis berkembang. Gerakan tanah ke arah lateral menjadi semakin nyata yang diikuti oleh retak an lokal dan geseran tanah di sekeliling tepi fondasinya. Dalam zona plastis, kuat geser ta nah sepenuhnya berkembang untuk menahan bebannya. Fase III. Fase ini dikarakteristikkan oleh kecepatan deformasi yang semakin bertambah seiring dengan penambahan bebannya. Deformasi tersebut diikuti oleh gerakan tanah ke

r

Daya dukung

64

arah luar yang diikuti oleh menggembungnya tanah permukaan, dan kemudian, tanah pendukung fondasi mengalami keruntuhan dengan bidang runtuh yang berbentuk leng kungan dan garis, yang disebut bidang geser radial dan bidang geser linier.

beban

--- - - - - -

s1

. -LW-. --l+k._J ,... - "U� .... / \ \ I \,J' - , , \ I \ /.1 I ' I ,_,.... I '- " I '

...

c: Ill c: :I :I c: Cl) a.

zona plastis

'

......

-- -

\

- - - -- -

s2

Fase i

_!!__j

_

Ill

......

.

', I

'!-...._

/

Fase 11

/

Fase Ill

/ _ _ ....

.....

/ /

,

bidang runtuh

Gambar 3.2 Fase-fase keruntuhan fondasi.

Berdasarkan pengujian model, Vesic (1963) membagi mekanisme keruntuhan fondasi menjadi 3 macam (Gambar 3.3): (1) Keruntuhan geser umum (general shearfailure). (2) Keruntuhan geser lokal (local shearfailure) . (3) Keruntuhan penetrasi (penetration failure atau punching shearfailure). Keruntuhan geser umum. Keruntuhan fondasi terjadi menurut bidang runtuh yang dapat diidentifikasi dengan jelas. Suatu baji tanah terbentuk tepat pada dasar fondasi (zona A) yang menekan tanah ke bawah hingga menyebabkan aliran tanah secara plastis pada zona B. Gerakan ke arah luar di kedua zona tersebut, ditahan oleh tahanan tanah pasif di bagian C. Saat tahanan tanah pasif bagian C terlampaui, terjadi gerakan tanah yang mengakibat kan penggembungan tanah di sekitar fondasi. Bidang longsor yang terbentuk, berupa lengkungan dan garis lurus yang menembus hingga mencapai permukan tanah. Saat keruntuhannya, terjadi gerakan massa tanah ke arah luar dan ke atas (Gambar 3.3a). Kerun tuhan geser umum terjadi dalam waktu yang relatif mendadak, yang diikuti oleh penggu lingan fondasinya. Keruntuhan geser lokal. Tipe keruntuhannya hampir sama dengan keruntuhan geser umum, namun bidang runtuh yang terbentuk tidak sampai mencapai permukaan tanah. Jadi, bidang runtuh yang kontinu tak berkembang. Fondasi tenggelam akibat bertambah nya beban pada kedalaman yang relatif dalam, yang menyebabkan tanah di dekatnya

65

Teknik Fondasi 1

mampat. Tetapi, mampatnya tanah tidak sampai mengakibatkan kedudukan kritis kerun tuhan tanahnya, sehingga zona plastis tak berkembang seperti pada keruntuhan geser umum. Dalam tipe keruntuhan geser Iokal, terdapat sedikit penggembungan tanah di sekitar fon dasi, namun tak terjadi penggulingan fondasi (Gambar 3.3b).

beban

�I?

{a)

CD . Q.

. ·. ·. ·. ·· ·

.·

be ban

. . . . : . . c: CIJ c:

{b)

2

::l c: CD Q.

.

beban

·

.

· . · ·

{c)

Gambar 3.3 Macam keruntuhan fondasi. {a) Keruntuhan geser umum. {b) Keruntuhan geser lokal. {c) Keruntuhan penetrasi.

Keruntuhan penetrasi. Pada tipe keruntuhan ini, dapat dikatakan keruntuhan geser tanah tidak terjadi. Akibat bebannya, fondasi hanya menembus dan menekan tanah ke samping yang menyebabkan pemampatan tanah di dekat fondasi. Penurunan fondasi bertambah hampir secara linier dengan penambahan bebannya. Pemampatan tanah akibat penetrasi fondasi, berkembang hanya pada zona terbatas tepat di dasar dan di sekitar tepi fondasi. Penurunan yang terjadi tak menghasilkan cukup gerakan arah lateral yang menuju

r 66

Daya dukung

kedudukan kritis keruntuhan tanahnya, sehingga kuat geser ultimit tanah tak dapat ber kembang. Fondasi menembus tanah ke bawah dan baji tanah yang terbentuk di bawah dasar fondasi hanya menyebabkan tanah menyisih. Saat keruntuhan, bidang runtuh tak terlihat sama sekali (Gambar 3.3c). Jika tanah tak mudah mampat dan kuat gesernya tinggi, praktis akan terjadi keruntuh an geser umum. Tipe keruntuhan penetrasi dapat diharapkan terjadi terutama pada tanah tanah yang mudah mampat, seperti pasir tak padat dan lempung lunak, dan banyak terjadi pula jika kedalaman fondasi (Dj) sangat besar dibandingkan dengan lebarnya (B). Akan tetapi, model keruntuhan fondasi yang dapat diharapkan terjadi pada tipe fondasi tertentu tergantung dari banyak faktor. Contohnya, tipe tanah tertentu tidak dapat menunjukkan tipe model keruntuhan fondasinya. Vesic (1963) telah banyak mengerjakan tes model untuk mengetahui pengaruh kepadat an tanah pasir serta pengaruh lebar dibanding kedalaman fondasi (DjiB) terhadap me kanisme keruntuhan fondasi. Dari hasil tes tersebut, diperoleh bahwa tipe keruntuhan fon dasi bergantung pada kerapatan relatif (Dr) dan nilai DJfB, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.4. Tipe keruntuhan geser umum diharapkan terjadi pada fondasi yang relatif dangkal yang terletak pada pasir padat atau kira-kira dengan 36°, sedang untuk keru.ntuhan geser lokal kira-kira dengan
0

\.

Kerapatan relatif (0,) 0,5

r-------�--r--�

keruntuhan penetrasi 5

--- fondasi lingkaran --

10

' fondasi memanj a ng

�------�--�

Gambar 3.4 Hubungan D11B, D,, dan model keruntuhan tanah pasir (Vesic, 1973)

3.3 Teori Daya Dukung

Analisis daya dukung mempelajari kemampu&n tanah dalam mendukung beban fondasi struktur yang terletak di atasnya. Daya dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk me lawan penurunan akibat pembebanan, yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh tanah di sepanjang bidang-bidang gesernya.

67

Teknik Fondasi 1

Perancangan fondasi harus dipertimbangkan terhadap keruntuhan geser dan penurunan yang berlebihan. Untuk ini, perlu dipenuhi dua kriteria, yaitu: kriteria stabilitas dan krite ria penurunan. Persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi dalam perancangan fondasi adalah: (1) Faktor aman terhadap keruntuhan akibat terlampauinya daya dukung harus dipenuhi. Dalam hitungan daya dukung, umumnya digunakan faktor aman 3. (2) Penurunan fondasi harus masih dalam batas-batas nilai yang ditoleransikan. Khusus nya penurunan yang tak seragam (differential settlement) harus tidak mengakibatkan kerusakan pada struktur.

•

Untuk terjaminnya stabilitas jangka panjang, perhatian harus diberikan pada peletakan dasar fondasi. Fondasi harus diletakkan pada kedalaman yang cukup untuk menanggu langi risiko erosi permukaan, gerusan, kembang susut tanah, dan gangguan tanah di seki tar fondasi lainnya. Analisis-analisis daya dukung, dilakukan dengan cara pendekatan untuk memudahkan hitungan. Persamaan-persaman yang dibuat, dikaitkan dengan sifat-sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan. Analisisnya dilakukan dengan menganggap bahwa tanah berkelakuan sebagai bahan bersifat plastis. Konsep ini pertama kali diperke nalkan oleh Prandtl (1921), yang kemudian dikembangkan oleh Terzaghi (1943), Meyerhof (1955), De Beer dan Vesic (1958). Persamaan-persamaan daya dukung tanah yang diusul kan, umumnya didasarkan pada persamaan Mohr-Coulomb : -r=c+crtg q>

(3. 1)

dengan 't

c

q>

cr 3.3.1

s

tahanan geser tanah. kohesi tanah. sudut gesek dalam tanah. tegangan normal. Ana lisis Terzaghi

Terzaghi (1943) menganalisis daya dukung tanah dengan beberapa anggapan, yaitu: (1) Fondasi memanjang tak terhingga. (2) Tanah di dasar fondasi homogen. (3) Berat tanah di atas dasar fondasi dapat digantikan dengan beban terbagi rata sebesar p0 D£y, dengan D J adalah kedalaman dasar fondasi dan y adalah berat volume tanah di atas dasar fondasi. (4) Tahanan geser tanah di atas dasar fondasi diabaikan . (5) Dasar fondasi kasar. (6) Bidang keruntuhan terdiri dari lengkung spiral logaritmis dan linier. (7) Baji tanah yang terbentuk di dasar fondasi dalam kedudukan elastis dan bergerak ber sama-sama dengan dasar fondasinya. (8) Pertemuan antara sisi baji dan dasar fondasi membentuk sudut sebesar sudut gesek dalam tanah
r Daya dukung

68

B

��m,, G

... _

..... ____ .,...,.,

=

cjl (analisis Terzaghi}

(b)

,,...,�,�

Tahanan tanah pasif

Akibat berat tanah (Ppy) +

(

(c)

Akibat kohesi (Ppc)

/1',

I

+

Akibat beban terbagi rata (Ppq) Po = Dn

Gambar 3.5 (a) Pembebanan fondasi dan bentuk bidang geser. (b) Bentuk keruntuhan dalam analisis daya dukung. (c) Distribusi tekanan tanah pasif pada permukaan BD.

69

Teknik Fondasi 1

Daya dukung ultimit (ultimit bearing capacity) ( qu) didefinisikan sebagai beban mak simum persatuan luas di mana tanah masih dapat mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan. Bila dinyatakan dalam persamaan, maka

(3.2) derrgan

qu = daya dukung ultimit. Pu = beban ultimit.

eA

=

luas fondasi.

Untuk analisis daya dukung tanah, ditinjau suatu fondasi berbentuk memanjang tak ter hingga, dengan lebar B yang terletak di atas tanah yang homogen dan dibebani dengan beban terbagi rata qu (Gambar 3.5a). Beban total fondasi per satuan panjang adalah Pu = quB· Karena pengaruh beban Pu tersebut, tanah yang berada tepat di bawah fondasi akan membentuk sebuah baji yang menekan tanah ke bawah. Gerakan baji memaksa tanah di se kitarnya bergerak, yang menghasilkan zona geser di kanan dan kirinya dengan tiap-tiap zona terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian geser radial yang berdekatan dengan baji, dan bagian geser linier yang merupakan bagian kelanjutan dari bagian geser radialnya. Dalam mengevaluasi daya dukung tanah, Terzaghi (1943) mengembangkan teori kerun tuhan plastis Prandtl (1924). Mekanisme keruntuhan fondasi memanjang yang terletak pada kedalaman D f dan mempunyai dasar yang kasar, dianalisis dengan anggapan bahwa keruntuhan terjadi pada kondisi keruntuhan geser umum (Gambar 3.5b). Baji tanah ABD pada zona I adalah di dalam zona elastis. Bidang-bidang AD dan BD membuat sudut � ter _hadap horizontaL Area pada zona II merupakan zona radial, sedang area zona III merupa kan area zona pasif Rankine. Lengkung DE dan DG dianggap sebagai lengkung spiral logaritmis. Selanjutnya EF dan GH merupakan garis lurus. Garis-garis B E, FE, AG dan HG 0 membentuk sudut (45-

�

P u = 2P cos ( � -
dengan PP = tekanan tanah pasif total yang bekerja pada bagian AD dan BD. W = berat baji tanah ABD per satuan panjang = %B2y tg � · c = kohesi tanah. � = sudut antara bidang-bidang BD dan BA.

(3.3)

r Daya duk ung

70

Terzaghi menganggap � =
(3.4) Gaya tekanan tanah pasif PP adalah jumlah tekanan pasif akibat berat tanah, kohesi ta nah, dan beban terbagi rata, yaitu

Pp = Ppc +Ppq +PPY

(3.5)

dengan

Ppg Ppc Ppq

tahanan tanah pasif akibat berat tanah. tahanan tanah pasif dari komponen kohesi

(c).

= tahanan tanah pasif akibat beban terbagi rata di atas dasar fondasi.

G ambar 3.5c menjelaskan masing-masing distribusi tekanan tanah pasif pada salah satu bagian AD dan BD, yang dalam hal ini diambil bagian BD . Tekanan tanah pasif yang be kerja tegak lurus atau arah normal (P pn ) terhadap bidang BD adalah:

H

Ppn =

--

sina

( )

(cKpc + pKpq )

2 K + 1;2 yH ____fj_ sina

0

(3.6 )

dengan H = lhB tg
P.p =

p

__!!!!_ cos 8

ppn

(3.7)

cos
(cKpc + pKpq ) +

Kombinasi dari Persamaan (3.5) sampai ke Persamaan (3.7), dapat diperoleh

pP =

B 2

2 cos
0

Vs yB 2

( ) KPY

\�

tg

(3.8)

Substitusi Persamaan (3.8) ke Persamaan (3.4), dapat ditentukan besarnya beban ultimit:

Pu = Be

( KP;

cos
) ( KP; )

+ tg

cos
+1.4 yB

2

tg
( KP; ) -1

cos
(3.9)

Tekanan-tekanan tanah pasif akibat kohesi (Ppc) dan beban terbagi rata (Ppq) diperoleh dengan menganggap tanah tak mempunyai berat atau y = 0. Dari Persamaan (3.5), jika be-

71

Teknik Fond{lsi 1

rat volume tanah y = 0, m aka P u = dapat diperoleh:

dari Persamaan (3.9), untuk y = 0,

Ppc + Ppq- Selanjutnya,

Ppc+Pp q = Be

( KP;

+ tg �

= BeNc+Bp N 0 q

! , :�

atau

J + Bpo (� J

(3.10a)

cos �

cos �

\�

(3.10b)

•J

qc + q q = 1/B(Ppc + Pp q) = eNc + PoN q

(3.10c)

dengan qc dan qq adalah tekanan tanah pasif per satuan luas dari komponen kohesi dan beban terbagi rata p0. Nilai-nilai Ne dan Nq diperoleh Terzaghi dari dianalisis Prandtl (1920) dan Reissner (1924) yang besarnya:

Nc = Nq =

ctg�

(

2

2 a

-

1

)

--------

(3. 1 1)

(3. 1 2)

2cos ( 45 +� /2 )

dengan

a= Sebaliknya, jika dapat diperoleh:

2 i 2cos ( 45 +� /2 )

e['Arr-cp/2]tgcp

e = 0 dan q = 0, dari penyelesaian Persamaan (3.5) dan Persamaan (3.9) '

·:.

p

'

:·

PY

2 = I,4 yB tg�

( KPY ) = B x lhyBNY 2 cos �

-1

(3.13a)

Bila Pp dinyatakan dalam tahanan tanah pasif per satuan luas dari akibat berat tanah (qy), g m aka

dengan

ppy qy = - = lfzyBNy B Ny =

tg� 2

( KP; J -

cos �

1

(3.13b) "

"---

(3.14)

Superposisi dari Persamaan (3.10c) dan Persamaan (3.13b), yaitu jika pengaruh berat volume tanah, kohesi, dan beban terbagi rata semua diperhitungkan, maka akan diperoleh:

q u = qc + q q+qy Dari sini diperoleh persamaan umum daya dukung Terzaghi untuk fondasi memanjang: (3.15a)

r Daya dukung

72

Karena p0 = Df!, Persamaan (3.15a) dapat dinyatakan pula dengan: qu =

dengan

(3. 1 5b)

c

daya dukung ultimit untuk fondasi memanjang. kohesi.' o1 = kedalaman fondasi. y = berat volume tanah. p0 = QjY = tekanan overburden pada dasar fondasi. NY' NC' Nq = faktor daya dukung Terzaghi. qu

c

·

eN + o1yN q + 0,5yBN y

'= =

N ilai-nilai N1, Ne, Nq adalah fungsi dari besarnya sudut gesek dalam (<:p) yang diberikan Terzaghi dalam bentuk grafik, dapat dilihat pada Gambar 3.6, sedang nilai-nilai numerik nya diberikan dalam Tabel 3.1. Dalam persamaan daya dukung ultimit di atas, qu adalah beban total maksimum per satuan luas, ketika fondasi akan mengala�i keruntuhan geser, beban total adalah termasuk beban-beban struktur, pelat fondasi, dan tanah urug di atasnya. 40°

� Cll

E

"iii

"C .><: Q) 1/) Q) Cl

'5

"C :::1 en

Nq ' 1-', ' ' f,_r...._ f......r r-·..

1-

30°

Ne:

20°

i"-r--...

"

,

�

'

'I

60

50

40

30

20

-- = keruntuhan geser umum ----- = keruntuhan geser lokal

Gambar 3.6

\

I

i'.. '� '\. 1\. \I

'

1 0° oo

r'Y

\'

I

,'f I/_

"' ,. ' ' 1o I Lo

/I / Ny'.

� 1/

LI

� Ny

fjl = 44°, N1= 260 4J = 48o, N1 = 780

r-

I

eo "- 0 ..0 'r"�

20

40

60

Hubungan

80

·�

Analisis-analisis daya dukung di atas didasarkan pada kondisi keruntuhan geser umum dari suatu bahan bersifat plastis, yang volume dan kuat gesernya tidak berubah oleh adanya keruntuhan. Pada material yang mempunyai sifat volume yang berubah di bawah bebannya atau mengalami regangan yang besar sebelum tercapai keruntuhan geser, gerak an ke bawah dari baji tanah mungkin hanya memampatkan tanah, tanpa adanya regangan yang cukup untuk menghasilkan keruntuhan geser umum . Kondisi keruntuhan semacam ini, akan menimbulkan keruntuhan geser lokal. Tidak ad.1 analisis rasional untuk pemecahan nya. Terzaghi memberikan koreksi empiris pada faktor-faktor daya dukung kondisi kerun-

73

Teknik Fondasi 1

tuhan geser umum, untuk digunakan pada hitungan daya dukung kondisi keruntuhan geser lokal. Caranya, seluruh faktor daya dukung dihitung kembali dengan menggunakan
(3. 17)

Persamaan.umum untuk daya dukung ultimit pada fondasi memanjang kondisi kerun . tuhan geser lokal, dinyatakan dalam:

(3. 18) dengan Ne', Nq ', dan Ny' adalah faktor-faktor daya dukung pada keruntuhan geser lokal (lihat Gambar 3.6 dan Tabel 3.1) yang nilai-nilainya ditentukan dari Ne'· N q ', Ny' pada keruntuhan geser umum, yaitu dengan mengambil
(3.19)

Umumnya, jika hitungan daya dukung didasarkan pada analisis-analisis keruntuhan geser lokal dan keruntuhan penetrasi, nilai daya dukung diizinkan (qa) akan lebih ditentukan oleh pertimbangan besarnya penurunan.

Tabel 3.1 Nilai-nilai Jaktor daya dukung Terzaghi Keruntuhan geser umum

Ne

0

5,7

5

Nq

Keruntuhan geser lokal

Ny

c

N'

N'q

N'y

1,0

0,0

6,7

1,4

0,2

1,2

8,0

1,9

0,5

4,4

2,5

9,7

2,7

0,9

17,7

7,4

5,0

1 1,8

3,9

1,7

25

25,1

1 2,7

9,7

14,8

5,6

3,2

30

37,2

22,5

19,7

19,0

8,3

5,7

34

5 2,6

36,5

35,0

23,7

1 1,7

9,0

35

57,8

41,4

4 2,4

25,2

1 2,6

10,1

40

95,7

8 1,3

100,4

34,9

20,5

18,8

45

172,3

173,3

297,5

5 1,2

35 ,1

37,7

48

258,3

287,9

780, 1

66,8

50,5

60,4

50

347,6

4 15, 1

1 15 3,2

8 1,3

65,6

87, 1

1,0

0,0

7,3

1,6

0,5

10

9,6

2,7

15

12,9

20

5,7

Daya dukung

74

Dalam persamaan-persamaan daya dukung ultimit di atas, terdapat 3 suku persamaan yang cara penerapan dalam hitungannya sebagai berikut: (1) Suku persamaan eNc Nilai kohesi e yang digunakan adalah kohesi rata-rata tanah di bawah dasar fondasi. (2) Suku pers'amaan DfY Nq . Di sini DfY = p0, merupakan tekanan overburden atau tekanan ver tikal pada dasar fondasi, yaitu tekanan akibat dari berat tanah di sekitar fondasi. Oleh karena itu, berat volume tanah (y) yang digunakan untuk menghitung DfY adalah berat volume tanah di atas dasar fondasi. Jika di permukaan tanah terdapat beban terbagi rata q0 (lihat Gambar 3.7), maka per� amaan daya dukung ultimit menjadi:

atau

q u = eNc + (Ofy + q0 )N q + 0,5 yBNy

(3.20a)

q u = eNc + (p 0 + q 0) Nq + 0,5 yBNy

(3.20b)

,,,,, ...

8 Gambar 3.7

Pengaruh beban terbagi rata di permukaan.

(3) Suku persamaan O,SyBNy Pada suku persamaan ini diperlukan nilai berat volume tanah rata-rata (y) yang terletak di bawah dasar fondasi. (a) Pengaruh Bentuk Fondasi

Persamaan-persamaan daya dukung yang telah dipelajari di atas hanya berlaku untuk menghitung daya dukung ultimit fondasi memanjang. Untuk bentuk-bentuk fondasi yang lain, Terzaghi memberikan pengaruh faktor bentuk terhadap daya dukung ultimit yang didasarkan pada analisis fondasi memanjang, sebagai berikut:

(i) Fondasi bujur sangkar: 1,3 e Nc + p0 Nq + 0,4 yBNy

(3.21a)

q u = 1,3 cNc + p0 Nq + 0,3 yBNy (iii) Fondasi empat persegi panjang:

(3.21b)

(ii) Fondasi lingkaran:

(3.21c)

75

Teknik Fondasi 1

dengan qu = daya dukung ultimit. c = kohesi tanah. p0 = OfY = tekanan overburden pada dasar fondasi. y = berat volume tanah, di·mana penggunaan dalam persamaan di atas harus mempertimbangkan kedudukan muka air tanah: o1 = kedalarn an fondasi. B lebar atau diameter fondasi. L panjang fondasi. Nilai-nilai N0 Nq , dan Ny bergantung pada sudut gesek dalam tanah (q>) . Persamaan daya dukung Terzaghi hanya cocok untuk fondasi dangkal dengan o1::; B . Pada hitungan daya dukung Terzaghi, kuat geser tanah di atas dasar fondasi diabaikan. Oleh karena itu, untuk fondasi yang dalam, kesalahan hitungan menjadi besar. Daya dukung teori Terzaghi telah banyak digunakan dalam menghitung daya dukung pada tanah-tanah granuler dan tanah-tanah yang mempunyai kohesi dan sudut gesek dalam (tanah c - q> ) , karena persamaan daya dukungnya memberikan hasil yang sangat hati-hati. Nilai daya dukung yang hati-hati untuk jenis tanah pasir dan tanah c - q> ini, berguna untuk menanggulangi risiko yang timbul akibat sulitnya memperoleh contoh tanah tak ter ganggu pada jenis tanah-tanah tersebut. Selain itu, data pengujian korelasi daya dukung fondasi skala penuh dengan kuat geser tanah yang diperoleh dari pengujian laboratorium yang membuktikan ketepatan persamaan daya dukung yang diberikan masih sangat kurang.

#,V//-.."VY/1

'·

t

1 1 1

t

t

1 lj

Gambar 3.8

,, ......,,� ......,,.,

I·

D

o,

.,I 1

Fondasi dalam, dengan

DfB > 5.

Untuk fondasi dalam yang berbentuk sumuran dengan o1 >5B (Gambar 3.8), Terzaghi menyarankan persamaan daya dukung dengan nilai faktor-fa ktor daya dukung yang sama, hanya faktor gesekan dinding fondasi diperhitungkan. Persamaan daya dukungnya dinya takan oleh:

Daya dukung

76

Pu' = p u + ps = q u Ap + nDIPJ

P u ' = beban ultimit total untuk fondasi dalam.

dengan:

(3.22)

=

P u beban ultimit total untuk fondasi dangkal. P5 perlaw anan gesekan pada dinding fondasi. qu 1,3 cNc + p 0 N + 0,3 yB N (jikaberbentuk lingkaran). Y = luas dasar fondasi. Ap = =

D = B = diameter fondasi. Is = faktor gesekan (lihat Tabel 3.2).

DJ=

kedalaman fondasi.

Nilai faktor gesekan Is bergantung pada material fondasi dan tanah di sekelilingnya, dan merupakan jumlah dari gesekan dan adhesi per satuan luas antara dinding fondasi dan tanah. Nilai-nilai Is dari berbagai jenis tanah disajikan dalam Tabel 3.2. Tabel 3.2 Faktor gesekan dinding fs (Terzaghi, 1 943). 2

Jenis tanah

l5 (kg/cm )

Lanau clan lempung lunak

0,07 - 0,30

Lemp ung s angat kaku

0,49 - 1,95

Pasir tak p adat

0,12 - 0,37

Pasir padat

0,34 - 0,68

Kerikil padat

0,49 - 0,96

(b ) Pengaruh Air Tanah

Berat volume tanah sangat dipengaruhi oleh kadar air dan kedudukan air tanah. Oleh karena itu, hal tersebut berpengaruh pula pada daya dukungnya.

(1) Jika muka air tanah sangat dalam dibandingkan dengan lebar fondasinya atau z > B, dengan z adalah jarak muka air tanah di bawah dasar fondasi (lihat Gambar 3.9a), nilai suku ke-2 dari persamaan daya dukung dipakai yb atau yd, demikian pula dalam suku persamaan ke-3 dipakai nilai berat volume basah (yb) atau kering yd. Untuk kondisi ini, nilai parameter kuat geser yang digunakan dalam hitungan adalah parameter kuat geser dalam tinjauan tegangan efektif (c ' dan
y dalam

dengan

y' =

Ysat- Yw' dan dw

=

y' (DJ- dw) + ybdw

kedalaman muka air tanah dari permukaan.

Teknik Fondasi 1

77

(3) Jika muka air tanah cli permukaan atau dw = 0 maka y pacla suku persamaan ke-2, cl igantikan clengan y'. Seclang y pacla suku persamaan ke-3 cl ipakai berat volume tanah efektif ( y') .

(4) Jika muka air tanah terletak pacla keclalaman z di bawah clasar fondasi (z
· cl e'( gan

�r_t_

=

Yrt

T

(3.23)

berat volume tanah rata-rata.

D,

-51.

= y' + (z /B) (yb-y')

�a�_.-

I

dw

D, 1...----'

(b)

L4)

Gambar 3.9

(c)

Pengaruh muka air tanah pada daya dukung.

Hitungan claya clukung harus selalu mempertimbangkan sifat-sifat permeabilitas tanah. Untuk tanah yang berpermeabilitas renclah, analisis claya clukung keaclaan kritis terjacli pacla konclisi jangka pendek atau segera sesuclah selesai pelaksanaan . Untuk ini, analisisnya harus cliclasarkan pacla konclisi tanpa-draina.se (undrained) clengan meng gunakan parameter-parameter tegangan total (cu clan
(c) Definisi-definisi dalam Perancangan Fondasi

Beberapa clefinisi yang perlu cliketahui dalam perancangan fonclasi antar a lain:

Tekanan overburden total (total overburden pressure) (p) adalah intensitas tekanan total yang tercl iri clari berat material cli atas clasar fonclasi total, yaitu berat tanah clan air sebelum fon clasi clibangun.

Daya dukung

78

Daya dukung ultimit neto (net ultimate bearing capacity) (q un ) adalah nilai intensitas beban fondasi saat tanah akan mengalami keruntuhan geser, yang secara umum dapat dinyata kan dalam persamaan: (3 . 24 a) qun = qu- 0/Y Untuk Persamaan (3.15), daya dukung ultimit neto menjadi:

atau

qun = cN c + D1y(Nq - 1) +0,5yBN 1

(3 . 24b)

qun = cN c +p(N q - 1)+0,5yBNy o

(3.24c)

Tekanan fondasi total (total foundation pressure) atau intensitas pembebanan kotor (q), adalah intensitas tekanan total pada tanah di dasar fondasi, sesudah struktur selesai dibangun de ngan pembebanan penuh. Beban-beban termasuk berat fondasi, berat struktur atas, dan berat tanah urugan termasuk air di atas dasar fondasinya. Tekanan fondasi neto (net foundation pressure) (q n ) untuk suatu fondasi tertentu adalah tam bahan tekanan pada dasar fondasi, akibat beban mati dan beban hidup dari strukturnya. Secara umum, q n dapat dinyatakan oleh persamaan: (3.25) Daya dukung diizinkan (allowable bearing capacity) (qa) adalah tekanan fondasi maksimum yang dapat dibebanka n pada tanah, sedemikian sehingga kedua persyaratan keamanan terhadap daya dukung dan penurunannya terpenuhi. Bila hitungan daya dukung tanah yang didasarkan pada keamanan terhadap daya dukung telah memenuhi, padahal hitung an penurunan yang akan terjadi, yang telah dihitung didasarkan pada tekanan daya dukung tanah yang telah aman tersebut melampaui batas nilai toleransinya, maka tekanan bebannya harus dikurangi sampai penurunan yang terjadi masih dalam batas-batas yang memenuhi persyaratan. Faktor aman (F) dalam tinjauan daya dukung ultimit neto, didefinisikart sebagai: (3.26) Dari Persamaan (3.26), untuk faktor aman (F ) tertentu yang sesuai, daya dukung aman (safe bearing capacity) (q5) didefinisikan sebagai tekanan fondasi total ke tanah maksimum yang tak mengakibatkan risiko keruntuhan daya dukung, dengan

(3.27) Jadi, untuk Persamaan (3.15), daya dukung aman fondasi memanjang dinyatakan oleh:

(3.28) Contoh soal 3.1:

F ondasi memanjang terletak pada tanah seperti yang d itunjukkan dalam Gambar C3 1 . Be ban terbagi rata di atas permukaan (q 0) sebesar 2 t/m2 . Data tanah: .

79

Teknik Fondasi 1

0 2 tlm 2, q>1 = 25 (2) Tanah 2: y2 = 1,99 t/m3, c2 = 5 tlm 2 , q>2 = 30 (1) Tanah 1: Y, = 1,9 t/m3, c ,

=

°

Berapakah daya dukung ultimit (qu), jika kedalaman fondasi Dt = 1 m, lebar B = 1,8 m dan kedudukan muka air tanah sangat dalam? Bagaimana pengaruhnya terhadap daya dukung ultimit jika tak terdapat beban terbagi rata? Penyelesaian:

Tanah 1 : y1 = 1 ,9 Um2 c1 = 2 um• cp1 = 25° Tanah 2: y2

= � \ 1 !) r;

� = 1 ,99 um• >"

•

cpt= 300

·

.

.

.

.

·. .

. ·. .

:. .

�

.

.

.

. .

· .. · :. : . ,.

.

.

..

·.

·

.

..

.

..

B = 1 ,8 m .

.

:

Dr = 1 m ·

:

. .

.

..

.

..

..

.

...

. .:·

·.

.· ··

Gambar C3. 1

Sudut gesek dalam tanah yang digunakan dalam hitungan adalah q> pada dasar fondasi, yaitu q>z = 30°. Bila dianggap terjadi keruntuJum geser umum, dari Tabel 3.1 diperoleh Ne

=

37,2; Nq = 22,5; N y = 19,7

Daya dukung fondasi memanjang dihitung dengan Persamaan (3.20):

qu

p0

= =

c 2 N c + (p 0 + q 0) N + 0,5 y2 BNy q 2 Df yl = 1x 1, 9 = 1, 9 t/m

Maka, daya dukung ultimit bila terdapat beban terbagi rata q0:

qu = ( 5 X 37,2 ) + ( 1,9 + 2)

X

22,5 + ( 0,5

Bila tak terdapat beban terbagi rata:

qu

=

X

1,99

X

1,8

X

19,7 ) = 309,03 t/m

2

( 5x37,2 ) + ( 1,9 x22,5 ) + ( 0,5 x1,99 x1,8 x19,7 ) = 264,3 t/m 2 < 309,03 t/m

2

Di sini terlihat bahwa adanya beban terbagi rata di permukaan tanah menambah daya dukung ultimit.

Daya dukung

80

F ondasi berbentuk memanjang dengan lebar B = letak pada tanah homogen dengan: 2 c = 1,6 kg/cm Contoh soal 3.2:

=

1,60

m dan kedalaman Of = 1,50 m, ter

20

3 yb = 1,8 t/m ; ysat

=

2,1 t/m 3

Ditanyakan:

(a) Pada tinjauan keruntulzan geser umum, berapakah daya dukung ultimitnya, jika muka air tanah terletak: (1) pada 4 m dari permukaan tanah? (2) pada kedalaman 0,50 m di bawah dasar fondasi? (3) pada dasar fondasi? (b) Pada kasus (a.1), berapakah daya dukung ultimitnya jika ditinjau menurut keruntulzan

geser /okal?

(c)

Jika faktor aman sama dengan 3, berapakah tekanan fondasi maksimum agar me menuhi kriteria keamanan terhad ap keruntuhan daya dukung? (Dianggap terjadi ke runtulzan geser umum dan muka air tanah pada kedalaman 4 m dari permukaan).

Penyelesaian:

c

cp

= 1,6 kg/cm2

1,5 m

= 20°

Yb = 1 ,8 tlm' Ysat = 2,1 tlm'

-

- ---·-

0,5 m

J•

m.a.t (a.3)

8=1,6m

o

�

---------- - - --� ---

0

,.1

--�.

m.a.t (a.2)

---------- -·

m.a.t (a. 1 )

- ------------------- ---- �--- --------GambarC3.2

(a) Daya dukung ultimit pada keruntulzan geser umum

c
=

=

1,6 kg/cm2 = 16 t/m 2 ° 20 , dari Tabel 3.1 diperoleh Ne= 17,7, Nq = 7,4, Ny = 5,0

Fondasi berbentuk memanjang, maka berlaku persamaan umum:

qu = cNC + PaN q + 0,5yB N Y

dengan p0 = yD/

81

Teknik Fondasi 1

(1) Jarak muka air tanah dari dasar fondasi z

=

4 - 1,5 = 2,5 m> B = 1,6 m

Jadi, dipakai berat volume basah,

= cNc + Dfyb N q + 0,5yb BNY

q11

= ( 1 6 X 17,7) (2)

+

( 1,5

X 1,8 X 7, 4) + (0,5 X 1,8 X 1,6 X 5) =

310,38 t/m

2

z =

0,5 m< B, maka dipakai berat volume basah pada p0 dan dipakai berat volume rata rata pada suku persamaan ke-3. 3

Ysat = 2,1 tlm y' = Ysat- Yw =

2,1 - 1 = 1,1 tlm

3

0,5 yrt = y'+ (z/B) (yb-y') = 1,1 + - X 1,6 q11 = cNc + Dfyb N q + 0,5yrtBNY =

( 1 6 X 17,7 )

+

( 1,5

( 1,8 - 1,1 ) = 1 ,32

X 1,8 X 7,4 ) + (0,5 X 1,32 X 1,6 X 5)

=

308,46 t/m

2

(3) Muka air tanah pada dasar fondasi, maka dipakai berat volume basah pada p0 dan dipakai berat volume efektif pada suku persamaan ke-3.

q 11

= cNc + Dfyb N q + 0,5y'BNY =

( 1 6 x 17,7 )

+

( 1 ,5 x 1,8 x 7,4 )

+ (0,5 x 1,1

x 1 ,6

x 5) =

307, 58 tlm

2

Dapat dibandingkan dalam soal (a.l) sampai (a.3) di atas, bahwa kenaikan muka air tanah sampai ke dasar fondasi mengurangi daya dukung.

(b) Daya dukung ultimit pada keruntuJum geser lokal '

° = 4 m> B = 1,6 m; c' = 2/3 x 16 = 10,67 t/m2 . cp = 20 , dari Tabel 3.1 untuk keruntuhan geser lokal, diperoleh Ne ' = 1 1,8, Nq ' = 3,9, Ny' = 1,7. A tau dapat pula ditentukan dengan cara: z

cp'

=

arc tg [ 2/3 tg

0

20

] = 13,64

0

Dari Gambar 3.6, dengan mengambil nilai faktor-faktor daya dukung pada kurva

keruntuhan geser umum, untuk cp = 13,64° akan diperoleh Ne, Nq- dan Ny yang sama se perti di atas.

= c'Nc + Dfyb N q' + 0,5ybBN y '

q 11

=

(c)

( 10,67

'

X 11,8 ) +

( 1,5

X 1,8 X 3,9 )

+

(0,5 X 1,8 X 1 ,6 X 1,7)

138,89 tlm

2

Tekanan pada dasar fondasi maksimum yang aman atau daya dukung aman dihitung menurut Persamaan (3.27).

82

Daya dukung

Dari Persamaan (3.27) tersebut:

Untuk tekanan tanah di atas dasar fondasi, karena muka air tanah di bawah d asar fon d asi, maka dipakai Yb· Pada soal (a. 1), telah diperoleh q u = 310,38 t/m 2• Tekanan fond asi maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya d ukung dengan F = 3, adalah: q5 = 1 /3 X [310,38 - ( 1,8

X

1,5 ) ]

+

( 1,8

X

1,5 )

105,26 tlm

2

Contoh soal 3.3:

F ondasi bujur sangkar dengan ukuran 2 m x 2 m terletak pada kedalaman 1,5 m. Tekanan pada dasar fondasi total q = 25 t/m2 (termasuk berat tanah di atas pelat fondasi). Tanah ter diri dari d ua lapisan, yaitu: (1) Tanah 1 : Ked al�man 0 - 1,5 m: y1 = 1,8 t/m3, (2) Tanah 2: Kedalaman 1,5 m ke bawah: Y2 = 1,95 t/m 3, 3 ' Y2 = 1,05 t/m , ° 2 c = 2 t/m dan
Ditanyakan: (a) Jika muka air tanah sangat dalam, hitung faktor aman terhadap keruntuhan daya d ukung. (b) Jika muka air tanah pada dasar fondasi, berapakah faktor aman terhadap d aya dukung? Penyelesaian:

.

'

rn . a . t (b) . . ..

.. _

.

.

.

B= 2 rn ,

. .

.:

. .

Tanah 2 : 1,95 urn• Y2 Y2 ' = 1,05 urn• c = 2 urn• 15°

=

Gambar C3. 3

83

Teknik Fondasi 1

Dianggap terjadi keruntulum geser umum.

(a) Muka air tanah sangat dalam Untuk

15°, dari Tabel 3.1: Ne = 1 2,9 ; Nq = 4,4; Ng = 2,5

Persamaan daya dukung ultimit fondasi bujur sangkar:

qu = 1,3cN c + D1y1N q + 0,4y2 BN1

= (1,3 x 2 X 12,9 ) + (1,5 X 1,8 X 4,4) + (0,4 X 1,_95 X 2 X 2,5) = 49,32

t/m

2

Tekanan fondasi total q = 25 t/m2 .

49,32- (1,8 X 1 5 ) --- --'-- =2,09<3 ---'---25 - (1,8 x 1,5 ) ,

Karena F< 3, kriteria keamanan terhadap daya dukung tidak terpenuhi. Oleh karena itu, agar kriteria tersebut dapat dipenuhi, fondasi har us diletakkan lebih dalam, atau lebarnya ditambah.

fb) Muka air tanah pada dasar fondasi Daya dukung ultimit dihitung dengan persamaan:

qu = 1,3 cN c+Dfy lN q+0,4y2 BN1 I

(1,3 X 2 X 12,9) + ( 1,5 X 1,8 X 4,4) + (0,4 X 1,05 X 2 X 2,5 ) = 47,52 q u - Y1 DJ 47,52-2,7 = 2<3 F= 25 - 2,7 q-y1Df =

t/m

2

F aktor am an semakin kecil, dengan demikian juga tidak memenuhi. 3.2.2

Fondasi pada Tanah Pasir

T anah granuler, seperti tanah pasir dan kerikil, tidak berkohesi (c = 0), atau mempunyai kohesi namun sangat kecil hingga dalam hitungan daya dukung sering diabaikan. Daya dukung fondasi pada tanah granuler, dipengaruhi terutama oleh kerapatan relatif (D,), kedudukan muka air tanah, tekanan keliling (confining pressure), dan ukuran fondasinya. Untuk tanah tak berkohesi, persamaan umum daya dukung ultimit T erzaghi akan menjadi sebagai berikut:

(1) F ondasi berbentuk memanjang:

qu = p0 Nq + 0,5yBN y

(3.29a)

qu = pN 0 q+0,4yBNY

(3.29b)

(2) F ondasi berbentuk bujur sangkar:

Daya dukung

84 (3) F ondasi berbentuk lingkaran:

(4)

qu

= pN + 0,3yBN y 0 q

(3. 29c )

F ondasi berbentuk em pat persegi panjang: q u = p N + 0,5yBN y(10 q

0,28/L)

dengan B = lebar a tau diameter fondasi. L = panjang fondasi. p0 = D!f = tekanan overburden pada dasar fondasi. DJ = kedalaman fondasi. y = berat volume tanah granuler. NW Ny = faktor-faktor daya dukung.

(3. 29d )

T anah granuler mempunyai permeabilitas yang besar, karena itu pada tiap-tiap tahap pembebanannya, air selalu terdrainase dari rongga porinya. M aka, hitungan daya dukung pasir selalu didasarkan pada kondisi dengan-drainase (drained) dengan penggunaan para meter tegangan efektif (!p' dan c'= 0). Sudut gesek dalam (!p') pasir sangat dipengaruhi oleh ° ° kerapatan relatif yang nilainya berkisar antara 28 sampai 45 (pada umumnya, diap1bil ° ° sekitar 30 - 40\ U.S.Engineer Corp. (1946), menyarankan !p' = 30 untuk pasir longgar atau ° tak padat, dan !p' = 35 untuk pasir padat. Nilai-nilai tersebut dipertimbangkan sebagai nilai !p yang aman. F aktor lain yang juga mempengaruhi sudut gesek dalam !p' adalah bentuk dan gradasi butiran. Jika butiran pasir bergerigi, bergradasi baik, dan dalam kondisi padat, !p pasir diperkirakan akan besar. T anah granuler yang padat mempunyai kerapatan relatif (Dr), y, dan !p yang besar, sehingga daya dukungnya besar dan penurunannya kecil. Se baliknya, jika pasir tak padat, nilai y dan !p relatif kecil, sehingga daya dukungnya rendah dan penurunannya besar. Bahkan, pada beban yang sedang, pasir tak padat akan mende rita penurunan yang besar, khususnya bila terdapat getaran yang kuat. Kedudukan muka air tanah mempengaruhi daya dukung tanah granuler. Berat volume pasir pada kondisi kering, lembap, atau jenuh, nilainya tidak banyak b erbeda. Oleh karena itu, bila tanahnya tidak terendam air, berat volume pasir sendiri bukan variabel yang pen ting dalam hitungan daya dukung. Akan tetapi, jika pasir terletak di bawah permukaan air tanah, berat volume pasir efektif menjadi berkurang yan g secara kasar kira-kira setengah dar i berat volume pasir kering atau lembap . Sedangkan nilai !p' pasir tidak banyak berbeda oleh rendaman air. Oleh karena itu, secara pendekatan, kenaikan muka air tanah dari se jauh B di bawah dasar fondasi sampai ke permukaan tanah secara kasar akan mengakibat kan pengurangan daya dukung kira-kira setengah dari daya dukung tanah pasir kering atau lembap. Karena material granuler mempunyai permeabilitas besar, bila material fon dasi kedap air dan muka air tanah terletak di atas dasar fondasi, fondasi akan mengalami gaya ke atas akibat tekanan air pada bagian yang terendam tersebut. Contoh soal 3.4:

° F ondasi empat persegi panjan� 1,0 m x 1,6m terletak pada tanah pasir dengan

85

Teknik Fondasi 1

Penyelesaian:

;

m.a.�

1

Pasir:

0,=0,9m

>_______

---

--L------'

·

Yd = 1,65 tJm• Ysat = 2,05 t/m" ql' = 40°

..,

8=1m

GambarC3.4

Untuk daya dukung fondasi pada tanah pasir, penggunaan nilai berat volume kering (Yd) pada hitungan tekanan overburden (p0 = D!f), adalah karena pertimbangan keamanan. Bila pasir di atas dasar fondasi tidak terendam air, kondisi kritis di mana akan diperoleh daya dukung yang minimum adalah saat pasir menjadi kering. ° Dengan
(a) Bila muka air tanah 2 m di bawah dasarfondasi

Lebar fondasi B 1,0 m < z = 2 m , maka dalam hitungan daya dukungnya tak memper hitungkan pengaruh muka air tanah. =

P0 = Df yd

=

0,9 X 1,65 = 1,49 t/m 2

Daya dukung ultimit fondasi empat persegi panjang pada tanah pasir (c = 0), dinyata kan oleh persamaan:

qu

= p0 N + O,Syd BNY (l- 0,28/L) q =

(1,49 X 81,3)

+

2 (0, 5X 1,65 X 1 X 100,4) (1-0,2 X 1/1,6) = 193, 61 t/m

(b) Muka air tanah di dasarfondasi

i = 'Ysat -yw

qu

=

2,05 -1

=

1,05 tlm

3

= Po N + O,Sy'B NY (l- 0,28/L) q

=

(1,49x81,3) + (0,5x1,05x1x100,4) (1-0,2xl/1,6)

=

167,25 tlm

2

Dengan membandingkan soal (a) dan (b) dapat dihitung bahwa daya dukung ber kurang kira-kira 14% oleh adanya kenaikan muka air tanah sampai ke dasar fondasi.

r

Daya dukung

86 Contoh soal 3.5:

Suatu tangki terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan tanah pasir yang tak padat, ° dengan qJ' = 25 dan c = 0. T angk i berbentuk tabung dengan diameter 4 m. Dianggap muka air tanah sangat dalam dan tanah dalam kondisi kering dengan Yd = 1,5 t/m 2 . Berapakah berat tangki maksimum yang memenuhi kriteria keamanan terhadap keruntuhan daya dukung? Penyelesaian:

tang ki 04 m

fl\\fl\V''""'"

�

___.r]

-

01= 1 m

25° 0 Yd = 1 ,5 um•

c·

8=4m

=

=

Gambar C3.5

° ° Karena pasir mempunyai qJ ' = 25 < 28,5 , maka dapat diharapkan akan terjadi keruntuhan ° ' geser lokal. Dengan qJ = 25 , dari Tabel 3.1 dapat diperoleh Nq ' = 5,6 dan Ny' = 3,2. Daya dukung ulti mit dinyatakan oleh persamaan (B = 4 m ) : ' '. 4ie") ,

(''

�

dengan

m aka:

( 1,5 x 5,6 )

+

( 0,3 x 1,5 x 4 x 3,2 )

qu- Dfyd = 14,1 6 - ( 1 x 1,5 )

=

=

14,16 tlm

12,66 t/m

2

2

T ekanan pada dasar fondasi yang aman terhadap keruntuhan dukung atau daya dukung

aman, dengan F = 3:

1�66

--

3

+15 = I

5,72 t/m

Jadi, berat tangki maksimum yang aman = %

2 x n x 4 x 5,72

=

71,88 ton

2

Teknik Fondasi 1

87

Contoh soal 3.6:

Untuk mempelajari pengaruh kenaikan nilai kuat geser pasir
Dari mempertimbangkan kedua nilai
umum.

p0 = Dfyb = 1 X 1,98 = 1,98 tlm 2 ° (1) Untuk
.

q u = p0N q+0,5yb BNY = (1,98 X 70) + (0,5 X 1,98 X 1,5 X 80) = 257,74 tlm2 ° (2) Untuk
daya dukung ultimit yang relatif besar. Bila fondasi berbentuk memanjang, tanah di sepanjang dasar fondasi pada lokasi ter tentu kemungkinan mempunyai sudut gesek dalam efektif (
Analisis Skempton untuk Fondasi pada Tanah Lempung

Skempton (1951) memberikan persamaan daya dukung ultimit fondasi yang terletak pada lempung jenuh dengan memperhatikan faktor-faktor bentuk dan kedalaman fondasi. Pada sembarang kedalaman fondasi empat persegi panjang yang terletak pada tanah lempung, Skempton menyarankan pemakaian faktor koreksi pengaruh bentuk fondasi (se), dengan

s e = (1+ 0,2 BIL)

(3.30)

dengan B = lebar dan L = panjang fondasi. Faktor daya dukung Ne untuk bentuk fondasi tertentu diperoleh dari mengalikan faktor bentuk Se dengan Ne pada fondasi memanjang yang besarnya dipengaruhi pula oleh kedalaman fondasi (D1). (1) Fondasi di permukaan (Dt= 0): Ne(permukaan) = 5,14; untuk fondasi memanjang. Ne(permukaan) = 6,20; untuk fondasi lingkaran dan bujur sangkar. (2) Fondasi pada kedalaman

N e = ( 1+0 2

l

'

0 < Dt< 2,5B:

°/ lN B ) c (permuk aan)

Dayadukung

88 (3)

Fondasi pada kedalaman D1>

Ne

=

l,SNc(permukaan)

2,58 :

Daya dukung ultimit fondasi memanjang analisis Skempton:

= cuNc + DjY

qu

Daya dukung ultimit neto:

(3.31)

(3.32)

qu = qun =

dengan

=

D1 =

y

cu

Ne

=

=

daya dukung ultimit. daya dukung ultimit neto. kedalaman fondasi. berat volume tanah. kohesi pada kondisi tanpa-dra.inase. faktor daya dukung yang ditunjukkan dalam Gambar 3.10. 10

I

9

8

7

6

5

4

.1!

k

�

Fondas1 '"9 aran I

dan bujursangkar

V

V

[7

/

V

/n-

Fondasi memanjang •

v

--

-

I

-fH--

N. empat persegi par1ang = (0.84 + 0.168/L)N. �ursangkar

3

2 1

0

!

2

3

4

DIB

I

5

Gambar 3.10 Faktor daya dukung Ne (Skempton, 1951)

Nilai-nilai Ne yang diberikan oleh Skempton (1951) dalam fungsi DfB dan bentuk fon dasinya disajikan dalam Gambar 3.10. Untuk fondasi empat persegi panjang dengan pan jang L dan lebar 8, nilai daya dukungnya dapat dihitung dengan mengalikan Ne fondasi bujur sangkar dengan faktor: 0,84 + 0,168/L

Teknik Fcmdtisi 1

89

Jadi, untuk fondasi empat persegi panjang, daya dukung ultimitnya dinyatakan dengan

persamaan:

(3.33a) dan (3.33b) dengan

NttbsJ adalah faktor daya dukung N, untuk fondasi bujur sangkar.

Tanah-tanah kohesif yang jenuh berkelakuan sebagai bahan yang sulit meloloskan air.

Karena itu analisis daya dukung fondasi pada kedudukan kritis, yaitu pada saat "selesai pe laksanaan atau jangka pendek, selalu digunakan parameter tegangan total atau Cu > 0 dan

Cl>u

=

o". Jika dibutuhkan, stabilitas fondasi pada kondisi

anggapan bahwa tanah telah oalam kondisi

janglal panjang dapat dicek dengan terdrainase, hingga dalam hal ini dapat diguna

' ' kan parameter tegangan efektif, yaitu c dan q> . Jika pada hitungannya·digunakan parame ' ter c dan cp', akan diperoleh daya dukung yang lebih besar daripada daya dukung yang didasarkan pada Cu dan q> = 0".

Pada tanah-tanah yang berpermeabilitas rendah, untuk tinjauan stabilitas fondasi janglal pendek, air akan selalu melekat pada butiran tanah saat geseran berlangsung. Karena itu,

untuk tanah kohesif yang terletak di bawah muka air tanah, berat volume tanah yang di gunakan dalam persamaan daya dukung selalu dipakai berat volume tanah jenuh

(Ysat),

serta tak terdapat gaya angkat ke atas akibat tekanan air di dasar fondasinya (Giroud dkk., 1973).

Di alam, tanah lempung walaupun terletak di atas muka air tanah sering dalam kondisi

jenuh oleh akibat pengaruh tekanan kapiler.

Contoh soal 3.7:

Fondasi terletak pada lempung jenuh homogen, dirancang untuk mendukung kolom de ngan beban 40 ton. Kuat geser tanpa-drainase tanah lempung Cu = 15 t/m2, CJ>u 0, dan Ysat = 2t/m3. (a) Berapakah dimensi fondasi bujur sangkar yang memenuhi faktor aman terhadap daya dukung (F 3)? (b) Berapakah faktor aman pada kondisi janglal panjang, jika c ' = 5 t/m2, q>' = 30", Ysat = 2 t/m2, dan i 1 t/m3? =

=

=

P=40t

Penyelesaian:

s

Dr

p , ..

J 8

GambarC3.6

I R

.. I

I'

Q

,,

.,,

Lempung jenuh:

Cu = 15t/m2
Daya du kung

90

(a) Dimensi fondasi dihitung berdasarkan kondisi jangka pendek atau kondisi tanpa-drainase. Jadi dipakai u = 0 dan CuDaya dukung ultimit lempung jenuh, dinyatakan oleh

Daya dukung neto untuk lempung (
-

Dfy - cuNc -

Daya dukung aman (qJ:

(1) Tekanan pada dasar fondasi total (q) harus tak melampau q5• Jika dianggap seluruh bagian PQRS hanya berisi tanah urug, tekanan fondasi total (q) akan merupakan jumlah tekanan akibat beban kolom ditambah tekanan overburden (p0 = D 1y). Atau dengan kata lain, tekanan akibat beban kolom, akan mengakibatkan tekanan fondasi neto (q11). Tekanan fon dasi total: (2) Supaya tekanan fondasi aman terhadap keruntuhan daya dukung, maka q:::; q5• Dengan menyamakan Persamaan (1) dan (2), dapat diperoleh p

-

A

=

5Nc

(3)

Dari Persamaan (3), bila dicoba fondasi bujur sangkar dengan B

Nc

= --- =

40 1xlx5

=

1 m, maka

8

Untuk N� = 8, dari G ambar 3.10, diperoleh DJIB = 1,35. Jadi, kedalaman fondasi yang dibutuhkan o1 = 1,35 x 1 = 1,35 m Misalnya diinginkan untuk mengurangi kedalaman fondasi, maka lebar fondasi harus ditambah. 2 Dicoba, B = 1,1 m, maka q" = (40/1,1 ) = 33,06 t/m2 Dari persamaan q n

33,06

=

5Nc Ne = 6,6

qun - , diperoleh

F

91

Teknik Fondasi 1

Dari G ambar 3.10, untuk Ne = 6,6, diperoleh DjB = 0,3. Dengan B = 1,1 m, maka = m. Dengan pertimbangan keamanan, digunakan kedalaman fon

o1 = 0,3 x 1,1 0,33 dasi D t= 0,60 m.

Dari penyelesaian di atas dapat dilihat bahwa dengan menambah lebar fondasi kedalaman fondasi dapat direduksi dari 1,35 m menjadi 0,60 m .

0,1 m,

Perlu diperhatikan bahwa pemilihan kedalaman fondasi harus dipertimbangkan ter hadap gangguan-gangguan tanah permukaan, seperti kembang susut, erosi tanah, dan lain-lain.

(b) Hitungan faktor aman pada kondisi jangka panjang. Untuk

° 30 , dari Tabel 3.1, Ne= 37,2; Nq = 22,5; Ny = 19,7.

Daya dukung ultimit neto fondasi bujur sangkar dengan muka air tanah di permukaan, dinyatakan oleh persamaan: I

qu n = =

1,3cN +Dfy'(N q -1) + 0,4y'BN y c

(1,3 X 5 X 37,2 ) + [ (0, 6 X 1)(22, 5-1))

+

(0,4 X 1 X 1,1 X 19,7 )

=

263,3

t/m 2

263,3 = 7 96 33,06 I

Pada tinjauan jangka panjang atau pada kondisi terdrainase (drained), daya dukung dan faktor aman menjadi lebih besar. Oleh karena itu, fondasi menjadi lebih aman terhadap daya dukung. Catatan:

Dengan melihat Gambar C3.6, tekanan fondasi total (q) pada dasar fondasi PQ adalah jum lah tekanan akibat berat total blok PQRS ditambah dengan tekanan akibat beban kolom (P) yang dianggap bekerja di permukaan tanah. Bila volume material fondasi pada blok PQRS sangat kecil dibanding dengan volume tanahnya dan berat volume tanah tidak terpaut ba n yak dengan berat volume bahan fondasi, m aka tekanan akibat berat total blok PQRS pada dasar fondasi PQ dapat dianggap sama dengan tekanan vertikal akibat beban tanah atau tekanan overburden Dp. Oleh karena itu, tekanan akibat beban kolom pada fondasi yang berbentuk seperti Gambar C3.6, dapat dianggap sebagai tekanan fondasi neto (qn ) . Contoh soal 3.8:

Sua tu bak air dari beton yang dapat dianggap kaku berukuran 10 m x 15 m akan diletakkan 3 pada tanah lempung jenuh dengan berat volume 2,1 t/m . Dasar bak terletak pada ke dalaman 1 m dan berat total setelah terisi air adalah 500 t. Dari pengujian triaksial tanpa drainase, diperoleh Cu = 2 t/m2 dan
(a) Persamaan Skempton. (b) Persamaan Terzaghi.

92

Daya dulcung

Penyelesaian: bak air 10

x

15 m q = 3,33 tlrrr

B = 10 m

Lempung jenuh:

Gambar C3. 7

Cu = 2 tlnr 'Pu = oo Ysat = 2,1 tlm•

Berat bak setelah terisi air = 500 t. Tekanan pada dasar fondasi total: Tekanan fondasi neto:

q11

=

q - DjY =

q

=

500 ---

10 x 15

= 3,33 t/m2

3,33 - ( 1 x 2,1 ) = 1,23 tlm2

(a) Persamaan Skempton Daya dukung ultimit neto untuk fondasi empat persegi panjang: DjB = 1 /10 = 0,1. Dari Gambar 3.10, diperoleh Ne fondasi bujur sangkar Nc(bs) = 6,3. Untuk fondasi empat persegi panjang:

qun

= (0,84 +0,16 B/L ) c U NC ( bs)

Diperoleh, q

un

= (0,84 + 0,16

X

10 15

) X 2 X 6,3

=

11,92 t/m2

Faktor aman terhadap keruntuhan daya dukung:

qun

F = - = q11

11,92 --

1,23

= 97 '

(b) Persamaan Terzaghi

'Pu = 0, dari Tabel 3.1, diperoleh Ne = 5;7; N = 1; N1 = 0; p0 = 2,1 t/m2 q Fondasi empat persegi panjang, daya dukung ultimit Terzaghi:

qu

10 = cu Nc ( 1 + 0,3 B/L) + poN + 0 = 2 x 5,7 x (1 + 0,3 x ) + ( 2,1 x l) + 0 q 15

= 15,78 t/m2

Suku persamaan ke-3 nilainya nol, karena N1 = 0.

Teknik Fondasi 1

93

Daya dukung ultimit neto:

qun = qu - DjY = 15,78 - 2,1 = 13,68 t/m F =

qun

qn

=

13,68 1,23

2

= 1l' 12

Perhatikan bahwa beban total bangunan bak air menimbulkan tek,anan fondasi total (q) akibat pengaruh bentuk dasar bangunannya yang sekaligus berfungsi sebagai dasar fon dasi.

3.2.4

Persamaan Daya Dukung Vesic

Persamaan daya dukung Terzaghi, menganggap bahwa permukaan baji tanah BD dan AD membuat sudut q> terhadap arah horizontal. Beberapa peneliti telah mengamati bahwa sudut baji tidak membentuk sudut q>, namun membentuk sudut (45 + q>/2) terhadap hori zontal. (lihat Gambar 3.5b) Berdasarkan prinsip superposisi, Vesic (1973) menyarankan faktor-faktor daya dukung yang diperoleh dari beberapa peneliti. Reissner (1924) telah menunjukkan bahwa: (3.34) dengan (3.35) Dari analisis Prandtl (1924): qc = eNc

dengan

(3.36) (3.37)

Caquot dan Kerisel (1953) menyatakan q1 sebagai: q = 0,5 ByN 1 1

(3.38)

Nilai numerik yang diberikan 9leh Caquot-Kerisel dapat didekati dengan (Vesic, 1973): (3.39) Superposisi dari ketiga persamaan: (3 40) .

Substitusi Persamaan (3.34), (3.36) dan (3.38), ke Persamaan (3.40), diperoleh persamaan daya dukung ultimit fondasi memanjang:

q u = eNc + p0Nq + 0,5 ByNy

(3.41a)

Nilai-nilai numerik dari persamaan-persamaan faktor daya dukungnya diberikan dalam Tabel 3.3.

94

Daya du kung

Persamaan daya dukung yang disarankan Vesic (1973) tersebut sama dengan persamaan Terzaghi, hanya persamaan faktor-faktor daya dukungnya yang berbeda, yaitu seperti yang ditunjukkan dalam Persamaan (3.35), (3.37) dan (3.39). Persamaan daya dukung di atas belum memperhatikan pengaruh tahanan geser tanah yang berkembang di atas dasar fondasi, karena berat tanah di atas dasar fondasi digantikan dengan p0 = D!f. Untuk memperhitungkan faktor tahan'!.n geser tersebut, maka harus di gunakan faktor-faktor kedalaman dan faktor bentuk fondasi. Untuk ini, pada sembarang kedalaman dan bentuk fondasi, persamaan daya dukung ultimit dimodifikasi menjadi: ( 3.41 b ) s0 sW s1 = faktor-faktor bentuk fondasi. de, dw dy = faktor-faktor kedalaman fondasi.

dengan

Tabel 3.3 Faktor-Jaktor daya dukung (Vesic, 1973)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Ne

N q

Ny

5,14 5,38 5,63 5,90 6,19 6,49 6,81 7,1 6 7,53 7,92 8,35 8,80 9,28 9,81 10,37 10,98 11 ,63 12,34 13,10 13,93 14,83 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

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

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

'"'

Ne

N q

Ny

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 1 18,37 133,88 152,10 173,64 199,26 229,93 266,89

1 1,85 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 1 15,31 134,88 158,51 187,21 222,31 265,51 319,07

1 2,54 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

Tek n ik Fondasi 1

95

Untuk faktor-faktor bentuk fondasi, Vesic (1973) menyarankan pemakaian faktor bentuk fondasi dari D� Beer (1970) (Tabel 3.4a, Bab 3.2.5). Sedang untuk faktor-faktor kedalaman, Vesic (1973) menyarankan pemakaian faktor-faktor kedalaman (de, dq , dy) dari Hansen (1970) (Tabel 3.4b). Dalam Persamaan (3.41) beban yang bekerja pada fondasi merupakan beban vertikal dan terpusat (tidak eksentris) . Penggunaan persamaan tersebut harus memperhatikan pengaruh muka air tanah seperti yang telah dipelajari.

(se, s q, sy)

Faktor-faktor daya dukung Prandtl, Reissner, dan Caquot-Kerisel yang direkomendasi kan Vesic dalam Tabel 3.3 tersebut tel.§lh banyak digunakan untuk penelitian dan peran cangan fondasi.

Contoh soal 3.9:

Fondasi pilar jembatan bentuk lingkaran berdiameter 2 m mendukung beban sebesar 100 ton yang arahnya dianggap vertikal di pusat fondasi. Kedalaman fondasi 2 m dan sudah diperhitungkan terhadap risiko gerusan dasar sungai. Permukaan air minimum 3 m dan maksimum 5 m di atas dasar fondasi (Gambar C3.8) . Tanah dasar sungai berupa pasir de ° ngan q>' = 38 , c ' = 0, dan Ysat = 2 t/m3 . Jika dig,unakan persamaan daya dukung Vesic (1973), berapakah faktor aman terhadap daya dukung pada muka air minimum dan mak simum?

Penyelesaian:

pilar jembatan 02 m

Pasir: 38°

-'?.-

muka air maksimum

-'¥-

muka air minimum

3m

2m

=

=

B=2 m

-

Gambar C3.8

q>

=

° 38 , dari Tabel 3.3, diperoleh:

Ne = 61,35; Nq = 48,93; Ny = 78,03 Fondasi berbentuk lingkaran berdiameter 2 m, maka B = L = 2 m.

5m

96

Daya dukung

Faktor bentuk fondasi dari De Beer (1970) {lihat Tabel 3.4a): 0

s = 1 + ( B /L) tg q> .= 1 + ( 1 x tg 38 ) = 1,78 q s = 1 - 0,4 BIL = 1 - 0,4 x 2/2 = 0,6 1 Faktor kedalaman fondasi dari Hansen {1970) {lihat Tabel 3.4b ):

DJ

d = 1 + 2 B tg q> ( l - sin q>) 2 q

=

[ ·�

1 + 2 x 2/2 x tg 38 x ( 1 - sin 38 )2 o

o

]

= 1,23

y

d = 1 Tekanan overburden efektif pada dasar fondasi:

p0' =

DjY'

= 2 x 1 = 2 tlm2

Daya dukung ultimit neto untuk pasir {c'

=

0):

· qu n = sq dqp0 ( Nq - 1 ) + si1 0,5 B yN1 = 1,78

X

1,23 X 2 X (48,93 - 1) + 0,6 X 1 X 0,5 X 2 X 1 X 78,03 = 256,69 t/m2

2 Luas dasar fondasi A = 1 /4 x n x 2 = 3,14 m2 Fondasi dianggap kedap air, karena itu gaya tekanan ke atas oleh air pada dasar fondasi harus diperhitungkan. (1) Kedudukan muka air minimum: Tekanan air ke atas:

Tekanan fondasi neto:

qn =

= 31,85 - (2 X 1 ) - 3 = 26,85 3, 14 - D1i - qw l �

t/m2

Faktor aman pada muka air minimum:

F =

256,69 26,85

= 9,6 > 3

(2) Kedudukan muka air maksimum: Tekanan air ke atas:

qw 2 = 5 X 1 = 5 tlm

Tekanan fondasi neto:

qn =

' 100 3,14

2

\

- Dfi - qw2 = 31,85 - (2 X 1) - 5 = 24,85 tlm2

97

Teknik Fondasi 1 Faktor aman pada muka air maksimum:

F

256,69

=

--

24,85

= 1 0,3 > 3

'

Faktor aman saat muka air pada kedudukan minimum dan maksimum lebih besar 3, maka fondasi aman terhadap keruntuhan daya dukung. Jika gesekan antara dinding fon dasi dan tanah di sekitarnya diperhitungkan, faktor aman akan menjadi lebih tinggi.

3.2.5

Analisis M-eyerhof

Analisis daya dukung Meyerhof (1955) menganggap sudut baji Jl (sudut antara bidang AD atau BD terhadap arah horizontal) tidak sama dengan
D,

l_ Gambar 3.1 1

Kemntuhan daya dukung analisis Meyerhof.

98

Daya dukung

Meyerhof (1963) dan Brinch Hansen (1970) memberikan persamaan daya dukung de ngan mempertimbangkan bentuk fondasi, kemiringan beban dan kuat geser tanah di atas dasar fondasinya, sebagai berikut: (3.42) dengan daya dukung ultimit. faktor daya dukung untuk fondasi memanjang. faktor bentuk fondasi (Tabel 3.4a). faktor-faktor kedalaman fondasi (Tabel 3.4b ). faktor kemiringan beban (Tabel 3.4c). lebar fondasi efektif. Df! = tekanan overburden pada dasar fondasi. kedalaman fondasi. berat volume tanah.

qu N0 Nq- Ny Se, Sq, Sy de, dq, dy ie, iw iy B' Po

Of

y

cjl

=

�

300

r:J

200

Cl c :::J .>�! :::J '0 nl >. nl '0

0 ::;;1

nl u.

Ny

1 00 80 60

p

30

10 8

If

i

l

20

' 7T

f T

4

I

3 2

0

I

20

I

I v'l

17

i ;

6

7

I

I

40

1

Ne

.I

' 0i

�/ '

,

7 .

I

17

i

I

I

untuk fondasi memanjang untuk fondasi bujursangkar

�

0: N1 = 0, Ne = 5 , 1 4, Nq = 1 N1 = 0, Ne = 6, 1 6, Nq = 1

I

I

I

I

i

'I . I

I

17

i

I

I

i I

I

Fond asi memanjang (01< B) - - Fond asi bujursangkar (01< B)

40

20

40

i

J

0

VI

;·!

! /,

" � +- '

I I I I 11V

0

I

Nq

J

I

T 20

Sudut gesek dalam cjl (derajat)

Gambar 3.1 2 Faktor-faktor daya dukung Meyerhof.

I

40

Teknik Fondasi

99

1

Faktor-faktor claya clukung yang cliberikan oleh Meyerhof (1963) clan Hansen (1970) ham pir sama, yaitu: (3.43a) 1) ctg

Ne (Nq Nq Ny. NY = ( Nq - 1 ) ( 1,4
Namun, acla perbeclaan pacla persamaan

tg

tg
( Me yerhof, ( Hansen,

1963)

(3.43c) (3.43cl)

1970)

Nilai-nilai faktor claya clukung untuk fonclasi memanjang clan bujur sangkar atau ling karan clari Meyerhof clapat clilihat pacla Gambar 3.12. Faktor bentuk untuk fonclasi em pat persegi panjang analisis Meyerhof (1963), cliperoleh clari interpolasi antara fonclasi meman jang clan bujur sangkar. Tabel 3.4a memberikan nilai-nilai tersebut bersama-sama faktor faktor bentuk (s0 sw sy) yang cliberikan oleh beberapa peneliti yang lain. Faktor-faktor ke clalaman (d d , dy) , clan inklinasi beban (iu iw iy) berturut-turut cliberikan clalam Tabel 3.4b clan Tabel 3.4c. Dalam Tabel 3.4a, aclalah faktor-faktor claya clukung Meyerhof untuk fonclasi bujur sangkar atau lingkaran, clan aclalah faktor-faktor claya clukung Meyerhof untuk fonclasi memanjang (lihat Gambar 3.12). Untuk fonclasi lingkaran, nilai B/L = 1.

eq ,

Nc(bs), Nq(bs), Ny(bs) Nc(m), Nq(m), Ny(m)

Tabel 3.4a Faktor-faktor bentukfondasi (Per/of, 1976; Kezdi, 1 974) . Peneliti

Terzaghi

Meyerhof ( 1963) Hansen (1961)

De Beer (1970)

Stanclar Hungaria

Sq

Se

Sy

1

1,3 (lingkaran) 1,3 (bujur sangkar)

0,60 0,80

1

[:cc(m)(bs) -1 J 1 + ( B/L) [:qq (bsm ) - 1 J 1 + BIL [:y(bs) -1 J y m ) () ( 1 + 0,2 BIL 1 +0,2 BIL 1-0,4 B/L

Jika

1

1 + 0,2 B/L

1 + 0,2 BIL

tg

1-0,1 B/L

Daya dulcung

100 Tabel 3.4b Faktor kedalaman fondasi (Perlof, 1976; Ramiah,

1 981)

Peneliti

Meyerhof (1963)

1 + 0,2

: ( �)

D

tg 45 ° +

Untuk cp >

q, fLy, jika Df > B, ma ka diambil Dt= B atau DjB = 1

Catatan:

Untuk de, d

Hansen (1961)

1 +

q

0,35

B

L

d q

(1

d

0,6

1

- d ) I (N q q

Bila «p = 0, maka 1 + 0,4 arc

tg

Meyerhof (1963)

Hansen (1961)

(?)

(t - !_:_r c- i: )

iq -

Nq -

dq = de d =1 q Untuk DJ � B :

DJ B

lP)

2

d 1

=

1

DJ B

Untuk DJ > B :

Untuk DJ > B : tg

lP)

1

+2

tg«p ( 1 - sin«p)

dengan S = arc tg

1976;

ie

90°

maka d1 = 1

1

1 + 2- tg «p ( 1 - sin

Tabel 3.4c Faktor-Jaktor kemiringan beban (Perlof, Peneliti

Untuk cp = 0,

+ 0,4 -

Untuk DJ > B : (1

q

Untuk DJ � B :

Bila

d q

N

Untuk «p = 00:

tg «p)

d q

d -1 e

B:

d ) / (N q q

=

- -

Untuk «p � 25°:

+

-

e

4 7 tg «p

Untuk DJ �

Hansen (1970)

Untuk «p = 0, maka d = 1

---- ----+

d 'Y

to" :

iq

(

Kezdi,

= e

1 -

i

2

d

s

'Y

(�)

=

1

1 974)

ig

iq

ph

Pv + A'c ctg

lP)

( :r t-

l

.2

q

Teknik Fondasi 1

101

Bila beban eksentris, maka digunakan cara dimensi fondasi efektif yang disarankan Meyerhof, d engan B' = B - 2ex dan L ' = L - 2ey (lihat Bab 3.2.6). Untuk pembebanan eksen tris dua arah, digunakan B '/L ' sebagai ganti B/L untuk persamaan-persamaan pada Tabel 3.4a dan Tabel 3.4b. Bila beban eksentris satu arah, digunakan B '/L atau B/L ' tergantung dari letak relatif eksentrisitasnya. Dalam Tabel 3.4c, Ph adalah komponen gaya horizontal, Pv adalah komponen gaya ver tikai dari resultan gaya P yang miring sebesar 8 terhadap vertikal (Gambar 3.15) dan A ' adalah luas dasar fondasi efektif. Penggunaan Persamaan (3.42) harus memperhatikan faktor-faktor pengaruh muka air tanah. Meyerhof (1963) mengamati bahwa sudut gesek dalam (q>') dalam pengujian laboratorium untuk jenis pengujian plane strain pada tanah granuler kira-kira lebih besar 10% daripada nilai q>' dari pengujian triaksial. Oleh karena itu, untuk fondasi empat persegi panjang yang terletak pada tanah granuler, seperti pasir dan kerikil, Meyerhof menyarankan untuk menggunakan koreksi sudut gesek dalam: •

q> , ' = ( 1,1 - 0, 1 B/L) q>'1

(3.44)

dengan

q> r ' = sudut gesek dalam yang digunakan untuk menentukan faktor daya dukung. q>/ = sudut gesek dalam tanah dari pengujian triaksial kompresi.

Contoh soal 3.10:

Fondasi telapak em pat persegi panjang 1,5 m x 2 m terletak pada kedalaman 1 m dari muka tanah. Beban kolom vertikal dengan garis kerja beban di pusat fondasi. Dari pengujian tri aksial diperoleh q>' = 35°, c' = 3 t/m2 . Data tanah lainnya, Yb = 1,8 t/m3 dan air tanah sangat dalam. Bila faktor aman F = 3, berapakah beban kolom maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya dukung menurut (a) Meyerhof dan (b) Terzaghi?

Penyelesaian:

c' Yb

==

==

3 um• 1 ,a um•

I

8

==

1 ,5 m

Gambar C3.9

I

D,== 1 m

Daya dukung

102

(a) Menurut Meyerhof (1963)

Beban Vertikal, m aka ic = iq = ig = 1
N c(m) = 46; Nq(m) = 33; Ng(m) 48 N c(bs) = 85; Nq(bs) = 43; Ng(bs) = 60 1,5 ( 85 ) --1 2 46

Faktor-faktor bentuk fondasi Meyerhof diperoleh dari Tabel 3.4a: s

c

= 1+

=

1,64

Beban di pusat fondasi dan vertikal, karena itu lebar efektif

0,67.

B'= B = 1,5 m. DJIB = 1 /1,5 =

Dari Tabel 3.4b, untuk faktor kedalaman Meyerhof (1963): d

e

=

1 + 0,2 X 0,67 X tg ( 45° + 35° /2) = 1,26

Karena : d

q

p0

10

o

=

dy = 1 + 0,1 x 0,67 x tg ( 45° + 35°/2 )

=

Dfyb

=

1 X 1,8 = 1,8

tlm

=

1,13

2

Daya dukung ultimit: q u = s c d c i c c N c + s q d q i q p o N q + s yd y i y

( 1,64 X 1,26 X 1 X 3 X 46) +

qun

+

0,5B'yb N y

( 1,23 X 1,13 X 1 X 1,8 X 33)

( 1,19 X 1,13 X 1 X 0,5 X 1, 5 X 1,8 X 48) t!m 2

=

455

=

qu - Df yb =

455 - 1,8

=

453,2

t!m

2

Beban kolom maksimum yang aman terhadap daya dukung (f = 3): Pm a ks

(b) Menurut Terzaghi
q un

= ( B x L) x F

( 1,5 x 2) x

453,2 -= 453,2 3

= 35°, dari Tabel 3.1, Ne = 57,8; Nq = 41,4; Ny = 42,4

103

Teknik Fondasi 1

Daya dukung fondasi em pat persegi panjang: q ll = eNc ( 1 + 0,3 B/L) + p0 N + 0,5 yb BN ( 1 - 0,2 B/L )

(

q

)

y

(

1,5 1,5 = (3 x 57,8 ) 1 + 0,3 x 2 + ( 1,8 x 41,4 ) + 0,5 x 1,8 x 1,5 x 42,4 x 1 - 0,2 x 2 2 = 335,58 tlm

qun

=

335,58 - 1,8

=

333,8 tlm

Beban kolom maksimum (f = 3): Pmaks

=

AX

qu n

-

F

=

( 1 ,5 X 2) X

2

333,8 3

=

--

)

333,8

Dari hasil (a) dan (b) terlihat bahwa nilai-nilai yang diperoleh dari analisis Terzaghi lebih kecil dari analisis Meyerhof. 3.2.6 Pembebanan Eksentris

Pengaruh pembebanan vertikal yang eksentris pada fondasi memanj ang yang terletak di permukaan tanah kohesif (

(3.45) dengan ' q" = daya dukung ultimit pada pembebanan vertikal-eksentris. R, = faktor reduksi akibat pembebanan eksentris. q" = daya dukung ultimit pada pembebanan vertikal di pusat fondasi.

Dari Gambar 3.13b terlihat bahwa jika e/B = 0,5, daya dukung ultimit sama dengan nol (R, = 0). Jika e/B = 0 atau beban vertikal di pusat fondasi, daya dukung ultimit menjadi ber nilai penuh (Re = 1). Meyerhof (1953) menganggap bahwa pengaruh eksentrisitas beban pada daya dukung adalah mereduksi dimensi fondasinya. Bila area fondasi sebenarnya berukuran B dan L, akibat pengaruh beban yang eksentris, Meyerhof memberikan koreksi untuk lebar dan panjangnya yang dinyatakan oleh dimensi efektif fondasi B ' dan L '. Untuk eksentrisitas beban satu arah (Gambar 3.14a), dimensi efektif fondasi dinyatakan sebagai berikut: ( 1 ) Jika beban eksentris pada arah lebarnya, lebar efektif fondasi dinyatakan oleh:

B' = B - 2e , dengan L'

x

=

L

(3 . 4 6a)

(2) Jika beban eksentris pada arah memanjangnya, panjang efektif fondasi dinyatakan oleh: L'

y

= L - 2e dengan B' = B ,

dengan ex dan ey berturut-turut adalah eksentrisitas resultan beban pada arah x dan

(3 . 4 6b)

y.

104

Daya dukung

0,8

H\vW�,_ N -j..>-----.I J B -..t

!li,._ �0

r�

0,6 \VII•<

Re

(a)

c> �

0 ' Id

0,4

�

u'.

�� -1

0,2

"<5l �+.0 1

'

$��,

-

�

op 0,0

0,1

0,2

�� ;:;....<: $�

0,3

i I

i

0,4

0,5

e/B (b) Gambar 3. 1 3

(a) Pembebanan eksentris pada fondasi memanjang. (b) Pengaruh eksentrisitas be ban pada daya dukung fondasi memanjang yang dibebani secara vertikal (Meyerhof, 1 953). B I I

X

(a)

y

y

r"

B'

B'

(b)

X

y Gambar 3 . 1 4

(c)

L

=

B - 2e,

�

--+--4H'-7�Ji y

Area kontak efektif (a) Eksentrisitas sa tu arah (b) Eksentrisitas dua arah (c) Eksentrisitas dua arah disederhanakan (Meyerhof, 1 953).

B

Teknik Fondasi 1

105

Jika eksentrisitas beban clua arah, yaitu ex clan e11, maka lebar efektif fonclasi (B') cli tentu kan seclemikian hingga resultan beban terletak di pusat berat area efektif A ' (Gambar 3.14b). Komponen vertikal beban total (P ') yang cliclukung oleh fonclasi clengan beban. eksentris clinyatakan oleh: (3.47)

clengan A' aclalah luas efektif clengan sisi terpanjang L ' seclemikian hingga pusat beratnya berimpit clengan garis kerja resultan beban fonclasi. Dalam ha! ini, cliclefinisikan lebar efek tif B ' = A '/L '. Dalam Persamaan (3.47), bila hitungannya clalam tinjauan claya clukung ulti mit neto (qun), beban yang terhitung merupakan beban ultimit neto. Untuk eksentrisitas beban 2 arah, Meyerhof (1953) menyarankan penyeclerhanaan luas clasar fonclasi efektif seperti yang clitunjukkan pacla Gambar 3.14c, clengan ,

Contoh soal 3. 1 1 :

B ' = B - 2eX clan L ' = L - 2e

y

3 Fonclasi telapak terletak pacla tanah lempung jenuh clengan berat volume 2 t/m . Dari pen gujian tekan bebas cliperoleh kohesi tanpa-drainase rata-rata tanah cli bawah fondasi cu = 0,6 kg/cm 2 . Ukuran fondasi 1,5 m x 3 m, terletak pacla kedalaman 1 m. Beban kolom vertikal clan eksentris sebesar 30 ton, clengan ex = 0,25 m clari pusat fonclasi. Bila dipakai persamaan claya clukung Meyerhof, selidiki apakah fondasi aman terhadap daya dukung (F = 3)? Penyelesaian:

B

=

1 ,5 m

Gambar C3. 1 0

Daya dukung ultimit Meyerhof, dengan q> = 0 :

q u = s c d c i c e Nc + s q d q i q p o Nq Untuk
6;16;

ex = 0,25 m, climensi efektif fondasi:

N (m) = N (bs) = 1 q q

Oaya dukung

106

B' L'

=

B - 2ex

=

L

=

1,5 - ( 2 x 0,25 )

1,0 m

3 m

( ) 1,0 ( 1 ) 1+3 1 -1 = 1

Faktor-faktor bentuk clan keclalaman fonclasi Meyerhof (1963) {Tabel 3.4a clan Tabel 3.4b):

sc s

1,0 6,16 1 + - -- - 1 3 5,14

=

q

D/ B ' = 1 / 1 de d

=

1

1,2

1

Karena bebannya vertikal, p0 = c

1,07

1 + 0,2 X 1 X tg ( 45° + 0° /2)

=

q

=

=

Dfy

=

1

ic = iq = 1 .

x 2 = 2 tlm 2

= 0,6 kg/cm2

=

6

t/m

2

Oaya clukung ultimit:

qu

= =

s c dc i c eNc + s d i p N q qq o q

( 1,07 x 1,2 x 1 x 6 x 5,14 ) + ( 1 x 1 x 1 x 2 x 1 ) = 41,6 tlm

2

Daya clukung ultimit neto:

qu n

=

41,6 - 2

=

39,6 t!m 2

Beban kolom maksimum: P ma k s

=

qu n 39,6 A ' x - = ( l x 3) x F 3

=

39,6 t > P

=

30 t

Jacli, fonclasi aman terhaclap keruntuhan claya clukung. 3.2 . 7

Pembebanan Miring

Konclisi pembebanan miring yang umumnya terjacli pacla perancangan fonclasi, clitunjuk kan pada Gambar 3.15. Gaya horizontal pacla clasar fondasi ditahan oleh geseran antara clasar fonclasi clan tanah cli sepanjang clasar fonclasi clan tekanan tanah pasif pada sisi lain fonclasinya. Tahanan geser pacla clasar fonclasi, clipilih nilai terkecil dari ketiga gaya perla wanan berikut ini: (1) Aclhesi antara tanah clan dasar fondasi (2) Gesekan antara tanah dan dasar fondasi (3) Geseran horizontal antara tanah clengan tanah di bawah clasar fonclasi, bila clasar fon clasinya sangat kasar.

107

Teknik Fondasi 1

Meyerhof (1953) memperlihatkan pengaruh pembebanan yang miring terhadap reduksi daya dukung fondasi memanjang yang terletak pada permukaan tanah kohesif (cp = 0) dan tanah granuler (c = 0 dan cp = 35°) (Gambar 3.16). Meyerhof menyarankan reduksi daya dukung ultimit fondasi pada kedalaman o1 yang mengalami pembebanan miring, seperti yang diberikan dalam Gambar 3.17. Cara penggunaan gambar tersebut adalah, pertama, beban fondasi dianggap vertikal dan daya dukung ditentukan dengan prosedur normal. Kemudian, daya dukung terhitung dikalikan dengan faktor reduksi Ri. Daya dukung fon dasi memanjang dengan dasar horizontal pada pembebanan yang miring, dinyatakan oleh persamaan: (3.48a) Bila dasar fondasi miring sebesar o, (3.48b) dengan qu = daya dukung ultimit (atau daya dukung diizinkan) untuk fondasi dengan dasar horizontal pada pembebanan vertikal. R i = faktor reduksi akibat pembebanan miring. Pv = komponen beban vertikal ultimit.

(a)

(b)

N

=

gaya vertikal total pad a fondasi.

Faktor aman terhadap pergeseran

R

=

C x luas fondasi

=

Gambar 3. 1 5 Gaya-gaya pada fondasi yang menimbulkan arah beban miring (Teng, 1962).

Meyerhof (1963) dan Brinch Hansen (1961) menyarankan faktor-faktor kemiringan beban (iu iw ig) untuk digunakan pada hitungan daya dukung ultimit Persamaan (3.42). Masing-masing faktornya dapat dilihat dalam Tabel 3.4c.

1 08

Daya du kung

0,8

p

!

Pv

'ii'

0,6

�

0,4

i "

tr

:s. "

·�

tr

0,2

40

10

Gambar 3. 1 6

.s (derajat)

=

60

Pengaruh kemiringan beban terhadap daya dukung fondasi memanjang di permukaan (Me· yerhof, 1953).

cifi--P.)B

50

1-a--J R,qu

q = daya dukung ultimit atau daya dukung aman.

1 ,0 0,8

0,8

a:::- 0,6 ·u; ""'

er ·u; ""'

::J "0

::J "0

!!?

!!? 0 :;;;:

�

�

<'0 u.

<'0 u.

(a)

(b)

Gambar 3. 1 7 Daya dukung fondasi memanjang pada pembebanan miring.

(a) Dasar fondasi horizontal. (b) Dasar fondasi miring (Meyerhof, 1953, dari Teng, 1 962)

109

Teknik Fondasi 1

Untuk pembebanan miring ini, Janbu (1957) menyarankan persamaan daya dukung yang mirip dengan persamaan Terzaghi. Bedanya, terdapat tambahan faktor Nh untuk menghitung daya dukung ultimit ekivalen bila pembebanan miring (Gambar 3.18). Cara ini, dilakukan dengan memperhitungkan faktor gaya horizontal Ph yang dianggap bekerja pada dasar fondasinya. Persamaan daya dukung untuk fondasi memanjang dengan pem bebanan miring di pusat fondasi, diberikan dalam bentuk:

(3.49) komponen beban vertikal yang diterapkan. faktor daya dukung pada Gambar 3.18. gaya horizontal pada dasar fondasi yang nilainya tak boleh melampaui Pv tg
<:

-<::

Pv

-& l_g:____J

Ph � Pv tg ojl

Gambar 3. 1 8

�

;f .t "0

" <:

o• s· 10• 15 • 2o· 2 s• 3o• 300 200 100 50

20

10

5

35•

4o• 45•

Nv L

�7

/

�r

Ne � ..,../ �V ....v .. "" Nh Nq Ny -----

'l

/

�7''Pj 0 0.1

L---�

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

tg ojl

Faktor daya dukung untuk pembebanan miring (Janbu, 1 957)

Contoh soal 3.12:

Sebuah fondasi memanjang lebar B = 2 m mengalami pembebanan miring di pusat fon dasi, dengan beban vertikal total Pv = 40 t/m 1 , dan beban horizontal di dasar fondasi Ph = 10 t/m 1 . Data tanah: Yb = 1,86 t/m3, y' = 1,03 t/m3, c = 5 t/m2, dan

110

Daya dukung

Penyelesaian:

Pv = 40 t/m'

.

'Sl

..... --· -·- . .. .... .... ..

m.a.t . ..... ..... .... .....

o, = 1 ,5 m �-----"'==----� ..... .... _. .

·. -- .... ..... .,_ ... ...

.

B=2m

Tanah: ' Yb = 1 ,86 ttm•, y = 1 ,03 ttm• c = 5 t/m2 cp = 30°

GambarC3. 1 1

(a) Dengan cara fanbu (1 957) Faktor-faktor daya dukung diperoleh dari Gambar 3.18. Untuk

p 0 = Dfyb = 1,5 X 1,86 = 2,79 t/m

2

=

3,5

q u = cNc + p 0 Nq + 0,5 By'Ny

= (5 X 35) + ( 2,79 X 18) + ( 0,5 X 2 X 1,03 X 28) = 254,1 t/m =

q u n = q u - Dfyb = 254,1 - 2,79

251,3 t/m

2

2

Daya dukung aman (F = 3):

Tekanan pada dasar fondasi memanjang ekivalen (termasuk berat tanah dan material fon dasi), untuk B = 2 m, per meter panjang: 40 + ( 3,5 x 10) 2X1

=

2 2 37,5 t/m < q '. = 86,15 t/m

. . Fondasi aman terhadap keruntuhan daya dukung.

(b) Dengan cara Meyerhof Pondasi memanjang, m aka faktor Pv = 40 t dan Ph = 10 t.

Se

= sq = Sy = 1

111

Teknik Fondasi 1

Sudut kemiringan resultan beban terhadap arah vertikal: p arc tg ph = arc tg 4010 = 14'04° 8 2 = (1 - 14,04o )2 = 0 71 �) (1 ic = l ' q 90° 90° 14,04° )2 = 0, 28 8 2 (1 - � i = i = (1 - � ) =

--

V

y

=

q

D = 1 + 0,2 -BJ tg ( 45° +
Pv = 40 t/m2. :. Fondasi aman terhadap keruntuhan daya dukung. X

dc

-

y

y y y

X

3.2.8

=

=

Y

x

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

x

X

X

X

x

Kombinasi Pembebanan Miring dan Eksentris

Jika pembebanan selain miring tapi juga eksentris, seperti yang ditunjukkan pada G ambar 3.19a dan 3.19b, daya dukung tanah akan bergantung pada orientasi gaya-gayanya. Wack (1961) mengamati bahwa jika miringnya beban sedemikian hingga arah komponen gaya

Daya

112

dukung

horizontal mendekati pusat fondasi (Gambar 3.19a), luas bidang longsor akan berkurang dibandingkan bila bebannya vertikal (o 0). Sebaliknya, bila arah komponen gaya horizon tal menjauhi pusat fondasi (Gambar 3.19b), luas bidang longsor akan bertambah diban dingkan bila bebannya vertikal. =

(a) Gambar 3 . 1 9

Pengaruh kombinasi beban eksentris dan miring untuk tanah dengan kohesi c = 0 dan sudut gesek da/am

Dari beberapa analisis, Wack (1961) menyarankan cara menghitung daya dukung untuk kombinasi pembebanan eksentris dan miring, sebagai berikut: (1) Jika bebannya eksentris dan miring dengan arah komponen beban horizontal mende kati pusat fondasi (seperti Gambar 3.19a), hitungan dengan menggunakan Persamaan (3.47), dengan q dihitung dari Persamaan (3.42), akan memberikan hasil yang sangat hati-hati. u (2) Jika kombinasi pembebanan eksentris dan miring seperti yang ditunjukkan pada Cam b ar 3.19b, hitungannya dilakukan sebagai berikut: (a) Hitung daya dukung total (P ') menurut Persamaan (3.47), dengan menganggap beban bekerja secara eksentris, namun tidak miring. (b) Hitung daya dukung total menurut Persamaan (3.47), dengan menganggap beban miring, namun tidak eksentris. (c) Hitung daya dukung total dengan Persamaan (3.47), dengan menganggap beban vertikal-terpusat, lalu kalikan dengan faktor koreksi C (dengan C< 1) yang diper oleh dari nilai-nilai hasil hitungan langkah (a) dan (b). Nilai C adalah hasil dari hitungan daya dukung langkah (a) dibagi langkah (b), jika daya dukung langkah (b) lebih besar. Jika hasil langkah (b) lebih kecil dari langkah (a), nilai C adalah hasil langkah (b) dibagi langkah (a). Contoh soal 3.13:

x

Fondasi 2telapak 1 ,5 m 1 ,5 m terletak pada3tanah lempung jenuh yang homogen dengan cu = 4 t/m , CJl 0 dan berat volume 2 t/m . Fondasi pada kedalaman 1 m dengan beban sebesar P = 10u t yang miring sebesar o 15°. Eksentrisitas beban P adalah 0,1 m dan 0,2 m. Selidiki apakah fondasi tersebut aman terhadap keruntuhan daya dukung. =

=

=

ex =

ey

113

Teknik Fondasi 1 Penyelesaian:

Karena arah komponen horizontal dari beban yang miring mendekati pusat fondasi, dipa kai cara (1) dari metode yang disarankan oleh Wack (1961). B-2ex = 1,5 - (2 x 0,1 ) 1,3 m = L ' L - 2e = 1,5 - (2 x 0,2) 1,1 m = B' Lebar efektif B ' dipilih sisi dari dimensi efektif yang lebih kecil, yaitu 1,1 m. =

y

=

.� li -15° 8=1 5 m P= 10 t \

'IV/

•

D,= 1 m

._____..._._ . _

B'

H e, = 0, 1 m

�----

B

=

1 ,5 m

-�

'

Lempung jenuh: Cu = 4 Um2
r ' I 1

=

ey = 0,2 m

1,1 m

/

,..

Gambar C3. 12

Dalam hitungan digunakan faktor daya dukung untuk fondasi memanjang. Untuk
=

c

( bs)

c (m)

--

c

=

-

Daya du kung

114

Daya dukung ultimit: qu

= s c d c i c eN c + s d i p

q q q o

Nq

(1,17 1,18 0,69 4 5, 1 4 ) + (1 1 0,69 2 1) = 20,97 t/m2 2 D q u n = qu- fy = 20,97 - 2 = 18,97 t/m Beban kolom arah vertikal maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya dukung qun 18,97 8,9 t = (1,1 1,3) -= A' 3 F Komponen beban kolom P arah vertikal yang diterapkan: p = p 15° = 10 0,97 9,7 t > 8,9 t V . . Fondasi tidak aman terhadap keruntuhan daya dukung. Agar aman, dimensi fondasi perlu diperbesar. =

X

X

X

COS

3.2.9

X

X

X

X

X

X

X

X

X

=

=

Fondasi pada Lereng

Meyerhof (1957) memberikan persamaan daya dukung untuk fondasi memanjang yang ter letak pada lereng (Gambar 3.20), sebagai berikut: (3.50) dengan q u = daya dukung ultimit. c = kohesi. berat volume tanah. y B = lebar fondasi. New Nyq faktor-faktor daya dukung. Nilai-nilai Ncq dan Nyq- ditunjukkan dalam Gambar 3.20. Nilai faktor stabilitas (N5) dinyata kan oleh: yH Ns = (3.51) c dengan y = berat volume tanah. H tinggi kaki lereng sampai puncaknya. c = kohesi tanah. Faktor-faktor ini bergantung pada kemiringan lereng, posisi relatif fondasi, dan sudut gesek dalam tanahnya (
=

115

Teknik Fondasi 1

Stabilitas tanah yang miring dapat terganggu oleh adanya tambahan beban fondasi. Sebelum fondasi dibangun pada tanah yang miring, stabilitas lereng tanahnya harus di selidiki. Fondasi harus tidak dibangun pada lereng yang tidak stabil. lnterpretasi linier untuk kedalaman di antara keduanya: DIB 0, gunakan garis penu h . DIB 1 , gunakan garis patah-patah.

600

=

4 00

8 r--.--,---,

Kasus I

300

.-JY �ffi

200

n.

(a)

' '

500

=

100

50 25 10 5 I

' '

'·

4

,

10°

'

" � '5 l_ Oo

<;t r-... .Joo ""'

20

0

30°

40

0

p

I

p \

So 1---

"' ' .(Jo. ' ...,

� !"';:�'),

-

lP

I

\

0 0

50 ..,.... _

4

3

,

\

4 --- r---o" --- --- - -.:t ---- -== · 200 10 - - -.... - - ro .,- - 6� ::ii!r.. ........ .... ,/' 100

2

]':<_�_lo,

$

'

,

:-.... '"

300

0

Kasus JI

\ \

�' ' ' J

�

400

(b)

\

'\

0

7

''

5.53

5

�v-

25 10 5 I

.-"b· 1� V-;;V-=:;A':fr ---

o· -.,

�

0

o•

?,0

2

3

biB (untuk N5 = 0) atau b!H (untuk N. > 0)

4

0°

J

° 30 - - "'i'---

3i· 5

6

Gambar 3.20 Daya dukung ultimit untuk fondasi memanjang yang terletak pada tanah miring (Meyerhof, 1 957; dari Teng, 1962).

Contoh soal 3.14:

Fondasi memanjang dengan lebar B 1,5 m terletak di atas lereng (Gambar C3.12). Tinggi � 30° dan jarak tepi fondasi dan tepi atas lereng b 2 m. lereng H = 5,5 m, kemiringan Berat volume tanah 1,8 t/m3, c = 5 t/m2, dan = 30°. Jika fondasi di permukaan, berapakah daya dukung ultimit fondasi tersebut? =

=

=

r

116

Daya dukung

Penyelesaian:

B = 1,5

m; H

=

5,5

m; Yb = 1,8 t/m3; c = 5 t/m2

yb H 1,8 X 1,5 = 2>0 5 c b/H = 2/5,5 = 0,36; � = 30°; DJIB = 0

Ns =

-

Dari G ambar 3.16b, diperoleh N cq = 3,1 dan Ngq = 5 qu = cNc q + 0,5 yb BN'Yq = (5 x 3,1) + (0,5 x 1,8 x 1,5 x 5) b=2 m

lI

=

22,25

tlm2

B = 1 ,5 m

c = 5 vm•

H � 5,5 m

cp = 30°

r = 1 ,8 vm•

/;W;,, Gambar C3. 13

3.2.10 Tahanan Fondasi terhadap Gay a Angkat ke At as

Gaya angkat pada fondasi ditahan oleh gesekan di sepanjang tepi tanah yang terangkat ditambah dengan berat fondasi dan tanah. Jika tanahnya granuler dan terendam air tanah, berat volume tanah efektif (y') harus digunakan dalam hitungannya. Pada waktu fondasi akan terangkat, suatu prisma tanah terbawa oleh pelat fondasi (Gambar 3.21). Bentuk dari prisma bergantung pada karakteristik tanah di atas dasar fon dasi. Karena tidak adanya data yang akurat mengenai hal ini, umumnya dipakai cara kon vensional. Yaitu, dengan menganggap bentuk tanah yang akan terbongkar, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.21. Untuk kondisi ini, tahanan fondasi terhadap gaya tarikan vertikal ke atas dinyatakan oleh: (3.52)

gaya tahanan ultimit fondasi terhadap gaya tarikan vertikal ke atas. berat pelat fondasi. berat prisma tanah dalam area yang diarsir. tahanan gesek di sepanjang tanah yang tergeser. 0,5DfYAK0 tg (untuk tanah granuler). (untuk tanah kohesif). luas selimut prisma tanah yang tertarik ke atas. kedalaman fondasi. = berat volume tanah.

=

=

eA

117

Teknik Fondasi 1

K0 =

koefisien tekanan tanah lateral saat diam. dalam tanah. kohesi. Jika fondasi terdiri dari beberapa fondasi yang menderita gaya ke atas, maka perlu di adakan pengujian pembebanan ke arah atas. Gaya angkat = W

Kapasitas gaya angkat = W + F,

F,

W = Wp + W1

( 1 ) e bervariasi, bergantung pad a jenis dan karakteristik tanah.

= berat pelat fondasi ditambah berat tanah.

(2) Anggapan yang umum dipakai (9 60°) mungkin tidak aman dalam beberapa hal. =

(b)

(a)

Gambar 3.21 Fondasi yang menahan gaya ke atas (Teng, 1962).

Contoh soal 3.15:

Fondasi lingkaran dengan diameter' 2 m3terletak pada kedalaman 1,5 m dari permukaan tanah pasir. Berat volume tanah 1,85 t/m , K0 = 0,50 dan = 30°. Tebal pelat fondasi 45 cm dan berat volume beton 2,4 t/m3 . Kedudukan muka air tanah sangat dalam. Berapakah tahanan fondasi ultimit terhadap gaya tarikail vertikal ke atas?
Penyelesaian:

Pasir:

02 m

Gambar C3. 14

cp = 30°

c =0 y = 1 ,85 Um' Ka = 0,5 m

r

118

Daya dukung

Luas fondasi = lA1t x 22 = 3,14 m2 Keliling fondasi 1t x 2 = 6,28 m Luas selimut A = keliling fondasi x DJ = 6,28 1,5 9,42 m2 Berat pelat fondasi: Wp = 0,45 3,14 x 2,4 = 3,39 ton Berat tanah di atas pelat fondasi: Wt = (1,5- 0,45) 3,14 1,85 = 6,1 ton Tahanan gesek tanah di sekeliling fondasi, bila tepi fondasi dianggap kasar: Fr = 0,5 fyAK0 tg q> = 0,5 1,5 1,85 9,42 0,5 tg 30° = 3, ton Tahanan fondasi ultimit terhadap gaya tarikan vertikal ke atas: Pt = Wp + Wt + Fr = 3,39 + 6,1 + 3,77 = 13,26 ton =

x

x

0

=

x

X

X

X

X

x

X

77

3.2.11 Daya Dukung Fondasi pada Tanah Berlapis

Dalam kondisi alamnya, tanah sering dalam kondisi berlapis-lapis dengan sifat-sifat tanah yang berbeda pada tiap lapisannya. Persamaan-persamaan daya dukung yang telah dipela jari sebelumnya hanya berlaku jika tanahnya dianggap homogen dengan tebal tak terhing ga. Jika tanah pendukung fondasi berlapis-lapis dengan sifat yang berbeda-beda, daya du kung akan bertambah atau berkurang bergantung pada sifat tiap-tiap lapisan tanahnya. Dalam kondisi tersebut, kadang-kadang zona geser saat fondasi runtuh berkembang sam pai memotong lapisan tanah lain yang berada di bawahnya. Suatu fondasi dapat dipertim bangkan sebagai terletak pada tanah yang homogen (yaitu bidang keruntuhan hanya me lewati satu jenis tanah), jika permukaan lapisan tanah yang berbeda sifatnya, yang berada di bawahnya, berjarak paling sedikit kira-kira 4B (B = lebar fondasi) dari dasar fondasi. 3.2 . 1 1 . 1

Dua Lapisan Lempung dengan Sifat Berbeda

(a) Analisis Button

Button (1953) memberikan persamaan daya dukung untuk fondasi yang terletak pada tanah lempung yang terdiri dari dua lapis (Gambar 3.22a). Bidang keruntuhan dianggap sebagai berbentuk silinder dan sudut gesek dalam tanah (q>) dianggap nol. Button meninjau fondasi terletak di permukaan tanah lempung dengan kohesi di bawah tanah ini terletak lapisan dengan kohesi Persamaan daya dukung untuk tanah lempung berlapis dinyatakan oleh: (3.53) dengan c 1 adalah kohesi tanah lapisan atas dan Ne' adalah faktor daya dukung yang diper oleh dari Gambar 3.22b. c2.

c1,

(b) Analisis Vesic

Vesic menyarankan persamaan daya dukung ultimit untuk fondasi yang terletak di tanah lempung, yang tanahnya terdiri dari 2 lapis, yaitu lempung lunak pada bagian atas dan

119

Teknik Fondasi 1

I

10

hesi = c1 - Ko ---------f..:.... t. 1 Kohesl = c2

\

�� - · (a}

/

J

9

;

i o,3 I

2 ,0

40 o

<

20

I

2 .2

<

'

7

1 0 ,4

5

0

8

I

I

6 2 .4

2 ,6

Lingkaran menyinggung . ._ ' -----l------t-1 Lapisan bawah . i I

_a� _r_d.� : --t�-1 _d pa ria� sa eL b_ h_ -i_ ru_s_l�e·b a/c 12� L_c _1_h� angka-angka pada kurva. 1,2

o� �� 2 .3�0 o� .4�� o� o� === o� 5� o= , I�O . s� .6 .7== d/8

(b)

Gambar 3.22 Faktor daya dukung untuk lempung berlapis (Button, 1953)

lempung kaku pada lapisan bawah (Gambar 3.23) atau sebaliknya. Persamaan daya du kung ultimit bila tanah yang di atas lebih lunak daripada lapisan di bawahnya, dinyatakan oleh: (3.54a) Daya dukung ultimit neto: (3.54b) dengan c1 kohesi lapisan lempung atas. faktor daya dukung (Gambar 3.23 atau Tabel 3.5). N 111 D1 kedalaman fondasi. y berat volume tanah lapisan atas. Nilai-nilai Nm relatif aman untuk fondasi yang sangat kaku dan harus dipakai dengan hati hati bila fondasinya fleksibel. Didasarkan hasil pengujian Brown dan Meyerhof (1969),

u

120

Daya dukung

Vesic menyarankan faktor reduksi untuk c1 pada Persamaan (3.54) bila lempung mempu nyai sensitivitas kira-kira 2. Yaitu, c1 digantikan dengan 0,75c1. Kondisi ke-2, bila tanahnya terdiri dari lapisan lempung kaku di bagian atas dan lem pung lunak di bagian bawah, analisisnya harus memperhatikan keruntuhan penetrasi di tepi fondasi, dan faktor daya dukung Nm dinyatakan oleh persamaan:

dengan � H

Nm = 1 / � + ( c2/c ) A N (dengan N s A N ) m c c 1 c c

(3.55)

indeks penetrasi = BL/ [2H(B + L)] jarak permukaan lapisan lempung bawah dengan dasar fondasi (lihat Gambar 3.23) berturut-turut adalah panjang dan lebar fondasi N/ = faktor daya dukung yang memperhatikan koreksi untuk bentuk fondasi berturut-turut kohesi pada lapisan atas dan bawah

IZ 11

9 8

z

(a) Fondasi empat persegi panjang.

3

4

5

6

8/H s 4

6,t

(b) Fondasi bujursangkar dan lingkaran.

Gambar 3.23 Faktor daya dukung Vesic untuk tanah kohesif berlapis (dari Ramiah dan Chikanagappa, 1981 ).

Nilai Nm untuk kasus yang ke-2 ini harus tak melebihi AcNe Untuk fondasi lingkaran dan bujur sangkar, � = B/4H dengan N/ = 6, 17. Untuk fondasi memanjang, � = B/2H dengan N/ = 5 , 1 4.

<:.E

Cl c: :::> -" :::> "0 cu >. cu "0

.9

�

-" cu u.

121

Teknik Fondasi 1 Tabel 3.5a Faktor daya dukung Nm Vesic, untuk Jondasi empat persegi panjang dengan LIB :;; (dari Ramiah dkk., 1 981)

5

B/H

2 5,14 5,14 5,14 5,14 5,14 5,14 5,14 5,14

cJc1

1 1,5 2 3 4 5 10 00

4 5,14 5,31 5,43 5,59 5,69 5,76 5,93 6,14

6 5,14 5,45 5,69 6,00 6,21 6,35 6,69 7,14

10 5,14 5,70 6,13 6,74 7,14 7,42 8,14 9,14

8 5,14 5,59 5,92 6,38 6,69 6,90 7,43 8,14

20 5,14 6,14 6,95 8,16 9,02 8,66 11,40 14,14

00

5,14 7,71 10,28 15,42 20,56 25,70 51,40 00

Tabel 3.5b Faktor daya dukung Nm Vesic, untuk Jondasi bujur sangkar dan lingkaran (LIB 1) (dari Ramiah dkk., 1981) =

B/H

4 6,17 6,17 6,17 6,17 6,17 6,17 6,17 6,17

Cz / c1

1 1,5 2 3 4 5 10 00

6 6,17 6,34 6,46' 6,63 6,73 6,80 6,96 7,17

8 6,17 6,49 6,73 7,05 7,26 7,40 7,74 8,17

10 6,17 6,63 6,98 7,45 7,75 7,97 8,49 9,17

20 6,17 6,76 7,20 7,82 8,23 8,51 9,22 10,17

40 6,17 7,25 8,10 9,36 10,24 10,88 12,58 15,17

00

6,17 9,25 12,34 18,51 24,68 30,85 61,70 00

Ditinjau suatu fondasi memanjang dengan lebar m terletak di :fermukaan tanah lem kg/cm dan lapisan di bawah pung berlapis. Kuat geser tanpa-drainase lapisan atas c1 nya c2 = 0,7 kg/cm2 . Tebal lapisan lempung atas m (Gambar C3.15). (a) Tentukan besarnya daya dukung ultimit. (b) Dengan hasil daya dukung ultimit yang diperoleh, bandingkan bila dipakai persamaan daya dukung Skempton dengan menganggap tanah homogen dengan c1 c2 0,5 kg/cm2 (c) Jika kuat geser lapisan bawah c2 = 0,3 kg/cm2, bandingkan dengan hasil dari persa maan Skempton soal (b). Contoh soal 3.16:

2,5

=

1

0,5

(1951)

Penyelesaian:

(a) d = m, B

1

=

2,5 m, c1

C2/C1 = 7/5 =

1,4

d / B = 1 /2,5 = 0,40

=

0,5 kg/ cm2 =

=

5 t/m2, dan c2

=

7 t/m2

=

122

Daya dukung

Soal (a) Lempung 1 : c1 = 0,5 kg/cm• cp1 = oo

B

=

1 m

2,5 m

Lempung 2: c2 0,7 kg/cm• cp2 = oo =

6

Dari Gambar 3.22, diperoleh Ne'= Dalam soal ini,

(b) Bila dipakai persamaan Skempton, yaitu dengan menganggap tanah lempung homo gen dengan c1 = c2 = Cu = t/m2, maka

5

0, dari Gambar 3.10 diperoleh Ne ' = 5,14. qu = CuNe = 5 x 5,14 = 25,7 t/m2< 30 t/m2

DJIB =

Nilai yang diperoleh dari persamaan Skempton lebih kecil, karena pada persamaan Button memperhatikan kuat geser lapisan di bawahnya yang dalam hal ini lebih besar.

(c) Bila kuat geser tanah di lapisan bawah lebih kecil, yaitu c2 =

3/5 = 0,6 d/B = 1/2,5 = 0,40

0,3 kg/cm2 3 t/m2, maka =

c2 /c1 =

Dari G ambar 3.22, diperoleh Ne'=

4,2

Di sini terlihat bahwa bila kuat geser lapisan bawah lebih kecil daripada lapisan yang di atas, daya dukung menjadi lebih kecil daripada hasil soal (b). Contoh soal 3.17:

Fondasi berbentuk lingkaran dengan diameter 8 m terletak pada tanah lempung berlapis, seperti Gambar C3.16. Tebal lempung kaku bagian atas m. Data tanah: 2 (1) Lempung c1 = t/m , q>1 = y1 = t/m 3

2

1: (2) Lempung 2:

2

c2 = 8 t/m2 , q>2 =

0°, 2 0°, y2 = 2 t/m3.

Kedalaman fondasi 1 m. Tentukan besarnya daya dukung ultimit clan daya dukung ultimit neto dengan car a Vesic.

Teknik Fondasi 1 Penyelesaian: }J b.JJ)(V)K( w

Fondasi 08 m

Lempung 1 : c1 = 2 tlm' cp1 = oo " m Y 1: =...:2�t/ � . -- __ :....:..:.

•----1

]

D1= 1 m

_ _ ____ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Lempung 2: c2 = cp2 = Y2 =

8 t!m• oo

/IWI�VF/

2m

•VI

·�-·-·--"--·�-�··-· --

2 t!m•

Gambar C3. 16

Fondasi berbentuk lingkaran, c2/ c1 = 8/2 Oari Tabel 3.5b, diperoleh Nm 6,73 Oaya dukung ultimit: =

qu

=

cl Nm +Dfy = (2 X 6,73) + (1

q"" = c1Nm 3.2. 1 1 . 2

=

2 x 6,73

=

4; B I H

=

=

8/1

8

2) = 15,46 t/m 2

X

Oaya dukung ultimit neto:

=

13,46 t/m 2

Tanah Granuler di Atas Tanah Lempung

Oalam hal ini akan ditinjau sebuah fondasi di permukaan tanah, yang tanahnya terdiri dari 2 lapisan. Lapisan tanah bagian atas berupa tanah granuler setebal H (c1 = 0, 0) clan lapisan tanah di bawahnya berupa lempung jenuh (c2 > 0,
8

Tanah granuler: cp1 > oa; c1 = 0 ; y1 Lempung jenuh: 412 = oa ; c2 > 0; 2 Y

. .. . .

� '

: .

•,

. ·-

. .

.. .

. ·�

H -

0

8

Gambar 3.24 Fondasi pada tanah berlapis. Lapisan atas berupa tanah granuler dan lapisan bawah berupa /empung jenuh (Giroud, 1976)

Daya du kung

124

Pada lebar fondasi tertentu, jika bidang runtuh melewati kedua lapisan, besarnya daya dukung akan berada di antara jika fondasi pada pasir dan j ika fondasi pada lempung. Jika lebar fondasi kecil, bidang runtuh akan hanya melewati lapisan pasir. Jadi, dalam hal ini hitungan daya dukung akan sama dengan hitungan daya dukung fondasi pada tanah pasir (qu1 = 0,5By1N1). Namun, jika lebar fondasi sangat lebih besar dibanding dengan tebal lapisan pasir (B > H), sokongan tanah pasir untuk perlawanan terhadap keruntuhan geser sangat kecil, maka daya dukungnya akan mendekati sama dengan daya dukung fondasi pada lempung. G ambar 3.24b menyajikan variasi lebar fondasi (B) terhadap daya dukung ultimit (qu). Dapat dilihat bahwa terdapat sua tu nilai lebar fondasi B optimum yang menghasilkan daya dukung ultimit maksimum. Kemudian, jika B sangat besar, daya dukung fondasi akan sama dengan aaya dukung fondasi pada tanah lempung (qu2 c2Nc)· Pada kondisi ini, lapisan pasir hampir tak berpengaruh sama sekali terhadap daya dukungnya. =

(a) Analisis Tsheng (1957)

Tsheng mengusulkan persamaan-persamaan daya dukung fondasi yang terletak di permu kaan, untuk kondisi lapisan tanah yang terdiri dari 2 lapis, yaitu tanah permukaan berupa tanah granuler (c 0,
0) dan di bawahnya berupa tanah lempung (cu > 0,

8

Nc'

7

6

5

4

/

�<) / / 1.\1"

0

500 Ny' 400 300 200

0,5

/

·�� b<

1,0

I"' "'

8

- .

::_-

_

c1

>

0;
=

oo

4

""'

H/8

"'

1,5

2,0

2,5

H/8

1 14 I

100 50

47

�

22,7, 10 5

2,0

2,5

3,0

H/8

3,5

4,0

4, 5

5

Gambar 3.25 Faktor daya dukung untuk tanah berlapis (Tsheng, 1957)

--

"""

3,0

300

1,5

--

"

2

0

1,5

�

-"'

3,5

Teknik Fondasi 1

125

(3.56a) (3.56b) '

q u = 0,5 By1 Ny ; untuk H/B > 3,5

(3.56c)

dengan qu = daya dukung ultimit fondasi memanjang di permukaan. c2 = kohesi tanpa-drainase lapisan tanah lempung. Ne', Ny '= faktor daya dukung dari Gambar 3.25. y1 = berat volume tanah granuler. Dari persamaan-persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa jika tebal lapisan tanah granuler 3,5B, bidang keruntuhan yang terjadi hanya melewati lapisan tanah granuler. Contoh soal 3.18:

Fondasi memanjang dengan lebar 1 m (untuk pertimbangan keamanan) dianggap terletak 3 di permukaan tanah pasir dengan cp = 30°, c = 0, dan y = 1,5 t/m . Tebal lapisan pasir 2 m. Di bawah lapisan pasir terletak lapisan lempung dengan C u = 6 t/m2 dan

8 = 1 rn

Pasir:

'

.

.

'

'

.;.

-.

.. · .:

. . �

Lernpung:

Cu = 6 Urn•

Gambar C3. 1 7

H/B = 2 / 1 = 2, maka berlaku persamaan:

Dari Gambar 3.25, dengan

H = 2 rn

126

Daya dukung

NC' = 6 7 · N ' = 6 "( I

'

Daya dukung ultimit: q

u

= ( 6 x 6,7 )

+ ( 0,5 x 1 x 1,5 x 6) = 44,7 tlm 2

Karena fondasi di permukaan, q un = qu = 44,7 t/m2 Daya dukung aman (F = 3): qs =

q

u

F

n+0 =

44,7 3

= 14 9 tlm

2

I

Untuk per meter panjang fondasi, beban maksimum: = 14,9

x

1 1 = 14,9 t/m > 11 t/m 1

:. Fondasi aman terhadap keruntuhan daya dukung. (b) Daya dukung dihitung dengan menganggap lebar fondasi fiktif

Ditinjau sebuah fondasi yang terletak pada lapisan kuat setebal H, yang di bawahnya ter dapat lapisan lunak. Dasar fondasi pada kedalaman DJ dari permukaan tanah. Pada lebar fondasi tertentu, daya dukung fondasi dipengaruhi oleh lapisan tanah lunak di bawahnya. Untuk itu, pada analisis daya dukungnya, tanah lunak di bagian bawah dianggap mene rima tekanan menurut penyebaran beban 2V : 1H. Dengan anggapan ini, lapisan kuat yang berada di atas, seakan-akan berfungsi sebagai fondasi pelat fiktif (Gambar 3.26), dengan lebar fiktif: (3.57; dengan BJ = lebar fondasi fiktif. B = lebar fondasi sebenarnya. H = jarak dasar fondasi terhadap permukan tanah lunak di bawahnya. Persamaan umum daya dukung fondasi memanjang dengan lebar fiktif BJ dan kedalaman (DJ + H), dinyatakan oleh (3.58) dengan quJ

daya dukung ultimit fondasi dengan lebar fiktif Bf dasarnya terletak pada ke dalaman (DJ + H). Cv c2 = berturut-turut kohesi lapisan 1 dan 2. berturut-turut berat volume lapisan 1 dan 2. Yv y2 kedalaman fondasi. DJ H jarak antara dasar fondasi dan permukaan lapisan 2.

BJ

B + H.

Ne, Nw Ny = faktor daya dukung.

Teknik Fondasi 1

127 , •v ""

B .

·.

..

.

· .

.. .

'

.:· ., •

,,

. •

.:t'

. � /• I

. . . -Li

-

;: .

"":" I•

.

.

("·

r .-.-. . ----. -' . ·

.

.

..

'·

.

•

. ..

.

. . .

.

.

.

� .

...

·.

\\ \ . \

o,

.

.

4 ' .

.

H

.

,.."

"'

.

,; .. !

.

'•

Tanah 1:

..

c1 ,

q,1; y1

. .. .

. ---_\._J \ L__.__ � -- - - - �

-

f------:-- � B, = B + H

Gambar 3.26 Daya dukung fondasi pada tanah ber/apis dengan memperhitungkan Jebar tondasi fiktif.

Daya clukung ultimit pacla fonclasi berbentuk memanjang yang sebenarnya (qu) (yaitu fon clasi clengan lebar B clan keclalaman o1), clengan memperhitungkan pengaruh lapisan lunak cli bawahnya, clinyatakan oleh persamaan: q u = ( q uf - yl H)

(� J

(3.59)

Untuk bentuk fonclasi yang lain selain fonclasi memanjang, persamaan claya clukung ultimit pacla Persamaan (3.58) harus clisesuaikan menurut faktor-faktor bentuk fonclasi yang telah clipelajari. Bila fonclasi berbentuk empat persegi panjang (B x L), persamaan claya clukung ultimit Persamaan (3.59) menjacli: (3.60) Contoh soal 3.19:

Fonclasi bujur sangkar 1 ,5 m x 1,5 m terletak pacla lapisan tanah yang tercliri pasir paclat setebal 2 m yang terletak pacla lapisan lempung jenuh homogen yang sangat tebal. Tanah pasir clengan
=

=

=

Penyelesaian:

Pasir:
2m Lempung: Cu = 3 Um2 q, = 0

B, = 2,5 m

Gambar C3. 18

--------- --- -- -- .......

128

Daya dukung

Lebar fiktif fondasi yang menekan lapisan lempung, dengan penyebaran beban 2V : adalah:

1H,

Bt = B + H = 1,5 + 1 = 2.,5 m Jika dipakai persamaan daya dukung Terzaghi untuk fondasi bujur sangkar dengan

0:

Ne = 5,7; Nq = 1; N1 = 0

Persamaan daya dukung ultimit pada lebar fondasi Bf

quf = 1,3c2 N c + y1 (Df + H) N q + 0,4Bfy2 N1

=

( 1,3

X

3 X 5,7 )

+

1,65 (1 + 1) 1 + 0 =

25,53 t/m

2

Daya dukung ultimit untuk fondasi bujur sangkar dengan lebar B:

q u = ( qu1 -ydH)

[ BBf x BB/J = X

( 25,53 - 1,65

x 1)

(1,5 x 1,5 ) =

q u n = q u - Dfyd = 66,3 - (1 X 1,65) = 64,65 tlm

25 '

2

X

25 '

66,3 tlm

2

Daya dukung aman:

qs =

-- + (1 x 64,65 3

1,65 )

=

23,53 tlm

2

(c) Tanah fondasi dibatasi oleh lapisan sangat keras Mandel dan Salencon (1969) memberikan persamaan daya dukung untuk tanah berlapis, dengan lapisan tanah pendukung fondasi setebal H terletak di atas lapisan yang sangat keras dengan tebal tak terhingga (Gambar 3.27). Persamaan daya dukung ultimit untuk fondasi memanjang dinyatakan oleh: (3.61) dengan

qu = daya dukung ultimit fondasi memanjang.

c =

kohesi tanah lapisan atas.

p0 = Dff = tekanan overburden pada dasar fondasi.

DJ = kedalaman fondasi. y = berat volume tanah lapisan atas. B = lebar fondasi. Nu Nq, N1 = faktor-faktor daya dukung, fungsi dari fiUdut gesek dalam (
Teknik Fondasi 1

129

Persamaan (3.61) didasarkan pada anggapan bahwa gesekan tanah pada pertemuan ke dua lapisannya, dapat berkembang secara penuh saat terjadi keruntuhan fondasi .

\"""

.,.I

B

H

" Lapisan keras Gambar 3.27 Fondasi pada tanah pendukung yang terletak pada lapisan keras tak terhingga.

Tabel 3.6a Koefisien-koefisien kenaikan daya dukung (Mandel dan Salencon, 1969; dari Ramiah dkk., 1 981)
B/H

oo

� = 1, untuk

100 20° 30°

2

3

4

5

6

8

10

B/H< 1,41

1,02 1,00

1,1 1 1,00

1,21 1,00

1,30 1,00

1 ,40 1,00

1,59 1,00

1,78 1,00

B/H< 1,12

1,11 1,07

1,35 1,21

1,62 1,37

1,95 1,56

2,33 1,79

3,34 2,39

4,77 3,25

1

� = 1, untuk

� = 1, untuk B/H< 0,86

1,01 1,01

1,39 1,33

2,12 1,95

3,29 2,93

5,17 4,52

8,29 7,14

22,0 18,7

61,5 5 1,4

B!H< 0,63

1,13 1,12

2,50 2,42

6,36 6,07

17,4 1 6,5

50,2 47,5

150 142

1444 1 370

14 800 14 000

({J,-1·, untuk

Catatan: Angka-angka bagian alas adalah n ilai I;" Angka-angka yang di bagian bawah menunjukkan nilai �;q. Tabel 3.6b Koefisie B/H 0°

�

10 1 untuk sembarang B/H

�y = 1, untuk =

B/H< 4,07

1,01

1,04

1,12

1,36

1,07

1,28

1,63

2,20

4,41

9,82

2,07

4,23

9,90

24,8

178

1450

130

Daya dukung

Contoh soal 3.20: Tanah setebal 2 m dengan c = 2 t/m2,

Penyelesaian:

=

c = 2 um•

'

m.a.t

'\Z.

_ _ _

__ _ _

I ; I 1 /I

I I

·L-:--8=-2-m---'.; ---F�:---

Lapisan batu

·�.

1

' 1 1 1 1 I III

lt

2m

1 I/ I I I I I I / I 7 7

Gambar C3. 19

= Dffb = 1 1,9 = 1,9 t/m2 Jarak dasar fondasi ke lapisan batu H = 2 - 1 = 1 m B/H = 2/1 8

p0

=

s

1

Teknik Fondasi 1 3.2. 1 1 . 3

131

Daya Dukung Fondasi yang Berdekatan

Daya dukung fondasi yang letaknya sejajar dan dibebani secara serentak telah diteliti oleh Stuart (1962), Mandel (1963, 1965). Basil penelitian menunjukkan bahwa jika fondasi-fon dasi jaraknya berdekatan, daya dukung fondasi-fondasinya akan saling mempengaruhi satu sama lain, yang menghasilkan kenaikan daya dukungnya. Kenaikan daya dukung tersebut tergantung dari sudut gesek dalam tanahnya (
Daya dukung

132

( 140 130

120

;;( l lO o-

<: 100 Cl <:: ::J

....: ::J

"C IU >IU "C

::; �

�

0

�

IU u..

90

80

70

60

50

40

30

20

10

I'

Sangat tidak padat 1 ak pad aI Td

Sedang

Padat

J

Sangat padat

0

I I I/ ' I � I N I I i I i "J. ' NI: / I i I ! I "K. i ' i i I i /� '\( I ! I Nr'*fl / Nq 1 \ � I I I U I I I I' W l ' I

.......

I I

i !

!

I I

'

::::::- ·

0 28 30

I

32 34

40 50

60

70

.... Q.. Cl)

� � z

80

I

j,

36

30

I I

1/ ... A

.. _,.,? l

20

I

I I

10

I

I

I 38

40 42

44

46

Sudut gesek dalam (cl>) (derajat)

Gambar 3.28 Hubungan nilai N, Nq , N , dan !jl. g

dasi pada pasir terendam turun 1 inci, dapat diestimasi dengan menggunakan Gambar 3.29. Caranya: jika nilai banding D/B dari fondasinya kecil, nilai-nilai qa dari Gambar 3.29, harus direduksi setengahnya. Sebaliknya, jika nilai DfB mendekati 1, nilai q� pada Gambar 3.29, harus direduksi sepertiganya, karena tanah sekitar fondasinya mengurangi kenaikan besarnya penurunan (Terzaghi dan Peck, 1948). Terzaghi dan Peck menyarankan bahwa untuk fondasi rakit yang kaku dan fondasi sumuran, karena sifatnya yang kaku, penurunan total dan penurunan tak seragam akan lebih kecil daripada penurunan fondasi telapak atau fondasi memanjang. Untuk itu, nilai nilai qa yang diperoleh dari Gambar 3.29 dapat dikalikan 2 jika digunakan pada perancang an fondasi rakit yang besar dan fondasi sumuran yang dalam, di atas tanah pasir kering. Untuk pasir yang terendam air, nilai yang sama seperti pada Gambar 3.29 dapat diguna kan. Meyerhof (1965), menyatakan bahwa prosedur untuk menentukan qa dengan cara yang diberikan oleh Terzaghi tersebut terlalu hati-hati. Dinyatakan bahwa tidak diperlukan reduksi qa akibat pengaruh air tanah, karena qa sudah direfleksikan dari hasil pengujian SPT. Dan selanjutnya, nilai qa Gambar 3.29 dapat dinaikkan sampai 50%. Usulan Meyerhof ini telah disetujui oleh D 'Appolonia dkk. (1968) . Pelaksanaan pengujian SPT untuk penentuan daya dukung diizinkan (qa) dilakukan de ngan lebih dulu mengestimasi secara kasar lebar fondasi (B) yang terbesar dari bangun annya. Terzaghi dan Peck (1948) menyarankan pengukuran nilai N dilakukan pada interval

133

Teknik Fondasi 1 .

70

::l

E

·;;; E

50

!\ � .�

.¥ nl

.:::: nl .:::: 2 ::l .:::: E

Cll 0. .¥ ::l

"E

40

�

::l

:;2!. .:::: E

nl .¥

.::::

:s :a

Cl

.::::

::l .¥ ::l -o nl >C1l

0

Gambar 3.29

60

..

· .

�

30

10 0

..

0

-

2

3

cl!

·-.__

N = 'IQ r-- 1---·· I

r-· ..,'

r--:-

--....,.:

I·

J

N =50 1---r--� -

N = 30

..

�-

B (m)

N = 10

1-··-·

4

N� ..

'·

-

I

----

---

-

N :.. so

�

"'

.......

20

....._

�

�� -

I

I

"

�

5

N=5 .

IL

I

��

-·

Daya dukung yang diizinkan dari pengujian SPT untuk penurunan inti (Terzaghi dan Peck, 1948)

76 cm, dimulai dari dasar fondasi sampai sedalam B di bawahnya atau dari B sampai se dalam (DJ + B) dari permukaan. Nilai N rata-rata di kedalaman ini diharapkan dapat menunjukkan kondisi kepadatan tanah di bawah fondasi secara kasar. Jika hasil-hasil pe ngujian SPT dari beberapa lubang bor menunjukkan nilai N rata-rata yang berbeda, nilai N rata-rata terkecil yang harus digunakan untuk menghitung qa . Nilai N yang diperoleh dari pengujian SPT di lapangan, sebelum d igunakan dalam hitungan-hitungan, perlu diadakan koreksi leb:ih dulu. Jika tanahnya mengandung pasir ha!us atau pasir berlanau yang terletak di bawah muka air tanah, sebelum nilai N digunakan dalam hitungan daya dukung, nilainya harus di reduksi menjadi N

=

15 + 1h ( N' - 15 )

(3.62)

dengan N' adalah nilai-N tercatat dari hasil pengujian di lapangan. Koreksi ini diberikan, karena tanah yang mengandung butiran halus akan mampat pada jumlah pukulan kira kira 15. Perubahan volume akibat terlalu banyaknya pukulan, menimbulkan tekanan air pori yang tinggi sehingga mengakibatkan kenaikan jumlah pukulan. Tahanan penetrasi menunjukkan kerapatan relatif dan tegangan efektif pada kedalaman tempat pengujian diadakan. Berbagai kombinasi tingkat tegangan dan kerapatan relatif akan menghasilkan nilai N yang sama. Karena itu beberapa analisis telah dikembangkan

Daya dukung

134

untuk mengoreksi jumlah pukulan N-SPT dengan tekanan overburden efektif. Koreksi se derhana yang berbentuk grafik telah diusulkan oleh Gibbs dan Holtz (1957), Tomlinson (1969), dan Peck dkk. (1974) (Gambar 3.31). Perbedaan antara N terukur dan N terkoreksi sangat besar terutama di dekat permukaan tanah. Kurva Tomlinson memperlihatkan koreksi 4 kali dari N hasil pengujian pada kedalaman yang dangkal, namun penggunaan koreksi tersebut harus diterapkan dengan sangat hati-hati.

l LU

10 Tekanan keliling efektif (cr3') (kg/cm•) Gambar 3.30

Hubungan nilai E dan tekanan keliling efektif. Faktor koreksi eN

1 2 3 4 0 �----�---r----,---�� Peck

dan Bazaraa /

(1969) :...- -

�/

/

/

., .... - -- -

Tomlinson (1 969) Gibbs & Holt (1 957)

30 L-------�--�--� Gambar 3.31

Koreksi nilai N akibat tekanan overburden.

135

Teknik Fondasi 1

Peck dan Bazaraa (1969) mengamati bahwa nilai qa Terzaghi dari Gambar 3.29 terlalu aman, karena itu mengusulkan beberapa modifikasi, yaitu: {1) Nilai daya dukung diizinkan yang diperoleh dari Gambar 3.29 sebaiknya dinaikkan 50%, seperti yang disarankan oleh Meyerhof {1965); {2) Peck dan Bazaraa menyetujui untuk mengoreksi nilai N terhadap tekanan overburden. Namun, menilai bahwa koreksi Tomlinson, Gibbs, dan Holtz terlalu besar, karena itu mengusulkan pemakaian koreksi Peck dan Bazaraa dalam Gambar 3.31 yang nilainya lebih rendah daripada nilai yang diusulkan Tomlinson; {3) Diusulkan peng gunaaan koreksi q terhadap muka air tanah, yaitu jika kedalaman muka air tanah dengan jarak dari dasar afondasi selebar B, penurunan dapat diestimasi dari S ' KS, dengan S adalah penurunan fondasi yang dimensinya sama pada kondisi tanah kering. K adalah per bandingan tekanan overburden efektif jika pasir kering terhadap tekanan overburden jika tanahnya terendam air, pada kedalaman O,SB di bawah dasar fondasi. Perlu diperhatikan bahwa prosedur penentuan daya dukung diizinkan pada sekelom pok fondasi yang didasarkan pada pengujian SPT harus dipertimbangkan terhadap ke tidaktentuan variasi kerapatan relatif tanah yang umumnya tidak seragam. Jika lokasi pe kerjaan terdiri dari beberapa lapisan tanah dengan kerapatan relatif yang berbeda-beda, lokasi pekerjaan harus dibagi-bagi menurut zona-zona yang mempunyai 'sifat-sifat tanah yang sama, dan selanjutnya daya dukung pada masing-masing zona dihitung secara ter pisah. z

==

Contoh soal 3.21:

Hasil-hasil pengujian SPT di lapangan, seperti yang diberikan dalam Tabel C3.1. Dari hasil pengeboran diketahui bahwa tanah berupa pasir kasar Yb 1,85 t/m3, y' 1 t/m3, dengan muka air tanah pada kedalaman 1,5 m dari permukaan. Jika fondasi dengan lebar 2,5 m dan pada kedalaman 1,5 m akan didirikan pada tempat tersebut, berapakah daya dukung yang diizinkan? Penurunan maksimum yang diizinkan 1 " . ==

==

Penyelesaian: N

Nilai yang dikoreksi terhadap tekanan overburden efektif dihitung pada Tabel C3.1. D, = 1, 5 m

m.a.t

'l,_ -

__

Tabel

B = 2,5 m

Gambar C3.20

C3.1

Kedalaman (m)

N' terukur

' '

1,75 2,50 3,25 4,00 4,75

Yb = 1 ,85 t!m• y' = 1 t!m•

-

12 16 18 20 20

p 0'

=

zy' (t/m 2) 3,03 3,80 4,53 5,28 6,28

cN· . -

2,1 2,5 2,3 2,2 2,1

�

fiJ ; CNN'

,. , ..

...!''

32

40

41

44

42

·;

'

, ;' c:,

Daya dulcung

136 Tekanan overburden efektif dihitung dengan car-a: Misalnya, pada kedalaman .2,50 m,

Unhik pertimbangan keamanan, koreksi tekanan

overburden efektif pada Gambar 3.31

diambil dari C-N rata-rata di tengah-tengah kurva koreksi menurut Peck dkk. dan Gibs-· ·

Hol.tz.

' _

Kedalaman yang diperhitungkan dalam �tungan nilai N, adalah sampai

2,5= 4,00 m. Dari Tabel C3.1 diperoleh nilai N rata-rata setelah .1

lA

dikoreksi

-

=

1 ,5 +

=

39

dan B

=

2,5 m, diperolehqa ·

Oleh karena muka air tanah pada dasar fondasi, nilai qa perlu dikurangi

dan Peck, =

,

B

. (32 + 40 + 41 + 44) = 39

Untuk menghitungqa, digunakan Gambar 3.29. Dengan N= 2 = 40t/m . ,

40

DJ+

1948). Jadi, d '¥a dukung yang diizinkan dengan penurunan

20 t/m2

=

50% (Terzaghi 50% x

1 inci adalah

2 kg/cm .

Jika dipakai saran yang diberikan Meyerhof . 2 40t/m . .

(1%5)

dan Peck-Bazaraa

(1969),

maka qa1= ,

(b) Daya dukung dari hasil pengujian kerucut statis (sondiT) Meyerhof

(1956)

' menyarankan persamaan sederhana untuk !l'enentukan besarnya daya

dukung diizinkan yang didasarkan penurunan 1 inci. Persamaannya didasarkan pad�

kurva Terzaghi dan Peck ,(1943) dan dapat diterjipkan untuk fondasi telapak atau fondasi

memanjang yang dimensinya tak begitu besar, pada pasir kering, sebagai berikut: Untuk fondasi bujur sangkar atau fondasi memanjang dengan lebar

B S 1,20 m,

(3.63a)

Untuk fondasi bujursangkar atau fondasi memanjang dengan Jebar B � 1,20 m,

=

qc(1 + 0,30 )2 50

B

2

(kg/cm.)

(3.63b)

Daya dukung diizinkan secara pendekatan untuk sembarang fonda8i dengan mengabai

kan lebarnya,

Teknik Fondasi 1

137

dengan q, adalah tahanan ujung kerucut statis dalam kg/ cm2 dan B adalah lebar fondasi dalam meter. Persamaan-pers amaan di atas didasarkan hubungan q, = 4N, dengan N diperoleh dari pengujian SPT. Jika fondasi terletak pada tanah pasir yang terendam air, nilai-nilai dalam Persamaanpersamaan (3.63) harus dibagi 2. Untuk fondasi rakit atau fondasi surnuran, nilai-nilainya dapat dikalikan 2 bila tanahnya kering, dan nilai yang sama dengan yang diperoleh dari persamaan-pes amaan tersebut di atas untuk tanah pasir terendam air. Tomlinson (1969) menyarankan agar nilai q4 yang diperoleh, masih harus dikontrol terhadap penurunan yang terjadi dengan menggunakan persamaan penurunan yang disarankan oleh De Beer dan Marten a tau Schmertmann (1970) (lihat Bab 4). Contoh soal 3.22: Hasil pengujian kerucut statis pada tanah pasir kering ditunjukkan dalam Gambar C3.21. Berapakah daya dukung diizinkan, bila fondasi akan dibangun pada kedalaman 1,5 m dan lebar 2 m? Muka air tanah sangat dalam. Penyelesaian: Dari Gambar C3.21 nilai taha.n an kerucut statis rata-rata di bawah dasar fondasi adalah 35 kg/ cm2 . Dengan menggunakan Persamaan (3.63c):

q = a

35

40

:)

= 0,90 kg/ cm 2

Tomlinson menyarankan n.ilai ini masih harus dikontrol dengan penurunan yang dihasilkan oleh tekanan qa =0,90 kg/cm2 . Tahanan kerucut Qc (kg/cm')

35 50 1,5m

-]._ 1--- ---l 8= 15 m

g

.

c:

E

.!!

! Gambllr C3.21

100

150

200

Daya dukung ·

i38 (c) Daya·dukung dari hasil pengujian beban pelat

bari hasil pengujian beban pelat yang telah dipelajari. pada Bab 2.7.3J, da(ya dukung ultimit fondasi y ang sebena~nya dihitul}g dengan persamaan-persamaan se~agai berikut:

'.

q11 =

lbH)q

,; 1

untuk tanah 1<-'mpung

IJ.Ma)

u11tuk tanah pas1r

(1 .64b)

dengan qB = daya dukung ultimit fondasi dengan skala penuh. % = .daya dukung ultimit dari pengujia~ beban pelat. b ;:: lebar atau• diam~ter pelat pengujian. B = lebar fondasi skala penuh.

l'

p~uran . ~ari beb~ pelat tak be~pengaruh pada daya d~ung uJtimit tanah lempung. Oleh karena itu, pengujianbeban pelat dap!lt-digunakan untuk menentukan daya dukung, jika lapisan lempungnya mempunyai kuat geser yang seragam di seluruh lapisannya. Untuk tanah yang mempunyai kedua komponen kuat geser c dan q>, Housel (1929) menyarankan persamaan daya dukung ultimit yang diperoleh dari basil pengujian beban pelat, sebagai berikut: ·

r -

1\q + Ks

0

.

(3.65a)

dengan P = ~eban total pada area dukungan seluas A. A = luas beban pelat A . q = tegangan kompresi di bawah A. s = tegangan geser .s.a tuan.pada batas pinggir. K = keliling luasan beban pelat.

.... . Dalam Persamaan (3.65a),'q'dan s adalah dua bilangan yang belum diketahui. Untuk itu '

t

•

1•

harus dikerjakan dua kali·pengujian dengan ukuran pelat yang berbeda. Jika P1 dan P2 berturut-turut adalah beban yang dibutuhkan untuk memberikan penurunan sebesar S dalam pelat 1 dan 2, maka (~.6'i b)

dan

139

Teknik.Fondasi 1

Dari nilai.q dan s yang ditemukan, beban fondasi sebenamya, dihitung dengan persamaan:

dengan PP = beban fondasi ultimit pada ukuran sebenarnya. , Ap = luas dasar fondasi. q, s= nilai-nilai yang diperoleh dari Persamaan-persamaan (3.65). Kp = keliling fondasi. · · · ' Pengujian beban pelat dapat dipercaya, hanya hila tanah dasamya seragam sampai kedalaman lapisan di mana distribusi tekanan fondasi bangunan yang sebenamya masih berpengaruh. Lapisan lemah secara lokal yang tertetak di bawah pelat uji, akan mempengaruhi hasil-hasil pengujian. Sebaliknya, lapi?!n lemah yang letaknya agak dalam tak berpe'ngaruh pada hasil pengujian beban pelat, tetapi banyak berpengaruh pada fondasi skala penuh (Gambar 3.32), akibatperbedaan penyebaran tekanannya.

..

1 58

Lapisan

luna~

r

,

Gambar 3.32 Pengaruh lapisan lemah pada pengujian beban pe/at. . .. .

.

~

~

-

Kedalaman air tanah sangat berpengaruh pada daya dukung dan penurunan. Pengujian beban yang dilaksanakan di atas air tanah akan memberikan nilai daya dukung yang lebih ·tinggi dibanding dengan daya dukung fondasi skala penuhnya. Jil
3.2.13 Faktor Aman Pada perancangan, beban ya~g harus didukung oleh fondasi untuk mendukung beban struktur relatif keciLbila c;libandingkan dengan .b eban maksimwh yang mengakibatkan keruntuhan dayci dukungnya. Nilai-nilai. daya dukung aman, yang ditentukan dari hitung-

140

Daya dukung

an day a dukung ultimit dibagi dengan faktor aman, berguna untuk memberikan keamanan terhadap hal-hal, sebagai berikut: (1) Nilai kuat geser tanah yang pada kondisi alamnya bervariasi dari lapisan yang satu dengan yang lainnya. (2) Ketidaktentuan dari ketelitian hasil pengujian kuat geser tanah di laboratorium clan penggunaan persamaan-persamaan daya dukung tanah ataupun cara empiris yang d igunakan dalam hitungannya. (3) Penurunan yang berlebihan. (4) Kerusakan tanah secara lokal yang terjadi pada waktu pelaksanaan pembangunan fon dasi yang dapat mengakibatkan pengurangan daya dukung. Tabel 3.7

Perkiraan daya dukung aman berdasarkan jenis tanah Macam tanah

Daya dukun� aman (kg/cm ) , ·

Keterangan

·

.,

(a) Tanah-tanah granuler

Kerikil padat/pasir bercampur kerikil padat

> 6,0

Kerikil kepadatan sedang/pasir berkerikil kepadatan sedang

2-6

Kerikil tak padat/pasir berkerikil tak padat

<2

Pasir padat

>3

Pasir kepadatan sedang Pasir tak padat

Kelompok (a), lebar fondasi B > 1 m. Kedalaman muka air tanah > B dari dasar fondasi

1 -3 <1

(b) Tanah-tanah kohesif 3-6

Lempung pasir dan lempung kaku

2-4

Lempung agak kaku .

Kelompok (b) sangat dipengaruhi oleh konsolidasi jangka panjang '

Lempung keras

•·

Lempung sangat lunak clan lanau

0,5 - 1 < 0,75

Kondisi tanah yang bervariasi, merupakan pertimbangan utama dari pemakaian faktor aman. Perhatian khusus diberikan jika hasil pengujian kuat geser tanah menghasilkan nilai yang berbeda-beda. Faktor aman F = 2,5 sampai 3, biasanya digunakan untuk menanggu langi ketidaktentuan tersebut di atas. Untuk kondisi kombinasi pembebanan kecuali meli-

Teknik Fondasi 1

141

batkan beban mati, beban hidup, tapi juga beban angin, faktor aman F 2 dapat digunakan (Terzaghi dan Peck, 1948). Jika fondasi dimaksudkan untuk mendukung bangunan-ba ngunan sementara, yang pengaruh penurunan tak merusak bangunan tersebut atau ba ngunan sekitarnya, dapat diambil faktor aman F 1,5 sampai 2. Nilai-nilai perkiraan daya dukung aman (q5) untuk tanah-tanah granuler dan tanah tanah kohesif, diberikan dalam Tabel Untuk tanah-tanah granuler, jika muka air tanah lebih kecil dari B di bawah dasar fondasi, nilai-nilai dalam tabel tersebut harus dibagi 2. Nilai-nilai Tabel dapat digunakan sebagai petunjuk perancangan awal dalam peran cangan. ==

==

3.7.

3.7

4

..

PENURUNAN

4.1 Pendahuluan Jika seluruh permukaan di bawah dan di sekitar bangunan turun secara seragam dan penu runan terjadi tak berlebihan, mungkin turunnya bangunan tak tampak oleh pandangan mata dan penurunan yang terjadi tak menyebabkan kerusakan bangunannya. Namun, kon disi demikian tentu mengganggu baik pandangan mata maupun kestabilan bangunan, bila penurunan terjadi secara berlebihan.

Istilcih penurunan (settlement) digunakan untuk menunjukkan gerakan titik tertentu

pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap. Umumnya, penurunan tak seragam lebih membahayakan bangunan daripada penurunan totalnya. ContolKontoh kerusakan bangunan akibat penurunan tak seragam, diberikan dalam Gambar 4.1.

{1) Gambar 4.1a. Jika tepi bangunan

turun lebih besar dari bagian tengahnya, bangunan diperkirakan akan retak-retak pada bagian A.

{2) Gambar 4.1b. Jika bagian tengah bangunan turun lebih besar, bagian atas bangunan

dalam kondisi tertekan dan bagian bawah tertarik. Bila deformasi yang terjadi sangat

besar, tegangan tarik yang berkembang retakan-retakan.

di

bawah bangunan dapat mengakibatkan

{3) Gambar 4.1c. Penurunan sa tu tepi, dapat berakibat keretakan pada bagian C. (4) Gambar 4.1d. Penurunan terjadi berangsur-angsur dari salah satu tepi bagian ba ngunan, yang berakibat miringnya bangunan tanpa menyebablcan keretakan.

/' I I

/ retak

(a)

J... '-

t ,J_

penurunan

(c)

1...

c

�� "]

-

\penurunan

(bl

� �

,�

1 retak

e� r a

I I J J iI

penurunan pada bag,an tengah

il D

(d)

I • I I �

na:1 ...nan satu ss dan bangu peoor

Gambar 4.1 Contoh kerusskan bangunan sJcibat penurunan.

143

Teknik Fondasi 1

4.2 Tekanan Sentuh Pertimbangan pertama dalam menghitung besarnya penurunan adalah penyebaran tekan an fondasi ke tanah di bawahnya. Hal ini sangat bergantung pada kekakuan fondasi dan

sifat-sifat tanah. Tekanan yang >terjadi pada pertemuan antara dasar fondasi dan tan�h, di

sebut

tekanan sentuh (contact pressure). Besarnya intensitas

tekanan akibat beb.an fonda.Si ke

tanah di bawahnya, semakin ke bawah semakin berkurang. Variasi

tekamm sentuh di bawah

fondasi lingkaran atau fondasi memanjang yang kaku, yang dibebani oleh beban terbagi rata sebesar q, diperlihatkan dalam Gambar 4.2.

Distribusi tekanan sentuh fondasi yang terletak pada tanah lempung, diperlihatkan •

pada Gambar 4.2a. Fondasi tersebut, jika diletakkan pada tanah pasir atau kerikil, distri busi tekanan sentuhnya akan seperti pada Gambar 4.2b. Selanjutnya, jika fondasi ters�but

terle\ak pada tanah cainpur�n lempung dan pasir, bentuk distribusi tekana11 sentuhnya akan seperti pada Gambar 4:2<:. Pada fondasi yang fleksibel, . seperti fondasi tangki minyak yan. g terletak p ada . tanah lempung, distribusi tekanan sentuh akan seragam dan penurunan berbentuk cekungan seperti bentuk mangkuk {Gambar 4.2d}.

Fondas• kaku dasar hcin ,

I

Fondasi fleks•bel

.

b)

,a)

Gambar 4.2

(cl

(d)

DlstribuSi telcanan sentuh di bswsh fondasi.

(a) Lempung.

(b) Pssirdsn kerik/1. (c) Csmpuran tanah /empung dsn pssir.

(� Fondasi ffekslbel pads tansh lempung. Dalam praktek, jarang dijumpai fondasi yang benar-benar kaku. Karena itu, distribusi tekanan sentuh yang terjadi adalah di antara bentuk fondasi yang kaku dan fondasi fleksi bel. Dengan alasan tersebut, dalam praktek, distribusi tekanan sentuh fondasi ke tanah dianggap seragam atau uniform, bila bebannya terbagi rata secara seragam.

4.3 Distribusi Tegangan di dalam Tanah Tegangan di dalam tanah yang timbul akibat adanya pembebanan di atasnya dinyatakan dalam istilah tambahan tegangan. Karena, sebelum peletakan bebannya, tanah sudah men derita tekanan akibat beratnya sendiriyangdiselmttekananoverburden

Analisis tegangan di dalam tanah didasarkan anggapan bahwa tanah bersifat elastis,

homogen, isotropis, dan terdapat hubungan tinier antara tegangan dan regangan. Dalarn

144

Penururtan

analisisnya, regangan volumetrik pada material yangbersifat elastis dinyatakan oleh-per:sa maan: 1- 2p r l,a,+a,1.a)

(4.1)

deJ.').gan: 6.V

=

perubahan volume.

V = volume awal. 1.1. = angka Poisson: E modulus elastis. =

Ox, <1y <1z = tegangan-tegangan dalam arah

x,

y; dan z.

-

.

Dalam Persamaan (4�1), bila p�mbebanan yar\g mengakibatkan � terjadi pada kondisi 'tanpa-drainase (undrained) dengan penurunan terjadi pada volume konstary, 6. 1 = 0. Untuk kondisi ini, !.!.= 0? , . Jika pembebanan menyebabkan �volume (seperti contohnya penurunan akibat p'roses konsolidasi}, dengan 6.V/V> 0, mab Jl < 0,5.

V(V

4.3.1

Beban Titik

Boussinesq (1885) memberikan persamaan untuk penyebaran beban akibat pengaruh beban titik di permukaan. Tambahan tegangan vertikal (6.aJ akibat beban titik, dianalisis dengan meninjau sistem tegangan pada koordinat silinder (Gamba 4..3). Dalam teori ini, tambahan tegangan vertikal (6.aJ pada suatu titik A di dalam tanah akibat beban titik Q di permukaan, dinyatakan oleh persamaan:

�Q (

(4.2)

dengan l::!.az = tambahan tegangan vertikal.

z

r

kedalaman titik yang ditinjau. . = jarak horizontal titik di dalam tanah yang ditinjau terbadap garis lcerja beban titik. =

•

z

..

Gembar 4.3 Tambahan tegangan vertikalllkibtll beban B.

I

·

Teknik Fondasi 1

145

(

)

Jika faktor pengaruh untuk beban titik teori Boussinesq, didefinisikan sebagai: 3

IB

Persamaan (4.2)

=

1

2n 1 + ( r/z ) 2

5/2

(4.3)

dapat dinyatakan oleh persamaan: Q dcrz = - !8 z2

(4.4)

Nilai !8 yang disajikan dalam bentuk grafik, diberikan dalam Gambar 4.4. 0,48

0.40 0,32 Is

i\

\ '.

i\ \

0,24 0,16

""'

0,08

0,4 Gambar

''

1

"''

0,8

i'---

1,2

"

;

I... rlz

.

.. 2P

C?

I

2,8

3,2

3,6

4,0

4.4 Faktor pengaruh untuk beban titik, didasarkan teori Boussinesq (/8) (Taylor, 1948)

Contoh soal 4.1:

Susunan fondasi seperti terlihat pada Gambar C4. 1 . Beban kotor kolom A = 40 t, kolom kolom B 20 t, dan kolom-kolom C = 10 t. Bila beban kolom dianggap sebagai beban titik, hitung tambahan tegangan di bawah pusat fondasi-fondasi kolom A, B, dan C, pada ke dalaman 6 m di bawah fondasi. =

Penyelesaian:

Beban-beban kolom dianggap sebagai beban titik, karena itu tambahan tegangan di bawah masing-masing fondasi, dapat dihitung dengan persamaan:

Fondasi-fondasi diberi nama menurut nama kolomnya. Dalam soal ini, karena susunan fondasi-fondasi yang simetri, tambahan tegangan di bawah fondasi-fondasi B dan C, pada kedalaman yang sama akan menghasilkan dClz yang sama.

146

Penurunan.

3m

3m_f�

-·

...

.

--,

,--z-

..C - -rr 3m I !l i:_ '=3m

B, 40 I

20,

; l'

r

I lcJT - � G j_ _H_.. J �I

A

10 t

-·

...1

20 t

40 I

8� I

A

3m •

-I I

=

aoz(B2) -

=

(2) Untuk fondasi-fondasi �0z(C1)

=

..

�0z(C2)

.

=

!Itz=6 m

I· I I I 1•

• I

(b).��ngan 1-1

GambsrC4.1

�02:(8:).

20 t

,.,

(a) Denah fondasi

(1) Untuk fondasi-fondasi

r= 3 m

.,

.. 1 I

B:

aoz(B3) ::::: ·�oz(B4) C: �0�(C3)

=

�0z(C4)

(a) Tambllhan tegangdn·di bawah pusat fondasi A

Hitungan faktor pengaruh IB pada kedalaman 6 m di bawah fondasi A, dilakukan dalam Tabel C4.1a.

.

Tabel C4.1a Faktor pengatuh 18 di bawah.JonlUlsi A ··

)

�'lr-:.'l;""l'.:. !ll"

Tambahan tegangan akibat beban fondasi A: .

40 =· 1 X-

36

. X

0, 478"

=

0,52

t/m

2

,.

Teknik Fondasi 1

147

Tambahan tegangan akibat fondasi-fondasi 8: = 4X

20

- X

36

0,273 = 0,60 t/m

2

Tambahan tegangan akibat fondasi-fondasi C: 10 2 = 4 x - x 0,172 = 0,19 tlm 36 Tambahan tegangan di bawah pusat fondasi A pada kedalaman 6 m: �crz (A) = 0,52 + 0,60 + 0,19 = 1,31 tlm

2

(b) Tambahan tegangan di bawah pusatJondasi-Jondasi 8

Ditinjau untuk fondasi 81. Dihitung jarak-jarak antara pusat fondasi 81 dengan yang lain: B1C1 = 81C2 = 81A = 3 m 81 82 = 8183 = --J(32 + 32) = 4,24 m B1C3 = 81C4 = --J(62 + 32 ) = 6,71 m 8 184 = 6 m Hitungan I8 di bawah pusat fondasi 8v pada kedalaman 6 m, oleh akibat beban-beban seluruh fondasi dilakukan dalam Tabel C4.1b.

Tabel C4.1b Faktor pengaruh I8 di bawah Jondasi 81

Kolom

Beban

z

(nj)

(t)

. • l

20 20 20 20 40

10 ) 10 10 10

0 4,24 4,24 6 3. .3. 3

6, 71 6,7�

..

.

,

6 6 '' 6 6 6 t· <6 6

6

6

>

r/z .:�

0 0,71 0',71 c. 0,5 ' O..S ' 0,5 . 1,12 1,1�

Tambahan tegangan di bawah pusat fondasi 8v akibat fondasi A: 40 2 = - x 0,273 = 0,303 tlm 36

0,478 0,172 .�: 1)�172 . *'.,�..· ··l'·f'084'( . •·

.. / tl,273: ''j

0,273�0,273: 0,063 :

o,06Sr

••

Penurunan

148

Tambahan tegangan di bawah fondasi Bv akibat fondasi-fondasi B: =

20

-

36

x ( 0,478 + 0,172 + 0,172 + 0,084 ) = 0,503 tlm

2

Tambahan tegangan di bawah fondasi Bv akibat fondasi-fondasi C: =

10

-

36

x ( 0,273 + 0,273

+

0,063 + 0,063 ) = 0,187 tlm

2

Tambahan tegangan akibat beban seluruh fondasi di bawah pusat fondasi Bv pada ke dalaman 6 m: �crz ( B 1) = 0,303 + 0,503 + 0,187 = 0,993 tlm

2

Tegangan-tegangan di bawah masing-masing pusat fondasi, B1 sampai B4t pada kedalaman 6 m:

(c) Tambalum tegangan di bawahfondasi-fondasi C Ditinjau untuk fondasi C1. Jarak pusat fondasi C1 terhadap fondasi-fondasi yang lain: C1B1 = C1B2 = 3 m c1c3 = c1c2 = 6 m C1A = 4,24 m C1B4 = C1B3 = 6,71 m C1C4 = 6..J2 = 8,48 m Hitungan IB di bawah pusat fondasi Cv pada kedalaman 6 m, oleh akibat beban-beban seluruh fondasi dilakukan dalam Tabel C4.1c. ·

Tabel C4.1c Faktor pengaruh 18 di bawah pusat fondasi C1

' .6,71}: . 6,71

·•

4,24

"

•;r

·

•; ;:: ,

l)Uv�;<:: t:

1,12

Orf:1. t

,.

·h

.o

.��?

0,063

f'�e

0,\� a

•.

·

149

Teknik-Fondllsi 1

Tambahan tegangan di bawah fondasi C1 akibat fondasi A: =

40

-

36

x 0,172

0,191 t/m

=

2 ..

Tam6ahan tegangan di bawah fondasj.C1 a]pb�t fondasi-fondasi,--8: 1

•

20

=- x

36

I

'

I

(0,273 +0,273 +0,063'+0,063) •

=

0,373. t/m

2

Tamb�an tegangan di bawah fondasi C1 akibat fondasi-fondasi C: =

10 36

x

-·

�

�

(0,4 8 +0,084 + 0,084 +0,!) 1)

.

=

8�

0,1

tfm

2

Tambahan tegangan di pusat fondasi Ct sedalam 6 m adalah: .1oz(C) = 1

0,191 +-0!373

+

0,188

=

2

0,752 tlm

Jadi, .tegangan-tegangan di bawah masing-masing pusat fondasi C1 sampai C4, pada ke dalaman 6 m : .1oz(C)

)·

4.3.2

=

.1oz(C > ,

2

=

.1oz(C) = .1o (C) = 0,752 t/m 3 . z 4

2

Beban Terbagi Rata Berbentuk Lajur Memanjang

Tambahan tegangan vertikal pada titik A di dalam tanah akibat beban terbagi rata q fleksi bel yang berbentuk lajur memanjang (Gambar 4.5), dinyatakan oleh persamaan: (4.5) denf5an ex dan � dalam radial, yaitu sudut yang ditunjukkan dalam Gambar 4.5. � tegangan yang menunjukkan tempat kedudukan titik-titik yang mempunyai tegangan ver tikalyang sama akibat beban berbentuk lajur memanjang ditunjukkan dalam Gambar 4.6a. 8

.-

Gambar 4.5 Teg81lgan sk/bst beban terbsgl mta •

b6r1:Jentuk /sjur memsnjsng. J

Penunman

150

.._

BebM lajur memanjeng .

-

48

\�,

�

...

28

38

B

lllll!l

HUll!

a

mrOc·"" �

28

38

48

l-oo

. � � 8 ') � m:�� " ��....I' V � �i'".,.'.I 1\ �':':.· I ' 1\' r,_ ' 8 '- -�� '' /11'/I! 28 t,, � � � �- I/ .'J , , If li �� /" !;./1f [I " .cUr,-� -!,... 1/ \ �\ \_ ) \ J ��-· !/ !/' 7I r, _,. , � .... ) If [/ 11 � OJirl.-1-" 1\ J 1/ � \ I\ 1\. 1/ li iq•� 1-0. I'\ V �� I � ".... �""" � 78 78 �..,� \ ll \ �.o.ia.. .� / 88 .� L' :\: " L'.. ..... '

-

38

28

38

..

48

..

:J

58

68

'

88

-

98

108 118

�

"'

'O,lllq

l

r-"""- 1-':jr I· !

Bousslnesq.

4.3.3

108 118

I· .,

(8)

Gambar 4.6 Isobar tegangan

98

'--,

(b)

untuk beban terbagl rata berbantuk lajurmetrJMPng diM bf.t/ur sangkar teori

Beban Terbagi Rata Berbentuk Empat Persegi Ptmjag ,

fleksibel berbentuk empat persegi B (Gambu 4.7), dapat dihitung dengan

Tambahan tegangan vertikal akibat beban terbagi rata panjang, dengan ukuran panjang L dan lebar

menggunakan persamaan yang diperoleh dari hasil penjabaran teori Boussinesq, sebagai berikut:

(4.6)

Teknik Fondasi

151

1

I

Gambar 4.7

I

Ao,

y

z

I

!

f

A

Tegangan di bawah beban terbagi rata berbentuk empat persegi panjang. 8

� cr, L'l l L

I

il

m d an n dapat ditukarkan

b.CT z

=

�.p

1 1 .1_� 11 ,&1..,..; VIU I--' W/

q per satuan luas 8/Z ; n = UZ lq

!// V/

/

17 ��:�

.:�� i,9 =

m =

��

Gambar

�

0,1

0,2

�

i,7

m= ' · =

in =

1,4 .

I

�

.......

. liJ. I

2

Nilai

0,28 0,26 m -m = 3,0

l o•�m = 1 ,6 = 1 ,4 0,22 0,20 0,18 o, 1 s 0,14

I

V

ll

0,01 0,02

(j

I l ie

l;Jiflf r' v lllll ll ri "= 2,0 1-111,11/ I/

, m = 1 ,u

I =

me

1 / IJ --, I/ )II!J ./

l,alJ'h

I

m=

m =

!'1 1= 1 .8.

Beban m =

I

I

I

0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02

in = 'd.

n

4

0 6 8 10

4.8 Faktor pengaruh I untuk tegangan vertikal di bawah sudut /uasan beban terbagi rata berbentuk empat persegi panjang yang fleksibel (U. S.Navy. 1971)

152

Penurunan

dengan:

dengan: q

m

n

=

=

=

tekanan sentuh atau tegangan di dasar fondasi B

z

L

z

Nilai faktor pengaruh I untuk tegangan di bawah sudut luasan empat persegi panjang yang menderita beban terbagi rata q dalam bentuk grafik, dapat dilihat dalam Gambar 4.8. Sedang isobar tambahan tegangan di bawah luasan beban bujur sangkar diberikan dalam Gambar 4.6b. Tambahan tegangan vertikal pada sembarang titik di bawah luasan empat persegi pan jang dapat ditentukan dengan cara membagi-bagi empat persegi panjang, dan kemudian menjumlahkan tegangan yang terjadi pada tiap-tiap bagiannya. Sebagai contoh, misalnya akan ditentukan tambahan tegangan vertikal di bawah titik X (Gambar 4.9). Untuk ini, dapat dilakukan cara sebagai berikut:

A

G

D

E �------�---4 H X

B

Gambar 4.9

F

c

Contoh hitungan tambahan tegangan vertikal di bawah titik tertentu akibat beban terbagi rata empat persegi panjang.

Contoh soal 4.2: Bila dalam contoh soal 4.1 seluruh area bangunan didukung oleh fondasi pelat ukuran 7 m x 7 m, berapakah tambahan tegangan di bawah pusat fondasi, pada kedalaman yang sama? Dianggap beban total yang didukung kolom-kolom disebarkan secara sama ke seluruh luasan fondasi pelat.

153

Teknik Fondasi 1 Penyelesaian:

Beban total yang didukung kolom-kolom dianggap disebarkan secara sama pada luasan fondasi pelat, maka

A

I·

3,5 m

3,5 m

B

•

I

r------.--�

C

3,5 m

D

1------+-=E--1 F 3,5 m

G

H GambarC4.2

(a) Tambahan tegangan di pusat beban dihitung (titik E) dengan membagi luasan fondasi menjadi 4 bagian yang sama, dengan ukuran 3,5 m x 3,5 m : m = B /z = 3,5/6 = 0,59; n = L / z = 3,5/6 = 0,59 Dari Gambar 4.8, diperoleh I = 0,107

�O'z(E) = 4Iq = 4

X

0,107

x

3,26 = 1,4 t/m2

(b) Tambahan tegangan vertikal di titik D dilakukan dengan membagi dua luasan fondasi nya, yaitu luasan DFCA dan DFIG DF = 7 m ; AD = 3,5 m B m = z n

3,5 - = 0,583 6

7 L = - = - = 1,17 6 z

Dari Gambar 4.8, diperoleh: I = 0,142 �O'z ( D) = 2Iq = 2 X 0,142

X 3,26

2 = 0,93 tlm

Penurunan

154 (c) Tambahan tegangan di bawah titik A: m

n =

B z L z

7

=

6

•,.}

= 1,17 .

= 1,17 .,

Dari Gambar

I

4.8, diperoleh I= 0,191

,., .

.

�Oz(A) = Iq = 0,191 x 3,26 = 0,62 t/m2 4.3.4

Beban Terbagi Rata Berbentuk Lingkaran

Dengan cara integrasi dari persamaan beban titik, dapat diperoleh besamya tambahan

tegangan di bawah luasan fleksibel berbentuk lingkaran yang mendukung beban terbagi

rata. Tambahan tegangan pada kedalaman tertentu di bawah bebanseperti yang diperlihat kan dalam Gambar

4.10, ditentukan dengan cara sebagai berikut

-,.,;. 2

-

Karena dA

=

l.tA

(.f.7)

r d9 dr, integrasi Persamaan (4.7), maka

2rr.-

,J �, ,: r

f' J

'1 t.

... ... I , •\•-

(H>)

_.....

[_�� -�__,:._ � ,. ,. -1<-

---�

I

z

•

Gambar 4.1o

Tegangan di ba wah beban terb'agi rata betbentuk llngkaran flekSibel.

I

..

'

155

Te.blik Ftmdasi 1

akan dapat diperoleh, persamaan tambahan tegangan vertikal di bawah beban terbagi r-ata berbentuk lingkaran fleksibel, sebagai berikut:

I�

r •

Dengan penyesuaia.n nota.si, Persamun (4.9a) dapat dinyatakan dalam bentuk .

\c.

- ol

dengan

I=[�- [t•<,:•>r·J Foster dan Ahlvin (1954) memberikan grafik faktor pengaruh I untuk tambahan tegang an vertikal pada sembarfl\g titik cti bawah beban terbag.i rata berbentuk li.ngkaran fleksibel pada Gainbar 4.11. Faktor pengaruh I untuk tambahan tegangan cti bawah pusat beban lingkaran, cti.nyatakan oleh kurva x/r

=

0. Filktor pengaruh I (%)

., 1..

lll

"'•

Ah_lvln"

�ber.4. '1 . F�orp81)garuh I untuk tegBIIgan vertikal d bswah beb8fl terbag. rae berbentuk Hngkaran fteksibel (Fosterdan 1954).

156

Pmurunan

Contoh soal 4.3: Luasan beban berbentuk lingkaran yang fleksibel berdiameter 7,8 m terletak di permukaan tanah. Tekanan tekanan terbagi rata q = 11,7 t/m2 bekerja pada luasan tersebut. Berapa besarnya tambahan tegangan vertikal pada kedalaman 4 m, di tepi dan pusat fondasi? Penyelesaian:

I·

1.em

·I

tLll�lllllL •

B

•

A GsmbsrC4.3

Hitungan tambahan tegangan pada kedalaman 4 !l\ di bawah pusat (titik A) (x 7= 0 m) 2 dan tepi fondasi (titik B) (x 3,9 m) olel'\ beban terbagi rata q = 11,7 t/m , dike{jakan dalam Tabel C4.2. =

·

4.3.5

Beban Terbagi Rata Luasan Fleksibel Berbentuk Tak Teratur

Newmark (1942) memberikan cara menghitung tambahan tegangan vertikal di dalam tanah akibat luasan fondasi fleksibel berbentuk tak teratur yang menduk:ung beban terbagi rata. Diagram yang digunakan untuk hitungannya berupa lingkaran yang disebut lingkaran

Newmark.

Newmark mengubah Persamaan (4.9a) dalam bentuk persamaan sebagai berikut:

(4.10) Nilai-nilai rIz dan 6.crz/q merupakan besaran yang tak berdimensi. Diagram pengaruh yang berbentuk lingkaran-lingkaran diperlihatkan dalam Gambar 4.12. Jari-jari ling.karan adalah nilai r /z, yaitu untuk 6.crz/q = 0; 0,1; 0,2; ; 1. Jumlah lingkar an ada 9. Panjang satuan untuk menggambar lingkaran tersebut, adalah AB. Lingkaran lingkaran dibagi-bagi oleh garis-garis, sedemikian hingga sektor-sektor lingkaran yang ter bentuk mempunyai sudut pusat yang sa m a. Nilai pengaruh diberikan oleh 1 /n, dengan n adalah jumlah eleme.n-elemen yang terpotong oleh garis lewat pusat lingkaran dan lingk'ar an-lingkarannya. Karena terdapat 200 elemen, nilai faktor pengaruh (I) bernilai 1/200 atau ...

157

Teknik Fondasi 1

..

.,

Gambar 4.12 Diagram pengaruh Newmarlc untuk tegBllgan vertikal ddssarlcsn pads tebrl Bousslnesq

(Newmarlc, 1942). 0,005. Untuk menentukan besarnya tegangan vertikal pada kedalaman tertentu di bawah fondasi, dilakukan cara sebagai berikut: -

(1) Tentukanlah kedalaman (z) yang akan dihi�g tegangannya. Dibuat z AB. Jadi, jika tegangan pada kedalaman yang akan ditinjau pada z = 5 m, panjang AB dalam ling =

karan Newmark ekivalen dengan 5 m.

(2) Gambarkan denah fondasi dengan skala panjang sesuai dengan panjang satuan garis · AB. Artinya, jika panjang fondasi L 15 m dan Jebar B 7,5 m, panjang foriaasili) yang digambar pada lingkaran Newmark adalah (15/5) 3 kali panjang garis AB, sedang lebarnya (B) digambar (7,5/5) 1,5 kali AB. (3) Denah fondasi di letakkan sedemikian rupa, sehingga proyeksi titik pada denah fondasi yang akan ditentukan tegangannya (titik P), berimpit dengan pusat lingkaran New =

=

=

·

=

mark.

(4) (5)

Dihitung jumlah elemen yang tertutup oleh denah fondasi, mi�nya n �}emen. Tambahan tegangan

(.1oz)

pada kedalaman

z,

dihitung dengan menggunakan persa

maan:

t.o

=

qnl

dengan:

q = n =

besarnya beban terbagi rata pada dasar fondasi.

I

faktor pengaruh, yang untuk grafik yang diberikan dalam'contoh ini, I = 0,005.

=

jumlah elemen yang tertutup denah fondasi.

Cara Newmark cocok untuk fondasi dengan bentuk dan ukuran- sembarang, sejauh denah fondasi masih dapat digambarkan pada diagrmnya dengan skala yang memetluhi.

Penurunan

158

Contoh soal 4.4: Diketahui bentuk luasan beban seperti yang ditunjukkan dalam Gambar C4.4. Beban ter bagi rata q = 10 t/m bekerja pada luasan beban tersebut. Hitung tambahan tegangan di bawah titik P pada kedalaman 6 m.

Penyelesaian:

Gambar C4.4

Pada Gambar C4.4, skala AB Eada gambar ekivalen dengan z = 6 m. Denah luasan beban digambar dengan skala garis AB yang dianggap mempunyai panjang 6 m. Karena tam bahan tegangan yang akan dihitung di bawah titik P, P diletakkan di pusat lingkaran New mark. Selanjutnya,

PQ = 9 m, digambar pada lingkaran Newmark: QR = 6 m, digambar (6/6}

AB = 1

x

(9 /6} A B = 1,5

A B , demikian seterusnya.

x

AB

Jumlah elemen yang tertutup denah fondasi n = 42,1 Tambahan tegangan pada kedalaman 6 m di bawah titik P: dO'z =

4.3.6

qni = 10 x 42,1

x

0,005 = 2,1 t/m2

Metode Penyebaran 2V : 1H

Metode ini merupakan salah satu cara pendekatan yang sangat sederhana untuk meng hitung penyebaran tegangan akibat pembebanan diberikan oleh Boussinesq. Caranya de-

Ttknik Fondasi 1

159

ngan memhuat garis penyeharan behan 2V: 1H (2 vertikal dihanding 1 horizontal). Dalam cara ini, hehan fondasi Q dianggap didukung oleh piramid yang mempunyai kemiringan sisi 2V: 1H (Gambar 4.13). Dengan cara pendekatan ini, lehar dan panjangnya bertarnhah 1 meter untuk tiap penamhahan kedalaman 1 meter, atau hila dinyatakan dalam persamaan, \a

B-t.-

II

atau 'J R

\i

(..! l:::bl

dengan:

.10z =

Q

=

q L

= =

8

=

z

=

tamhahan tegangan vertikal pada kedalaman z. beban total. tekanan terhagi rata. panjang luasan hehan. lehar luasan hehan. kedalaman . ',. ;. gr.

I

I

�

/.:::.. , ,...

...·

:fI �I

\ \

,, I

..L '-----B

::

z

-·-

Gamber4.13 Carapenyebarantegsngan2V:

1H.

Cara ini dapat juga untuk menghitung fondasi berhentuk �emanjang. Tamhahan gangan vertikal pada fondasi memanjang dinyatakan oleh: .....

tF

.10

z

.

qB

= -8 +z

.

t�

.

(4.13)

C.ontoh soal. 4.5: " Luasan behan hetbentuk hujur sangkar berukuran 3 m x 3· m terletak di permukaan. tanah. Di pusat luasan behan bekerja hehan titik sebesar 10 t Berapa,tambahan tegangan yang ter jadi·pada kedalaman 4 m, hila dipakai cara penyebaran 2V: 1H?

Penurunan

t6(r Penyelesaian: '

-

·.

Fondasi bujursangkar 3 ,;., 3m

z =4 m

�I

\

I

I

\ \ \ \ \

� I 'V I I I

\

\

7m

,.

.. .

GsmbarC4.5

Tambahan tegangan pada kedalaman z 6cr

=

z

....:..: Q :__

__

_ _

(L+z) (B+z)

=

=

4 m:

10

-----

(3+4) (3+4)

=

0,2 t/m

2

4.4 Hitungan Penurunan

i Penurunan (settlement) fondas yang terletak pada tanah berbutir halus yang jenuh dapat dibagi menjadi 3 komponen, yaitu: penurunan-segera (immediate settlement), penurunan kon solidtlsi primer, dan penurunan konsolidasi sekunder. Penurunan total adalah jumlah dari ketiga komponen penurunan tersebut, atau bila dinyatakan dalam persamaan, (4 14}

dengan S

=

S; Se 55

=

=

=

penurunan total. 1 penurunan segera. penurunan konsolidasi primer. penurunan sekunder. konw�idasi ' .. ..

: -. � 1 c'"�' ·c 1.� Penurunan-segera atau disei:Sut juga penurunan elastis adalah penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa tanah yang tertekan, dan terjadi pada volume konstan. Penurunan pada tanah-tanah berbutir kasar dan tanah-tanah berbutir halus yang tak jenuh termasuk tipe penurunan-segera, karena penurunan terjadi segera sesudah penerapan bebannya. Penurunan konsolidtlsi terdiri dari 2 tahap, yaitu tahap penurunan konsolidasi primer dan tahap penurunan konsolidtlsi sekunder. Penurunan konsolidasi_ primer aaalah penurunan yang'terjadi sebagai hasil dari pengurangan volume tanah·akibat aliran afr meninggalkan zona tertekan yang diikuti oleh pengurangan kelebihan teklman air pori (excess 'pOre water pres';\

161

Ttlatik Fondasi 1

sure). Besamya penurunan tanah merupakan fungsi dari waktu. Penurunan konsolidasi

sekunder, adalah penurunan ya:ng tergantung dari .waktu juga, namun berlangsung pada

waktu setelah konsolidasi primer selesai, yang tegangan efektif akibat bebannya telah kon stan. Besarnya penurunan bergantung pada karakteristik taitah dan penyebaran lekahan fon dasi ke tanah di bawahnya. Penurunan fondasi bangunan dapat diestimasi dari hasil-hasil pengujian laboratorium pada contoh-
Penurunan-Segera

4.4.1.1 Tanah Homogen dengan Tebal Tak Terhingga

Persamaan penurunan�segera atau penurunan elastis dari fondasi yang terletak di permuka an tanah yang homogen, elastis, isotropis, pada media semi tak terhingga, dinyatakan oleh I

(-US)

dengC\1\ S; = penurunan-segera. teka.n.an pada dasar fondasi. • q B lebar fondasi. E modulus elastis (Tabel 4.3). angka Poisson (Tabel 4.2). J.1. lp faktor pengaruh (Tabel 4.1). =

=

=

=

=

NiJai faktor pengaruh bergantung pada lokasi titik yang foiitinjau di mana penurunan akan dihitung, bentuk dan kekakuan fondasi. Untuk fondasi fle'ksibel, Terzaghi (1943) me nyarankan nliai lp untuk menghitung penurunart pada sudut luasan empat persegi pan jang, sebagai berikut: I

I'

=

1ll. (l+JtL/82+1)

n

B

ln

--

1.1 R

\

.'

' ]

-) T l n r-l ! B + "'(l'I B - )+ 1

dengan L dan B adalah panjang dan lebar fondasi. Nilai-nilai Ip untuk berbagai bentuk fon dasi, diberikan dalam Tabel 4.1. Schleic!ter _(1925) mem� faktor-faktor pengaruh Ip untuk fondasi yang kaku, se perti yang ditunjukkan dalam Tabel �.1. Untuk fondasi-fondasi yang t�rletak di permukaan (Das, 1983): •

·

S; fratn-rnla,flek:�ibet); O,R5 S, Cd1 plf<;at,flekJsibe/1 's, (k.lktt) = 0,93

SJr!lt.l-!�·ta;J7;·k�ibdJ

si (kakJrJ :: O.Rn 5; (di

pusRt, fl·•k'llbi!IJ

'

1

·(4 l6a)

(4.16b) t4 ]'·

·

Penurunim

162

Tabel4.1 Fakwr pengaruh Im (Lee, 1962)·dan l p (Schleicher, 1962) untuk fondasi kaku, danfaktcr pengaruh untukfondasi fleksibel (Terzaghi,1943) (dari

Bowles, 1968)

.

.

. ·

.

·Peneliti yang lain menggunakan faktor pengaruh fondasi lingkaran yang kaku 0,79 = 1C/4.

Akibat pembebanan eksentris, fondasi yang kaku akan berotasi akibat momen peng gulingan. Lee (1962) menyarankan nilai faktor pengaruh Im untuk fondasLyang. kaku pada pembebanan eksentris, atau pembebanan yang menimbulkan momen,._Eota$i fondasi, di. . r. nyatakan oleh persamaan: 11

a tau

t

dengan 9

Q

e

=

=

=

B = L

1.1

E

M

Im

=

=

=

=

=

tl

I

nr.,

,.

I

( l 1.71

>

sudut rotasi fonda,si. .resultan bebari fondasi. eksentrisitas iesultan beban fondasi. lebar fondasi. panjang fondasi. angka Poisson (Tabel4.2). modulus elastis tanah (Tabel4.3). momen fondasi. faktor pengaruh (Tabel 4.1).

,�,,,

,,

I

. '"' / .

. ' ;·I

Perkiraan angka Poisson (p) dapat dilihat pada Tabel4.2. Teriaghi metf atank� nilai J.i = 0, unluk'tan�h pasir, da� }i = 04 , samJ?ai 04 , 3 �tuk �anah.lempun - Uin ny �, bariy - dan p 0;4 sam a•_ d1gunakan urttu!Citanah lem0,3 scun�pa1 .0,35 untuk tanah pas1r p ,. .. . pung. Modulus elastis E dapat diperoleh dari kurva tegangan-regangan yang diperoleh dari pengujian triaksial (lihat Mekanika Tanah 2, Hary Christady Hardiyatmo, 1994). Bila contoh tanahnya terganggu atau rusak, maka modulus ela stis (E) menjadi berkurang, dengan demikian estimasi penurunan-segera menjadi berlebihan. Modulus elastis (E) tanah dapat pula diperoleh dari pengujian beban pelat (plate load

�

y

�=

� �

=

Q2

�

163

Teknik Fondasi 1

test). Jika modulus elastis tanah granuler diambil dari pengujian beban pelat, nilainya dapat ditentukan dari persamaan berikut: (4 IS)

dengan Ep

E

B

modulus elastis dari pengujian beban pelat dengan lebar Bp.

=

= modulus

elastis tanah. l�bar fondasi sebenamya.

=

Tabel4.2 Perkiraan angkll Poisson ij.L) (Bowles, 1968) JL

Macam tutah Lempung jenuh Lempung tak jenuh Lempung berpuir Lanau Pasir padat Pasir kasar (e •0�7 , ) "Fasir halus (e =0 Batu

lMss

.�

(apk tergantung dui tipenya)

Tabel4.3

04 , 4 - 5 , 0,1�,3 0,2�,3 0� 0 0 0 0,1�,4 0.1�,3'

Perkiraan modulus elastis E (Bowles,

1977)

!

tI

I• .

•'

Macamtanah �pung Sangat lunak

Lunak

Sedang Keras serpa'Sir

Pasir

1"

Berlanau Tidak padat Padat Pasir dan keriki1 Padat _ Tklak-padat

Lanau Laesa

Serpih

50-200 100-2!50 500-1000 800-2000 �1400

20-200 150-600 1400-14000

Umumnya, modulus elastis tanah granuler bertambah hila kedalamannya· bertambah, karena modulus elastis sangat sensitif terhadap tekanlln �liling (confining pressure) .

,

Penurunan

164

Bowles (1977), memberikan persamaan yang dihasilkan dari pengumpulan data peng ujian kerucut statis (sondir), sebagai berikut:

(untuk pasir)

(4.19a)

(untuk Jempung)"

(4.1�b)

dengan qc dalam kg/ cm . Nilai perkiraan modulus elastis dapat pula diperoleh dari pengujian SPT. Mitchell dan Gardner (1975) memberikan nilai modulus elastis yang dihubungkan dengan nilai N-SPT, sebagai berikut: E=

lO(N + IS) (k/ftl)

(untuk pasir)

C

6(N + 5) (k/ft2)

(untuk pasir berlempung)

=

{4.20a) (4.20b)

4.4.1.2 Lapisan Tanah Pendukung Fondasi Dibatasi Lapisan Keras Jika tebal lapisan tebal lapisan terbatas (H) (Gambar 4.14), dan lapisan yang mendasari la pisan tersebut berupa lapisan keras tak terhingga, maka penururum-segaa pada sudut luas an beban terbagi rata empat persegi panjang fleksibel yang terletalc-di permukaan, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

dengan

S ' =· qB l E r

(4.21a)

'(4:2lb) dengan Ft d� F2 adalah koefisien-koefisien yang diberikan oleh Steinbrener (1934) dalam bentuk grafik pa-da Gambar 4.14. Penurunan di sembarang titik A (Gambar 4.14) pada fondasi empat persegi panj�ng di permukaan tanah dengan tebal terbatas, dapat dihitung dengan menggunakan persarnaan: c

{4.22)

Bila fondasi tidak terletak di permukaan, penururum-segera perlu dikoreksi. Fox dan Bow les (1977) memberikan koreksi penurutllln-segera yang merupakan fungsi dari DJfB, LIB dan Jl, seperti yang disajikan dalam Gambar 4.15. Penuru110n-segera rata-rata, dinyC\takan oleh persamaan :

5' I dengan a

S;' S;

= = =

= aS

I

. faktor koreksi untuk dasar fondasi pada kedalaman Dt penurunan-segera rata-rata yang telah dikoreksi, fondasi pada kedalaman Df penurutllln-segera rata-rata untuk fondasi terletak di permukaan.

(4.23)

Teknik Fondasi

165

1

Nilai F1 dan

:X:

�

c: Ill

F2

4

E Ill 7i

"0

�

-� -� ..

6

8.

Gambar 4.14

Penu�nan-segera pails'Sudut /uasan beban terbagi rata fleksibel di permukaan yang terte tak padll lapisan elastis dengan·dasar keras (Steinbrener, 1934)

PanJang L

8

;,

_,.

_

r

Q

1/�;:t/l "f Lap1san keras (a)

Gambar 4.15 (a) Fondasi pada keda/aman 01

(b)

DIB

(b) Faktor koreksi keda/aman untuk penurunan-segera pads fondasi empat persegi panjang (Fox dan

Bowtes, 1977)

.Janbu, Bjerrum, dan Kjaernsli (1956), memberikan �aan untuk_.menghitung penu., runa.n-segera rata-rata pada beban terbagi rata -fleksibel berbentuk empat .persegi p�nj.ang

Penurunan

166

dan lingkaran yang terletak pada tanah elastis, homogen, dan isotropis dengan tebal terba tas, sebagai berikut: (untuk J.l = 0,5}

s = l qB i J.Llf. oE

(4.24)

dengan

si = J.ll J.lo B q

E

penurunan-segera rata-rata. faktor koreksi untuk lapisan tanah dengan tebal terbatas H (Gambar 4.16}. faktor koreksi untuk kedalaman fondasi Dt (Gambar 4.16}. lebar fondasi empat persegi panjang atau diameter lingkaran. tekanan fondasi neto. modulus elastis tanah.

Diagram pada Gambar 4.14 dan Gambar 4.16 dapat digunakan untuk modulus E yang bervariasi dengan kedalamannya. Hitungan penurunan-segera, dilakukan dengan membagi tanah ke dalam beberapa lapisan yang terbata&. Jika regangan pada tiap lapisan dapat di hitung, akan dapat diperoleh nilai penurunan-segera totalnya.

1 ,0 -..,.. 0,9 � � '' 0,8 ...... "' --...._....,. 0,7 �� UB 200 r--. 1 20:5�-� 2 10 5� t::1::!:1 oo: 0,6 �rHC::::--.. -.... "f-t..ui� !'til T11 0,5 0,1 0,2 0,5 2 5 10 20 100 HIB 3,0 71 olL 2,5

f-- l � 1-1--

� 2,0 � :i

-

1 ,5 ==

1 ,0

0,5

0.0

Gambar

-

/

panjang

� Ht

B "''' i/\411.7-tfii:U\,q, lapisan keras

"'

l /

-

//

::;;.--

0,1 0,2 0,5 1

2

5 10 20 50 100

o;a --

1000

100 50 20 10 5 2 1

1000

Bujursangkar -

lingkaran

4.16 Grafik yang digunakan dalam Persamaan (4.24) (Janbu, Bjerrum dan Kjaemsli (1956))

Contoh soal 4.6: Fondasi rakit yang kaku berukuran 10 m x 20 m terletak pada tanah lempung jenuh 3 homogen setebal lO m dengan E = 60 kg/cm2, 'Ysat = 1,8 t/m dan J.l = 0,5. Di bawah tanah

Teknik Fondasi 1

167

/

lempung jenuh terletak lapisan keras. Beban terbagi rata pada dasar fonda�i 17,6 t /rr . Fon dasi terletak pada kedalaman 5 m. Hitung besarnya penurunan-segera dengan cara (a) Stein brener dan (b) )anbu'dkk. (I,.apisan tanah keras dianggap tidak mengalall!i penurunan). "

, ""

,..

.

,

Penyelesaian:

)

B= 10m

•

B,

I

=

5m_

5m

,

L, = 10m

Fondasi rakit:

x 20m q = 17.6 Um2

•10m Lempung jenuh:

E

'''V'"'"

D1=5m

= 60 kglcm•

jJ

10m

-

= 0,5

y•., =

\j.

H=5m

1,8 um • l1..,l 1:1//;:i f/1

/

-f/

I.

Lap1san keras

J

• J

•' I � �<

(a) Cara Steinbrener

Untuk J.1.= 0,5, faktor pengaruh pada PeiSamaari (4..21), menjadi:

Untuk hitungan penurunan di pusat fondasi, luasannya dibagi menjadi 4 bagian sama besar dengan 81 =10/2=5 m dan L1 = 20/2 10 m. =

H/Bt=5/5=1 Lt!Bt =10/5=2 Dari Gambar 4.14, diperoleh F1 0,13 2 Tekanan fondasi neto q n 17,6- (5 x 1,8) = 8,6 t/m2 . Penururum-segera pada pusat fondasi bila dianggap fondasi di permukaan (E=60 kg/cm =600 t/m2): =

=

(1) Penurunan-segera di pusat fondasi fleksibel jika terletak di permukaan:

qBt

S. =- x4x0,75F1 = J

E

8,6 x5 --

600

x4 x-0,75 x 0,13 = 0,03 m

(2) Penurunan-segera rata-rata jika fondasi kaku dan terletak di permukaan: S; (kaku) =0,8

x

0,03 m

=

0,024 m (PeiSamaan 4.16c)

(3) Penurunan-segera untuk fondasi yang kaku dan terletak pada kedalaman 5 m:

DtiB

=

5/10=0,5; LIB=20/10

=

2; J.1 = 0,5.

Dari Gambar 4.15, diperoleh a=0,87. Jadi, penurunan-segera terkoreksi: S;' =aS;

=

0,87

x

0,024 m = 0,021 m

=

21 mm

.._

Penurunan

168

(b) Cara Janbu dkk. Dalam hal ini akan dihitung penurunan-segera (SJ rata-rata. Untuk HI B 5/10 =0,5; LlB= 0,5; LIB= 2, dari Gambar 4.16, diperoleh IJ..o =

2, dari Gambar 4.16, diperoleh Ill= 0,3. DJIB = 0,9.

=

Penurunan-segera rata-rata jika fondasi fleksibel dan terletak pada kedalainan 5 in: qB

51= 1!11!0E

=

0,3 x0 ,9 x

8,6 X 10

600

=

0,039

m

=

39

m

Jika fondasi kaku, menu.rut Persamaan (4,16b), penurunan-segera terkoreksi: S/

=

0,93

x39

= 36 mm

Contoh soal 4.7: Denah fondasi rakit >.:ang kaku diperlihatkan pada Gambar C4.7. Tekanan terbagi rata pada dasar fondasi 35 tlm2. Dari data pengeboran diketahui bahwa tanah terdiri dari pasir kasar

0,3) dengan tebal 7,62 m. Hasil pengujian SPT pada tanah pasir menunjukkan nilai N rata-rata yang telah dikoreksi 20. Di bawah lapisan pasir terdapat lapisan tanah lempung (IJ.. = 0,5) setebal30,5 m dengan Eu rata-rata= 161 kglcm2. Di bawah lapisan lempung terdapat lapisan batu. Muka air tanah pada permukaan lapisan lempung. Hitung besarnya penu

(J.L

=

runan-segera.

Penyelesaian: 27 .u -r. 2' .u m r----.

8e18.30m

r

8•18.3m

L

rn r

9 15m

.

I

PasIf

,. ; 0.3 l• = 1.92 tlm'

mo12 = 0, 0011 4 m'/1 Lempung • 0,5 E. • 161 kgicm'

,.

H,•

36 ·6m

m,,= 0,00041 m'/1

m..

=

0.00073 m'/I

m,. 3 0 00046 m'/1

9, 15m

r

t

I

j

·' .

·

Teknik Fondasi 1

169

Akan dihitung penurunan pada pusat fondasi. Untuk ini, fondasi dibagi menjadi 4 bagian yang sama, dengan panjang L 1 = 54,88/2 = 27,44 m dan lebar B 1 = 18,3/2 = 9,15 m . Tekanan fondasi neto qn = 35 - (1,52 x 1,92) = 32,1 t/m2 Modulus elastis pasir diestimasi menurut Persamaan (4.20a): E = 10 (N + 15) = 10 (20 + 15) = 350 k/ft2 = 171,5 kg/cm2 = 1715 t/m2 Karena hitungan penurunan cara Janbu hanya cocok untuk angka Poisson hal ini penurunan-segera dihitung berdasarkan cara Steinbrener.

J.l. =

0,5, dalam

Penurunan pada lapisan pasir:

(1)

J.l.

=

2 2 0,3, JP = (1 - 0,3 ) F1 + (1 - J.l. - 2J.J. ) F2 2 ) F1 + (1 - 0,3 - 2 x 0,32 ) F = (1 0,3 2 = 0,91 F1 + 0,52 F2 -

H/B1 = 6,1 / 9,15 = 0,67 L1/B 1 = 27,44/9,15 = 3 Dari G ambar 4.14, diperoleh F1 = 0,05 dan F2 = 0,09 Jadi, Ip = (0,91 x 0,05) + (0,52 x 0,09) = 0,0923 Penurunan-segera pada lapisan pasir akibat beban fondasi: Si

=

9,15

X

32,1

1 715

X 4 X 0,0923

= 0,063 m

Penurunan pada lapisan lempung:

(2)

Penurunan lapisan lempung setebal H2, dengan J.l. = 0,5 dan E = 161 kg/cm2 (lihat Gambar C4.7). Karena ll = 0,5, maka JP = 0,75 F1. H/B = 36,6/9,15 = 4; L1/B1 = 3, dari Gambar 4.14, F1 = 0,47, maka I

p

5i l

= 0,75 x 0,47 = 0,35 =

9,15

X

32,1

1610

X

4 X 0,35 = 0,26 m

Penurunan lapisan lempung setebal Hv dengan ll = 0,5 dan E = 161 kg/cm2 (lihat Gambar C4.7). Karena ll = 0,5, maka IP = 0,75F1. H/B = 6,1 /9,15 = 0,67; L 1 /B1 = 3, dari Gambar 4.14, F1 = 0,05, sehingga J = P 5i 2

=

0,75 9,15

X

X

0,05 = 0,038 32,1

610

X

4 X 0,038 = 0,028 m

Penurunan-segera pada lapisan lempung setebal (H2 - H1) = sil - s i2 = 0,26 - 0,028 = 0,232 m

Penurunan-segera total = 0,063 + 0,232 = 0,295 m = 295 mm

Penurunan

17Q

Misalnya akan dipertimbangka'n reduksi penurunan-segera akibat kekakuan fondasi.

Penurunan-segera total terkoreksi:

··

·

,,

•.

S/ = 0,80 x 295 236 mm =

Kedalaman fondasi sangat dangkal dibandmg lebarnya, sehingga redukSi petiurunan-segera olelwengaruh kedalaman fondasi akcm sangat kecil, jadi bi� diabaikan.

4.4.1.3

Penurunan-segera dari Hasil Pengujian di Lapangan

(a) Penurunan-segera dari hasil peng'!ljian beban pelat

·

Terzaghi dan Peck (1967) menyarankan persamaan penurunan.untuk fondasi dengan inten sitas beban q dan lebar B, sebagai berikut 58= dengan SB sb

b

28 )2

(-B+b

. \

4

( . 25 )

xSb

penurunan fondasi. = penurunan pada pengujian beban pelat.. =

= lebar pelat pengujian.

(b) Penurunan-segera dari hasil pengujian SPT

Penurunan pada tanah pasir dapat diestimasi dengan menggunakan hasil pengujian �sl'T (Standard Penetration Test). Untuk hal.ini, Meyerhof (1%5) menyarankan hubungan persamaan sebagai berikut: ·

S.:::! I

S.I

=

4q ;untuk 8 ,2 N 8 - ) 2 ;untuk8>1,2 6q(�1

8+1

N

dengan

;.

'in

intensitas beban'Yang diterapl
=

B

(4.26b)

m

=

0,49 kg/cm2).

=

1

•

=

=

Pengamatan menunjukkan bahwa hasil penurunan dari hitungan Persamaan (4.26) memberikan nilai yang cenderung aman, karena hasilnya terlalu tinggi. Bowles (1977) me nyarankan penyesuaian Persamaan (4.26) untuk nil:U penuf.unan yang dianggap lebih mendekati kenyataan, sebagai berikut : S

I

2, Sq · - -- ; untuk N

dan S

i

=

B 4q N ...L-. 8+1

(

B :5:

1,2 �

}2 untuk ;

m

B>

i

1,2 m

(4.27a) {4.27b)

171

Teknik Forulslsi 1

dengan 8 adalah lebar fondasi (ft), q adalah tekanan fondasi neto dalam, (k/ftl) dan S; adalah penurunan-segera dalam inci. Berdasarkan data lapangan dari Schultze dan Sherif (1973), Meyerhof (1974) memberi kan hubungan empiris untu.k penurunan pada fondasi dangkal sebagai berikut: ,,

�

• (

"

dengan S;

=

=

q 8

=

I

··

tj•

/1

2_,'\j

tl" /1 N

) (4 . 2H.\ .

(unlul-.: pa"' r dan J..�·rtkil) •

•

.ntuk 1 ....

r l· rl1

I I 2bb)

1

penurunan dalam inci. intensitas beban yang diterapkan dalam t/tt-2 (t/ft

2

;,.1

2 kg/cm ).

lebar fondasi dalam inci.

(c) Penurunan-segera dari hasil pengujian penetrasi kerucut statis (sondir) .

Penurunan fondasi pada tanah granuler dapat dihitung dari hasil pengujian kerucut statis. De Beer dan Marten memberikan persamaan angka kompresi (C) yang dikaitkan dengan persamaan Buismann, sebagai berikut:

I.'

l

dengan

C qc ' p0

=

angka pemampatan (angka·kompresibilitas).

=

tahanan k�ucut statis.

=

tekanan overburden efektif rata-rata atau tegangan efektif di tengah-tengah lapisan yang ditinjau.

'

Satuan qc dan p0 harus sama. Nilai C ini, disubstitusikan ke dalam persamaan Terzaghi

untuk penurunan pada lapisan tanah yang ditinjau, yaitu

H c

I' ·�,..,,,

In�

p,'

·

(41ll)

dengan S;

p0

'

t.p

= penurunan akhir (m) dari lapisan setebatH (m). =

=

tekanan overburden efektif rata-rata, yaitu tegangan efektif sebehim penerapan

bebannya, drtengah-tengah lapisan.

60z = tambahan tegangan vertikal di tengah-tengah lapisan yang' ditinjau oleh

tekanan akibat beban fondasi neto.

Dalam menentukan angka pemampatan (C), diperlukan nilai qc rata-rata. Penurunan di setiap lapisan yang tertekan oleh beban fondasi dihitung terpisah, dan hasilnya ditambah kan bersama-sama. Hasilnya akan merupakan penurunan total dari seluruh lapisannya . .Sebagai nilai pendekatan antara nilai qc dan #dari hasitpengujian SPI', Meyerhbf (1956)

172

Penurunan

memberikan korelasi antara nilai N dan tahanan kerucut statis (qc) yang diperoleh dari pengujian ker':cut statis pada tar:ah granuler, sebagai berikut:

·

.t .

!f,

dengan qc dalam kg/cm2.

..

4N

.=

(4.31)

Schmertmann (1970), juga memberikan cara untuk menghitung besarnya penurunan pada tanah granuler (berbutir kasar) dengan berdasarkan hasil pengujian penetrasi kerucut · statis. Besarnya penurunan-segera (5;), dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut

I dengan

cl c2

q

8

lz E

A.z

= =

=

=

= =

=

",

C

=

F

ll2

� -,\..: lj , L l

(4.32)

faktor koreksi kedalaman. faktor rangkak. tambahan tekanan fondasi neto. lebar fondasi. faktor pengaruh re-gangan lateral (Gambai 4.17) modulus elastis tanah. ��tebaian lapisan:

'

·

I

Faktor koreksi kedalaman dihitung dengan persamaan: C1

�

I

-

. I P,

0,5

I

(den�an

-

•7

C1? ll,5 l

( 4. 33a)

.dengan p0' adalah tekanan overburden efektif pada dasar fondasi. Walaupun penurunan tanah tak kohesif dipertimbangkan sebagai penurunan-segera, pengamatan menunjukkan bahwa penurunannya niasih dipengaru:hl oleh rangkak (Schmertmann, 1970). Faktor koreksi akibat rangkak, dihitung dengan;, l

.

--

1 t ():!

'

·log/ ) r ' \, 0,I ')

(·t33b�

"

dengan t adalah waktu yang ditinjau, dinyatakan dalam tahun. Hitungan penurunan dilakukan dengan memperhatikan tahanan kerucut qc sampai pada kedalaman 2Byrl�gan B adalah lebar fondasi. Faktor pengaruh regangan vertikal (Iz) maksimum adalah ilai I m ksimum ini, dianggap terdapat pada kedalaman z = 0;58, d�lz minimum ter apat pada z = 28. ertmann menamakanha terse ut se agai dis-

.£,�·

·

1ribusJ(28-Q,b)(Gambar 4.17a).

< .,_

.

•

_

•

Dalam mengestimasi penurunan-segera dengan. men�aao (3,321. di butuhkan njlai moduJus. ,elastis. (E). SchmertmannJ12ZQ)� hubungan antara modulus elastis (E) tanah pasir dengan qc yang diperoleh dari pengujian kerucut statis, sebagai berikut: -- -----,

,,

· E

- · 2·· 1

�

•

�

·

'

·{4.33c)

Hitungan penurunan-segera fondasi ·pada tanah_pasitr dilakuk�i dia.: gram tahanan�kerucut � dalam Iapi��pisan )@!lg_m_empuJ:l.YCli-tahanan kerucut.4{'qe:)

173

Teknilc Fondilsi 1

yang·d apat dianggap mendekati sama (Gambar ·4.17c). Kurva (28 - 0,6) diletakkan di bawah dasar fondasi dan digambar dengan skala tertent u (Gambar 4.17b�. Penurunan a.ki bat beban dihitung dari hitungan E dan lz yang sesuai untuk tiap lapisannya. Jumlah penu runan di setiap lapisan, •kemudian dikoieksi terhadap faktor kedalaman (C1)· dan 'faktor rangkak (C2). �·

..

CQ. 11)

0,2

�

0,4

.f

•

I';r

-

� •

E

..

..

i

.liC

� ..

LL.

.. .J

..

o.e ·o.s•

:•

,.

..

<,

28-0,5

2 3 4

(a) B

Tahanan kerucut qe (kg/cm2)

0 Oibaca 1, pada te ngah-tengah lapis an yang menyata kan fakt or pengaruh regangan vertikal rata-rata pada la pisan yang ditinjau.

50

100

Laptsan 1 Laptsan 2

B/2

t--+-...::: *"'= �f--1

Lapisan 3 Tahanan kerucut rata-rata Lapisan 4

Lapisan 5 .. ..

�� -------0.2 0,4 0,6 0,8 (b)

/(

(cl

i'·

Gam�r 4.17 HIIJJngan penurut'VIn-S6gertrcsra Schmertmann (1970).

Contoh soal 4.8: Fondasi telapak berbentuk bujur sangkar 1,5 m x 1,5 m terletak pada tanah pasir yang sa- , ngat tebal. Fonda�i pada kedalaman 1 m dan tekan_an fondast kotor pada dasar fondasi 30

Penurumm

l'l4

t/m2.M : uka air tanah•terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan. Tanah pasir mempu

nyai berat vohurt,e

r;,

=

1,85 dan 'Ysat = 2 t/m3. Dari hasil pengujian SF'I' diperoleh variasi

nilai N ntm:ata yang'� �ikoreksi seperti p ada:.Gambar C4.8. Tentuk,an penurunan pada

pusat f0n.dasi dengcmcara-
. '

Penyelesaian:

Pemeriksaan penurunan cara De Beer·danMarten dilakukan sampai pada kedalaman 3B -

4B di bawah dasar fondasi. Nilai qc pada G�mbar C4.8b, didasarkan pada hubungan yang disarankan Meyerhof, yaitu qc 4N. Selanjutnya, hitungan angka pemampatan C, dilaku=

kan dalam Tabel C4.3a.

•

N-SPT ·:

�,..,.,:r T

�;_�

-1-..:!.--...=....::..:..:--J

1"

B = 1,5 m •I

Yo = 1.85 tlm• Ysar = 2 IIm3

0 .---..----,.

_l��

..

4

0

\

486496 Q --r-r-..,.-·r-·

- �: �· '

N= 12 1,5

2.0

1--,---.J....,

3

<0

� X:

4

N=2A

5

0, 6 0 .---,r--, r-- -

I

02

0,4

I

-1 -:-�------·

-

.l-- ---- 1,75 , I 20

!---1-l.-t

c <11

�

I

I, 0

: ; - T-• .

:§: 2

Qc (kg/cm')

' ' - • ·�

- - -------

Dasar fondas•

o 2a·' -

--· ______

----,

-r -

-

::::-.:-_ 0.6

------ --- --

043

3, 0 3 ,5 4,0

40

5,0

5,0 ......

GsmbarC4.8

T abel C4.3a

Lapisan (m)

1-2 2-3 3-4

4-5,5 r-

Tebal lapisan (H) ,..

) I

1 1 1 1,5.

q,

(t/m2)

'

·,, ..

480

640

;

-

.,

960

960

p0' (di tengatt lapisan)

C=

(t/m2)

(1)'(1,85) + (0,5)(i) ' (1)(1,85) + (1,5)(1) (1)(1,85) + (2,5)(1) r(1){1,85) �+. (3,75){1)

'

''

=

= =

=

1,5q

-, Po'

2,35 3,35

306,4

4,35

331,0'· 25 7,1

$,60

..

286,6

..,..

;

Ttlcnik Fondasi 1

175

Hitungan �CJz di bawah pusat fondasi dilakukan dalam Tabel C4.3b. Yaitu, dilakukan de

ngan membagi luasan fondasi menjadi 4 bagian yang sama, dengan B1=1,5/2

q = 30- (1

.

•

i m2

= '

x 1,85) = 28,15 t

0,75 m=L1

Hitungan penurunan-segera pada tiap lapisan yang ditinjau, dilakukan pada Tabel C4.3b. Dalam tabel tersebut ---

dengan.�p

p '+!J.p H 5. =-In 0 � pI I C, Q

��

tung dalam Tab�l C4.3a.

.

Tabel C4.3b

Penurunan-segera total

=

0,008

+

0,005 + 0,002 + 0,002 = 0,017 m

(b) 'cara Schmertmann c = 1- o,s 1

(; ) p '

.

=

17 mm

,

'

p0' = tekanan overburden pada dasar fondasi 2 8 = 1 x 1,85 = 1, 5 t/m

(21,85 0,97 8,15 ) 1- ) (-0,1 c2 = 1 + 0,2

ct

=

1- o,s

=

log

Ditinjau penurunan untuk t

c2

=

1 + 0,2

log(_!_) 0,1

=

1 tahun:

= 1,2

Modulus elastis dihitung dengan cara pendekatan empiris,

Penurunan-segera dihitung dalam Tabel C4.3c, dengan s,

=

28 Il

ctc2 qi, 0

E

�z

E = 2qc·

Penurumm

176

Penurunan-segera total)·= 0,0039 +,0,0102 + 0,0054 + 0,004 + 0,0017 + 0,0004 0,0256 m ='25,6 mtn

4.4.2

Penurunan Konsoli'dasi Primer

Bila tanah jenuh yang terendam air dibebani m'elldadak, tekanan akibat beban tersebut ke tanah selain menyebabkan kompresi elastis yang menyebabkan ptnllTim.ll1l-segera, juga menyebabkan kelebihan tekanan air pori. Pengurangan kelebihan tekanan air pori, hanya dapat terjadi jika air meninggalkan rongga pori lapisan tanah tertekan. Pengurangan volu me air di dalam rongga pori, menyebabkan pengurangan volume tanah. .Karena permeabi litas lempung rendah, perubahan volume tersebut berlangsung lama dan merupakan fung si dari waktu. Tanah yang sedang mengalami proses demikian disebut dalam kondisi ber sebut penurunan konsolidasi konsolidasi, dan perubahan volume dalam arah ver primer. Proses konsolidasi primer terjadi sampai tekanan air pori dalam keseimbangan de ngan tekanan hidrostatis air tanah di sekitarnya. Dal yataan, walaupun kelebihan te kanan air pori telah nol, penurunan yang berupa rangka1Nerjadi pada tegangan efektif yang telah konstan. Penurunan pada periode ini disebut penurunan konsolidasi sekunder.

fil
�

e

p�

0 1L.

=

tel\anan prakonsortdas

p (skala log) ...L._ _____ ,.. . Pc'

__ __ _____

Gamber 4.18 Penentuan t9kanan prakonsolidss/ Pc' (casagrande, 1936).

Teknik Fondasi 1

177

Besarnya penurunan konsolidasi tanah lempung sangat bergantung pada sejarah geologi lapisannya, yaitu apakah lempung terkonsolidasi nonnal (nonnally consolidated) atau terkon solidasi berlebihan (overconsolidated). Cara pendekatan untuk membedakan kedua jenis tanah lempung tersebut, dapat dilakukan sebagai berikut: (1) Dari mengetahui sejarah geologi lapisan tanahnya. Yaitu, dengan meneliti apakah tebal lapisan tanah waktu lampau pernah terkurangi, atau dengan mengetahui apakah ke dudukan muka air tanah sekarang lebih tinggi dari waktu yang lampau. (2) Dengan cara yang diberikan oleh Casagrande (1936), yaitu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.18. Jika Pc ' > p0', lempung termasuk jenis terkonsolidasi berlebihan. Jika Pc ' = p0', lempung termasuk jenis terkonsolidasi nonnal. (3) Dengan membandingkan kuat geser tanpa-drainase (su = cu) (undrained shear strength) yang sesuai dengan karakteristik lempung terkonsolidasi nonnal sehubungan dengan hubungan kuat geser tanpa-drainase dan nilai indeks plastisitasnya (PI) (Gambar- 4.19). Jika kuat geser yang diperoleh lebih tinggi dari lempung terkonsolidasi nonnal, diperkira kan lempung tersebut termasuk jenis terkonsolidasi berlebihan. (4) Dengan membandingkan angka kompresibilitas Cc di bawah tekanan overburden efektif (p0') dengan perkiraan Cc untuk lempung terkonsolidasi nonnal, yaitu Cc = 0,009(LL - 10). Jika Cc pada tekanan p0' kurang dari nilai yang diharapkan untuk lempung terkonsoli dasi nonnal, lempung dapat diharapkan termasuk jenis terkonsolidasi berlebihan. (5) Dengan menentukan indeks cair (LI) tanah lempung, yaitu

dengan LI = wN = PL = LL =

WN - PL LI = --L L - PL indeks cair. kadar air asli di lapangan. batas plastis. batas cair. 0,9

0,8

0,7

0,6

c,}p0' = 0, 1 1

0,4

0,3

0,2 0, I

o,o

0

Gambar 4. 1 9

�

--::� 10

20

/V 30

40

+ 0,0037(PI)

."- .......

�� .� ! •

50

Hubungan kuat geser tanpa-drainase normal (Skempton, 1957).

Cu

I

I

I

!

60

I

i

70

80

,..,...

.,...

I � !

I

�

l 90

100

110

120

130

lndeks Plastisitas (PI)

dan indeks plastisitas tanah Jempung terkonsolidasi

Penur,unan

178

tempung terkonsolidasi nonnal mempunyai indeks .cai� (I,J) antara 0,6 sampai -1, dan lem pung terkonsolidasi lJerlebihan mempunyai i}ldeks cair 0 �pai 0,6. Nilai-nilai ..tq�but, hanya sebagai petunjuk secara kasar.

4.4.2.1 Hitungari Penurunan Interval tekanan yang dipe,rhatikan dalam analisis penurunan konsolidasi umumnya di antara te_kanan·tanah .vertikal efektif sebelum pembebanan (p0') (yaitu tekanan over�urden efektif awal) dan tekanan vertikal akibat beban tanah (p0'), ditambah tekanan akibat penye baran beban fondasi pada kedalamao yang ditinjau (Ap). Jadi, untuk hitungan penurunan,

ang�a pori e0 diambil pada kedudukan p0', sampai angka pori menjadi eh yaitu-angka pori saat berakhirnya.konsolidasi, Pada saat· konsol, idasi berakhir, tekanan vertikal pada ke dalaman tanah yang ditinjau pada_kedudukan p1' p0' + t.p. litik e0 d�bil dari kurva e-p dan:dipilih titik pada kur-va dengan tekanan p0'. Tekanan p0' ini adalah tekanan awal pada kedalaman contoh tanah yang diuji. Bila contoll tanah yang jenuh tidak mengalami gang guan, maka e0 wG81 dengan w adalah kadar air a�U di lapangan�an G5 adalah berat jenis =

=

tanahnya. litik ev dipilih.Jitik pada kurva ..yang telah terkoreksi akibat gangguan cQntoh tanah, pada tekanan ·P1'. Penurun a n konsoHdilsi primer dihitung dengan menggunakan persamaan-persamaan:

(4.34) dengan t.e

e0 e1

H

=

=

=

=

perubahan angka pori akibat pembebanan. angka pori awal.

t

angka pori saat berakhirnya konsolidasi.

•

tebal lapisan tanah yang ditinjau.

Jika penurunan konsolidasi'dihitung berdasarkan indeks pemampatan (Cc) dan indeks

pemampatan .Is_embali (C,}, <:;, dan C, diperoieh dari grafik e -log p' (Gambar 4.20), dengan

ej- e2

c

log(p2'/ pl')

dan c

.

r

c4-

=

ei_

'

log (p3' lp4 )

l .

; pada bagian linier kurva pembebanan

:

t

; pada-kurva peiepasan beban

'

....I... .

(435)

(4.36)

"'

dengan e1 sampai e4 dah fJI sampai p4' adalal\ titik-titik pada.k�rva yang ditunjukkan pada Gambar 4.20. •. •. ,.: ;

1

Untuk lempung terkonsolidasi nonnal (normally consolidated) Qihat Gambar 4.21a}, per ubahan angka'p_ori (Ae) a\
�

l

•

., .

(4.37)

TeknikFont/Qsi 1

179 t

e

p' (skala log)

p,·

Gemt.r 4.20

KuJVB hubungsn e- log {J

�,.

.

�

P�' Po' + t:!.p =

C, dan

e

Cc dalam gambar adalah kurva yang telah dikorekst (kurva asli d1 lapangan) e

Po' =Pc'

eo - 1 � Po' e,

p.•

eo

e,

.....c-.�

I I I I

I

p,·

-f,

l'l

p' (skala log)

'

I

d

Po'

,.

•

•

.

.l

•

--:- -� : I

-

i - - - -4- I ' ·-

p,· Pc' . ;

(b)

Po'

p' ,(�kala log)

I·

··.

Gamb• 4.21 Hltungan petubahsn sngka pori:

Cc

itI

I

Pc'

(c)

1

..

t!

c

1· '

e1

J I

(a)

e Po ' eol·--

p,·

.

.••

p ' (s kala log)

'

1 •.

1:

"o,f•

•

(B) Lsmpung terkonsoldasl notm81. (b) (c) Lsmpung terkonsoldasl betfebfh81J.

Untuk lempung terkcmsolidasi berlebilum (overconsolidlzted), yaitu jika Pc' angka pori (&) dip�bapgkan dalarp 2 kondisi, sebagai berikut: ,., ' (1) Jika p1
>

p0', perubahan

·

·,

l I

dengan Pt'

=

·

••

I

•

Po' + "Ap

Ae

=

er log

J

Pt '

-

P..o

(

·

,l�

•

Po '+Ap

, """ G/ log I

,

1/tf'

.•

·.

,.

.

.

�

Penunman

180

(2) Jika p0'
=

' P/ Po +ll.p c log- +C log --, P/ Po' c

(4 .

39

)

dengan Pc' adalah tekanan prakonsolidasi.

Q

-

'?

-

m.a.t

-

---

Lempung dibagr menJadr n laprsan

- ,_

pasar

. ..

-·. :-:' . -:--

- - ;;---�--: - .-. . . .

-

. .

...

�

-- ·

-- - --

--

.

...

- ---

.}.P2

-

----- - - - --- -------

�

• '-

----.

'

..

--- --- -

.}.pn

,

��--�---- -·---. . .· �

.

. ..

.

. .. .

.

., ; ..

..

.

.

.

__

.

Gamber 4.22 Hitungsn penurunan konsolldasl.

··

· ••

;

•

·•

j

pasi r

Langkah-langkah hitungan penurunan konsolidasi, dilakukan sebagai berikut

Lapisan tanah yang berkonsolidasi dibagi menjadi n lapisan (Gambar 4.22). Hitung besar tegangan efektif {p0'), pada tiap tengah-tengah lapisan. (3) Hitung tambahan tegangan pada tiap tengah-tengah lapisan (flpJ akibat beban yang bekerja. (4) Hitung ll.e; untuk tiap-tiap lapisan, dengan menggunakan Persamaa.n (4.37), (4.38), dan

(1) (2)

(5)

(4.39) yang cocok dengan kondisi lapisannya. Hitung besarnya penurunan konsolidasi primer total pada seluruh lapisan dengan ·· • menggunakan persamaan

kI

5,

•

I

LJ �5 r

""

=

1

I= 11

Ill

l

=

fl.e

' L l + e1 j,H1

'i:

I

(4 40)

0

Dalam menggunakan Persamaan-persamaan (4.3n (4.38), dan �39) di atas, c, yang digunakan harus sudah dikoreksi, akibat pengaruh gangguan contoh tanah (lihat Mekanika Tanah ll, Hary Christady Hardiyatmo, i994). Untuk menggambar kurva terkoreksi, dapat

digunakan cara Schmertmann (1955). Yaitu, garis kemiringan c, hasil pengujian laborato rium dianggap memotong kurva Cc asli di lapangan pada angka pori e 0,42e0, dengan e0 e adalah angka pori awal sebelum tanah dibebani. Prosedur penggambaran kurva - log p' =

Teknik Fondasi 1

181

terkoreksi cara Schmertmann untuk kedua jenis lempung terkonsolidasi normal dan lempung terkonsolidasi berlebihan, diperlihatkan pada G ambar 4.23. Kurva yang telah dikoreksi, yang merupakan pendekatan dari kurva asli di lapangan, adalah kurva yang seharusnya digunakan dalam hitungan kemiringan Cc dan Cr Sebagai perkiraan awal, angka pemampatan (Cc) untuk lempung terkonsolidasi normal dapat didekati dengan hubungan empiris yang disarankan oleh Terzaghi dan Peck (1967), sebagai berikut: Cc 0, 009(LL - 10 ) (4.41) dengan LL adalah batas cair dalam persen. Persamaan tersebut sebaiknya tak digunakan untuk lempung dengan sensitivitas lebih besar dari 4. =

e

e eo

ACI!ED

A

Kurva asli di lapangan

Kurva di laboratorium

0,42eo

-

I - - - - 1 -

Po' = Pc'

-

-

-

B

p' (skala log }

Po'

Pc'

p' (skala log}

(b)

(a}

Gambar 4.23 Koreksi kurva laboratorium akibat ganggunan contoh tanah (Schmertmann, 1 955).

Jika diketahui koefisien perubahan volume (mv), dengan mV

=

b.e b.p ( 1 + eo)

=

(4.42)

dengan b.e perubahan angka pori, !lp tambahan tekanan akibat beban, e0 angka pori pada tekanan awal, maka penurunan konsolidasi dihitung dengan cara: (1) Lapisan tanah dibagi dalam n lapisan dengan tebal masing-masing lapisan !lHi. (2) Hitung tambahan tegangan (b.pi) di setiap tengah-tengah lapisan akibat beban yang bekerja. (3) Penurunan konsolidasi dihitung dengan: =

5c

=

i

i

= n

L m vi b.p i b.H i =

dengan mvi adalah mv pada lapisan ke-i.

1

=

(4.43)

182

Pennrunan

Akibat beban fondasi, lapisan tanah lempung akan mengalami deformasi lateral, dan kelebihan tekanan air pori yang timbul akan kurang dari tambahan tekanan vertikal akibat bebannya. Pada kondisi ini, tekanan air pori akan bergantung pada koefisien tekanan pori A . Skempton dan Bjerrum (1957) menyarankan koreksi penurunan konsolidasi yang dihitung berdasarkan pengujian laboratorium dengan menggunakan persamaan: s c - � s c ( oed)

(4.44)

-

dengan Sc(oed! adalah penurunan yang dihitung dari hasil pengujian konsolidasi di laborato rium Persamaan-persamaan (4.40) dan (4.43), Se adalah estimasi penurunan konsolidasi primer yang terjadi di lapangan, � adalah nilai koreksi dari Skempton dan Bjerrum, dengan

(4.45)

� = A + ( l - A) a

Nilai a tergantung dari bentuk fondasi dan koefisien tekanan pori A. Variasi a yang diberi kan oleh Skempton dan Bjerrum untuk angka Poisson tanah jenuh 11 = 0,5, disajikan dalam Tabel 4.4. Nilai koreksi � yang disajikan dalam bentuk grafik, diperlihatkan dalam Gambar 4.24, dengan H adalah tebal lapisan lempung yang mampat dan B adalah lebar atau diame ter fondasi. Untuk maksud praktis, perkiraan nilai � pada Tabel 4.5 dapat digunakan. Tabel 4.4 Perkiraan nilai a untuk koreksi penurunan konsolidasi (Skempton dan Bjerrum, 1 957) a

H/B

Fondasi lingkaran

0 0,25 0,50 1,00 2,00 4,00 10,00

Fondasi memanjang

1,00 0,67 0,50 0,38 0,30 0,28 0,26 0,25

00

1,00 0,80 0,63 0,53 0,45 0,38 0,36 0,25

Tabel 4.5 Perkiraan nilai � untuk koreksi penurunan konsolidasi Macam lempung

Lempung sangat sensitif Lempung terkonsolidasi normal

(normally consolidated) Lempung terkonsolidasi berlebihan

(overconsolidated)

� 1-1,2 0,7-1,0 0,5-0,7

Lempung terkonsolidasi sangat berlebihan

(heavily overconsolidated)

0,2-0,5

183

Teknik Fondasi 1

1,2

�----.--�--.--,---..,..,

I

8

I

1 1 I II

0,6

_ _

Terkonsolidasi berlebihan

Lingkaran Memani!,':l g

Terkonsolidasi normal

-l

__ _ _ _ _

Lempung sangat sensitif

0,2 L-----�L-----�---L--�--� 1,2 1 ,0 o.e o,6 o,4 o,2 o.o

Koefisien tekanan pori A

Gambar 4.24

Koreksi penurunan konso/idasi � (Skempton dan Bjerrum, 1957)

4.4. 2 . 2 Kecepatan Penurunan Konsolidasi

Estimasi kecepatan konsolidasi biasanya dibutuhkan untuk mengetahui besarnya kecepat an penurunan fondasi selama proses konsolidasinya. Hal ini perlu diperhatikan terutama bila penurunan bangunan diperkirakan besar. Bila penurunan sangat kecil, kecepatan penurunan tak begitu perlu diperhitungkan; karena penurunan sejalan dengan waktunya tidak menghasilkan perbedaan penurunan yang berarti. Untuk menghitung penurunan konsolidasi pada waktu tertentu (t) digunakan persa maan: t

=

faktor waktu. panjang lintasan drainase (Ht H/2, untuk drainase dobel clan Ht drainase tunggal). tebal lapisan lempung yang mampat. koefisien konsolidasi pada interval tekanan tertentu. =

(4.46) =

H, untuk

Penurunan

184

Nilai-nilai faktor waktu (Tv) untuk persentase penurunan konsolidasi (U) rata-rata yang didasarkan pada teori konsolidasi satu dimensi Terzaghi, diberikan dalam Tabel 4.6. Nilai nilai pada tabel tersebut dapat dipakai untuk kondisi drainase dobel dan drainase tunggal. Tabel 4.6

Hubungan faktor waktu (Tv) dan derajat konsolidasi (U) U%

TV

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 0,008 0,031 0,071 0,126 0,197 0,287 0,403 0,567 0,848 00

•

Tipe kurva variasi kelebihan tekanan pori awal yang digunakan bergantung pada distri busi tekanan fondasi pada lapisan lempungnya. Tabel 4.6 memberikan kasus-kasus dengan distribusi tekanan pada lapisan lempung yang terjadi dianggap seragam (Gambar 4.25a dan 4.25b). Di laboratorium, nilai Cv ditentukan dari penggambaran kurva waktu (t) terhadap pem bacaan penurunan. Umumnya digunakan dua macam cara, yaitu metode kecocokan log waktu (log-time fitting method) yang disarankan oleh Casagrande dan Fadum (1940) (Gam bar 4.26a), dan metode akar waktu (square root time method) yang disarankan oleh Taylor ( 1948) (Gambar 4.26b). Metode Casagrande dan Fadum digunakan untuk menghitung nilai Cv sehubungan dengan derajat konsolidasi U = 50%, dengan pada derajat konsolidasi tersebut Tv = 0,197. Untuk ini, Cv dinyatakan dalam persamaan: cV =

2 0,197H1

(4.47a)

Metode Taylor digunakan untuk menghitung Cv pada kedudukan derajat konsolidasi U = 90%, dengan pada kedudukan ini Tv = 0,848. Nilai Cv dinyatakan dalam persamaan: 2 0,848H1 (4.47b) CV = t --

90 t50 dan t90 berturut-turut adalah waktu

dengan Ht adalah panjang lintasan drainase, yang dibutuhkan untuk penurunan konsolidasi 50% dan 90%. Pada pengujian konsolidasi dengan alat oedometer, distribusi tekanan pada seluruh kedalaman contoh tanahnya sama. Dari kondisi tersebut, Casagrande (1938) dan Taylor (1948) memberikan hubungan Tv dengan U rata-rata, sebagai berikut:

185

Teknik Fondasi 1

Untuk U< 60%: (2) Untuk U > 60%:

(1)

dengan U dalam desimal.

Tv

Empat persegi panjang / / / //

2H

- - - - -

J

J

-- -

(a)

==

u2

(4.48a) (4.48b)

(7t/4) - 0,933 log ( 1 - U) - 0,085 TV

==

I

t !

- ,

aliran

H

,,,_,�

(b)

� �

Gambar 4.25

Lolos air Kedap air

Variasi kondisi ke/ebihan tekanan air pori awal. (a) Kondisi drainase dobel. (b) Kondisi drainase tunggal.

Bila dasar fondasi terletak pada lapisan lempung, fondasi yang terbuat dari beton diang gap sebagai bahan yang lolos air. Karena, pada kenyataannya beton lebih meloloskan air daripada tanah lempung, kecuali jika dasar fondasi beton dilindungi. Penurunan total pada sembarang waktu t, dinyatakan oleh persamaan: 5 == 5 . + U5 (4.49) penurunan total saat t tertentu. penurunan segera. St!Sc persentase atau derajat penurunan konsolidasi. penurunan konsolidasi saat waktu t tertentu. penurunan konsolidasi primer total. Kecepatan penurunan konsolidasi primer tergantung pada kecepatan berkurangnya kelebihan tekanan air pori yang timbul akibat kenaikan tekanan oleh beban bangunan. Kenaikan tegangan efektif di dalam tanah akibat pengurangan volume tanah, dipengaruhi oleh kecepatan air pori meninggalkan rongga pori lapisan lempung yang tertekan. Kecepa tan penurunan struktur sebagai akibat berkurangnya volume tanah dipengaruhi oleh kece patan air pori merembes lewat lapisan lempung menuju ke lapisan tanah berpermeabilitas tinggi yang memungkinkan terjadinya drainase. Terzaghi memperhatikan kondisi yang l

=

c

Penurunan

186 6,8 6,4 6,0

E .s c

"' c 2

:J c Q) Q._

5,6

- -- - Ro f-.

-R sc

4t1

1

I x } !

. -

-·

t-----

--

- "-

R ,,

5,2 F R wc 4,8

- -

=

-

'!---: Q

R t oo -

+

2

1--- -

X

Ro

� I I

I I

\

I

1 I I

I

1 --- f.-I I I

[\

\:

-

:

4,4

[--_ ---1--

--1-- -

100

10�'-- t10

t---

waktu (memt) 1 000

6,8

p

6,4

6,0 c

"'

�

c

c Q) Q._

5,6

5,2

4,8

[_

\ I

- - - - -- - -- -- - - - I"\-- I ' 90

0

I

1 1 \ 11 \

1\ \

_ _ _;____._,__�-- V t L I __:'� V t90 0 R

_ _ _ _

Gambar 4.26 Penentuan nilai Cv di laboratorium. (a) Metode kecocokan log-waktu (Casagrande dan Fadum, 1940). (b) Metode akar waktu (Taylor, 1948).

1 0 . 00 0

187 relatif sederhana dalam hitungan kecepatan penurunan konsolidasi primer. Beban diang gap terbagi rata dengan luasan beban yang luas sedemikian hingga kondisi drainase dan konsolidasi adalah satu dimensi. Dalam kondisi demikian penurunan-segera dapat diabai kan. Teknik Fondasi 1

I I �::::::f;:z ._..�. ---

Lemp""g

(a}

�

»M

�

Lapisan-lapisan pasir tipis (b)

(c)

Gambar 4.27 Beberapa sebab yang mempengaruhi kecepatan konsolidasi /apisan lempung.

Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan kecepatan penurunan konsolidasi fondasi di lapangan lebih cepat dari hasil hitungan kecepatan penurunan yang diberikan Terzaghi. Jika lebar fondasi (B) kurang dari ketebalan lapisan lempung (H), asumsi drainase satu dimensi tidak lagi realistis, karena kondisi drainase menjadi 3 dimensi (Gambar 4.27a). Untuk lebar fondasi B yang sangat lebih besar daripada tebal lapisan lempung H, kecepat an penurunan hanya fungsi dari H. Sedang untuk lapisan lempung yang tebal, kecepatan penurunan juga tergantung dari lebar fondasi B. Jadi, kecepatan penurunan konsolidasi selain fungsi dari Cv dan jarak lintasan drainase H, juga fungsi dari B . Pengaruh dari lebar fondasi (B) dan lintasan drainase (H) terhadap kecepatan penu runan fondasi pelat di 4 lokasi diperlihatkan oleh Butler (1974) dalam Tabel 4.7. Dalam tabel tersebut diperlihatkan variasi perbandingan antara Cv di lapangan (Cv(lilp!) dan Cv di laboratorium (Cvaab!) terhadap tebal lintasan drainase (H) dan lebar fondasinya (B) . Terlihat bahwa, pada stasiun Elstree, nilai banding (Cvaap!)! (Cvaab!) tidak besar, karena tebal lintasan drainase yang hanya 2,4 m relatif kecil, sehingga kemungkinan terselipnya lapisan-lapisan pasir atau lanau tipis yang memungkinkan terjadinya drainase tambahan pada lapisan lempung lebih sedikit. Faktor lain yang mempengaruhi kecepatan penurunan konsolidasi adalah homogenitas tanah lempungnya. Adanya lapisan tipis tanah yang lolos air, seperti lanau dan pasir yang

188

Penu runan

terselip di antara lapisan lempung (Gambar 4.27b), memungkinkan adanya drainase menuju lapisan ini, sehingga lintasan drainase menjadi lebih pendek dari yang diperkira kan dalam hitungan. Tabel 4.7 Pengaruh lebarfondasi pada nilai Cv (Butler, 1974) Lokasi

Jalan Clapham Jalan Hurley Jembatan Waterloo Stasiun Elstree

Lebar fondasi

(m)

Lintasan drainase (H)

(m)

24 20

12 10 7,5 2,4

8

1,5

Cv(lap/ Cv(lab! 60 60 10 2,5

Kadang-kadang lapisan tanah pa�ir yang terselip hanyalah berupa lensa-lensa tanah yang tidak memungkinkan sebagai tempat penampungan drainase air yang berasal dari lapisan lempungnya (Gambar 4.27c). Apabila terdapat kasus seperti di atas, maka pada perhitungan kecepatan penurunan akan lebih baik bila kedua kondisi lapisan pasir-yaitu sebagai lapisan drainase dan bukan sebagai lapisan drainase-dihitung, kemudian penu runan yang dihasilkan dari kedua kondisi tersebut dipertimbangkan terhadap keamanan strukturnya. 4.4.3

Penurunan Konsolidasi Sekunder

Penurunan konsolidasi sekunder terjadi pada tegangan efektif yang konstan, yaitu setelah penurunan konsolidasi primer berhenti. Besar penurunannya merupakan fungsi waktu (t) dan kemiringan kurva indeks pemampatan sekunder (Ca)· Persamaan kemiringan Ca di nyatakan dalam persamaan: �e

(4.50)

Penurunan akibat konsolidasi sekunder, dihitung dengan persamaan: ca t _H log 2 1 +e t .

_

p

1

(4.51)

penurunan konsolidasi sekunder . tebal benda uji awal atau tebal lapisan lempung. angka pori saat akhir konsolidasi primer. t1 + M. saat waktu setelah konsolidasi primer berhenti. Nilai Ca dapat diperoleh dari grafik hubungan angka pori (e) terhadap waktu (t) (Gam bar 4.28). Hingga sekarang, belum ada cara yang tepat untuk menghitung besarnya penurunan konsolidasi sekunder. Pada waktu terjadinya konsolidasi sekunder, dua faktor dapat mem-

189

Teknik Fondasi 1

pengaruhi prosesnya. Pertama, pengurangan volume tanah pada tegangan efektif konstan. Dan yang kedua, regangan vertikal akibat gerakan tanah secara lateral di bawah struk turnya. Terzaghi (1948) menyatakan bahwa kedua faktor tersebut dapat menghasilkan tipe penurunan yang sangat berbeda dari struktur yang satu ke struktur lainnya, dan besarnya penurunan masih tergantung, antara lain, dari tingkat tegangan dan macam tanah lem pungnya.

eP - -

- -

-

- - -

- - -

-

��

Akhir konsolidasi primer

¥(-�I

1 .

0.

"'--=----

-----r--... I

�--xr-�···--,

,___________________.________ __1__�--

0

tz

t1

Gambar 4.28 Penentuan indeks pemampatan sekunder (C a).

Tabel 4.8 Nilai Ca!Cc untuk beberapa macam tanah (Mesri dan Godlewski (1 977)

Macam tanah

Lanau organik Gambut amorphous danfibrous Muskeg Kanada Lempung Leda (Kanada) Lempung Swedia post-glacial Lempung biru lunak (Victoria,B.C.) Lanau dan lempung organik Lempung sensitif, Portland, ME Mud Teluk San Francisco Lempung varved New Liskeard (Kanada) Lempung Mexico City Lanau Hudson River Lanau lempung organik New Hagen

C afCc

0,035-0,06 0,035-0,085 0,09 -0,10 0,03 -0,06 0,05 -0,07 0,026 0,04 -0,06 0,025-0,055 0,04 -0,06 0,03 -0,06 0,03 -0,035 0,03 -0,06 0,04 -0,075

waktu t (skala log)

Penu runan

190

Beberapa asumsi yang berkenaan dengan kelakuan tanah berbutir halus dalam meng alami penurunan konsolidasi sekunder telah dibuat. Dari penelitian Ladd (1971a) dan lain lainnya, Raymond dan Wahls (1976) menyimpulkan, sebagai berikut: (1) Ca tak tergantung dari waktu (paling tidak selama masa waktu yang diperhatikan). (2) Ca tak tergantung dari tebal lapisan tanah. (3) Ca tak tergantung dari LIR (Load Increment Ratio), selama konsolidasi primer terjadi. (4) Nilai banding Ca!Cu secara pendekatan, adalah konstan untuk kebanyakan tanah lem pung terkonsolidasi normal yang dibebani dengan tegangan-tegangan yang besarnya normal. Mesri dan Godlewski (1977) menyatakan bahwa nilai Ca bergantung pada tegangan konsolidasi, yaitu bergantung pada tegangan efektif akhir. Nilai-nilai CaiCe untuk banyak macam tanah mendekati konstan telah dibuktikan oleh Mesri dan Godlewski (1977) dan hasilnya diberikan dalam Tabel 4.8. Pada Tabel 4.8, da pat dilihat bahwa nilai Ca/Cc rata-rata adalah kira-kira 0,05 dan tak pernah diperoleh nilai Ca!Ce yang lebih dari 0,1. Untuk tanah anorganik, nilai Ca!Ce antara 0,025 sampai 0,06, sedang untuk tanah-tanah organik dan gambut agak lebih tinggi. Contoh soal 4.9:

Hitung penurunan total pada fondasi rakit Contoh soal 4.7 hila koefisien perubahan volume (mv) lapisan lempung bervariasi menurut kedalaman. Variasi tersebut dapat dilihat di da lam Gambar C4.7 dan lempung termasuk terkonsolidasi berlebihan (overconsolidated). Pen yelesaian:

Hitungan tambahan tegangan vertikal pada tiap tengah-tengah lapisan dilakukan pada Tabel C4.4a dan hitungan penurunan konsolidasi diberikan dalam Tabel C4.4b. S e = 0,231 0,135 + 0,080 + 0,049 + 0,024 = 0,519 m = 519 mm C4.4a pada pusat fondasi (B1 = 9,15 m, L1 = 27,44 m, qn = 32,1 t/m2) Jarak dari = 4Iq B L n bawah fondasi I 4 I 2 (tlm ) z z z (m) 3,05 3 9 0,247 0,988 317 9,15 1 3 0,203 0,812 261 15,25 0,6 1,8 0,152 0,608 195 21,35 0,43 1,29 0,133 0,452 145 27,45 0,33 1,00 0,086 0,344 110 33,55 0,27 0,82 0,067 0,268 86 +

Tabel

llcr2

-

-

llcr2

Lempung termasuk terkonsoldasi berlebihan, maka faktor koreksi penurunan konsolidasi diperkirakan 0,7 (Tabel 4.5), jadi: S e = 0,7 519 = 363 mm x

Teknik Fondasi I Tabel C4.4b

191

Penu runan konsolidasi di pusat fondasi

Lapisan lempung

LlO"z = Llp

mv

(m2 /t) 0,00145 0,00114 0,00091 0,00073 0,00046

(m) 7,62-13,72 13,72-19,82 19,82-25,92 25,92-32,02 32,02-38,12

(t/m2) 26,1 19,5 14,5 11,0 8,6

till

Se = mv Llp Llh (m) 0,231 0,135 0,080 0,049 0,024

(m) 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1

Telah dihitung pada Contoh soal 4.7, Si = 236 mm. Penurunan total adalah jumlah penurunan-segera dan penurunan konsolidasi, jadi S = Si + Se = 236 + 363 = 599 mm Penurunan konsolidasi sekunder dalam hal ini tidak diperhatikan. Contoh soal 4.10:

Fondasi bujur sangkar 2 m 2 m terletak pada lapisan tanah berla�is yang terdiri dari pasir setebal 4 m dengan E = 360 kg/cm2, J.l = 0,3, dan 2= 1,80 t/m . Di bawahnya terdapat lapisan lempung setebal 3 m, dengan: E =2 160 kg/cm ,2 = 0,5, = 2 t/m3, Cc = 0,5, Cr = 0,03, tekanan prakonsolidasi Pc' = 7,5 t/m , Cv = 0,45 m /tahun, w = 40%, dan G5 = 2,67. Di bawah lapisan lempung terdapat lapisan batu yang kedap air. Muka air tanah pada ke dalaman 4 m dan fondasi pada kedalaman 1 m. Hitung besarnya penurunan akhir total dan penurunan setelah 3 tahun, bila tekanan pada dasar fondasi q = 18,2 t/m2. x

Yb

Pen yelesaian:

J.l

Ysat

Tekanan fondasi neto qn = 18,2- (1 1,8) = 16,4 t/m2 (a) Penurunan pada lapisan pasir: Penurunan pada lapisan pasir akan berupa penurunan-segera. Penurunan di pusat fondasi dihitung dengan cara Steinbrener. Untuk ini luasan fondasi dibagi menjadi 4 bagian yang sama, dengan L 1 = 2/2 = 1 = B 1 2 2 JP = (1 - J..t ) F 1 + (1 - J.t - 2J.l ) F2 = 0,91F 1 + 0,52F2 HIB 1 = 2/1 = 2, L 1 /B 1 = 1, dari Gambar 4.14, diperoleh: F1 = 0,28 dan F2 = 0,07 Jadi, p = (0,91 0,28) + (0,52 0,07) = 0,2912 1 16'-4 ( 4 0,2912 ) = 0,006 m -s. 3600 1

t

X

x

X

x

X

192

Penurunan

:

4m

.' ... ... ... .,,·-;_ . .

·

·

==

B=2m

· ; ·,:�: : ·

· •

·

m.a.t

Pasir: E 360 kg/cm• 1-l = 0,3 Yb == 1 ,8 um•

q == 1 8 ,2 um• ·

•.

.. . ..

.

...

�

Lempung: E = 1 60 kg/cm2; w = 40%; Gs = 2,67 :: 0 , 5 ll Ysat == 2 Um' Cc == 0,5; C, = 0,03; Pc' = 7,5 um•; Cv = 0,45 m•ttahu n

3m

Gambar C4.9

(b) Penurunan pada lapisan lempung:

Penurunan pada lapisan lempung adalah jumlah dari penurunan-segera dan penurunan konsolidasi. (b.l ) Penurunan-segera:

lempung tebal H2 = 6 m (di bawah dasar fondasi), dengan Bila dianggap lapisan 160 kg/cm 2 , maka

E

Ip = 0,75 F1

=

H2/ B 1 = 6/1

= 6; L1 /B1 = 1,

dari Gambar 4.14, diperoleh F1 Maka, Ip = 0,75

=

sil

x

=

1 X 16,4 1600

x 4 x 0,345 = 0,014

= 0,75 X 0,46 1 X 16,4 =

0,5

dan

0,46 = 0,345

m =

=

Sil

=

0,46

Penurunan2lapisan lempung tebal H1 = 3 m (di bawah dasar fondasi) dengan 160 kg/cm . H1/ B1 = 3/1 = 3; L1/B1 1, dari Gambar 4.14, diperoleh F1 0,36 Maka, Ip

11

1 600

= 0,345

X ( 4 X 0,345 )

= 0,014

m

11

= 0,5

dan E

=

193

Teknik Fondasi 1

Penurunan-segera lapisan lempung dengan tebal (H2 - H1), adalah si = 0,014 - 0,01 1 = 0,003 m (b.2) Penurunan konsolidasi Tekanan overburden efektif di tengah-tengah lapisan lempung: 2 p 0 ' = ( 3 x 1,8 ) + ( 1,5 x 1) = 6,9 t/m Tambahan tekanan akibat beban fondasi di tengah-tengah lapisan lempung dihitung didasarkan Gambar 4.8. Untuk itu, luasan fondasi dibagi menjadi 4 bagian sama besar, de ngan

Dari Gambar 4.8, diperoleh I = 0,022

- 11p = 11crz = 4Iq = 4

x

0,022 x 16,4

=

1,44 t/m2

Karena Pc ' = 7,5 t/m2 > p0 ' = 6,9 t/m2, tanah termasuk jenis lempung terkonsolidasi berlebih an. Untuk ini, dipakai:

' ' Pa + l1p Pc !1e = C log + Cc log pa' pc ' r 7,5 6,9 + 1,44 = 0,048 = 0,03 x log + 0,8 x log 6,9 7,5 -

-

Untuk lempung jenuh berlaku persamaan angka pori:

e0 = wG5 = 0,4 x 2,67 = 1,068 Penurunan konsolidasi: s

c

0,048 !1e H = x 3 = 0,07 m 1 + e0 1 + 1,068

--

---

(c) Penurunan total dan penurunan setelah 3 tahun (c. l ) Penurunan akhir total Penurunan total adalah jumlah penurunan segera pada lapisan pasir dan lempung ditam bah penurunan konsolidasi pada lapisan lempung. Dengan memberikan faktor koreksi kekakuan fondasi untuk penurunan segera, maka penurunan total: s

0,8(0,006 + 0,003) + 0,07 0,007 + 0,07 = 0,077 m = 77 mm

194

Penurunan

Dalam hal ini, penurunan konsolidasi yang diperhitungkan adalah penurunan konsoli dasi primer yang dihitung untuk waktu (t) tak terhingga. · (c.2) Penurunan setelah 3 tahun Dianggap lapisan batu kedap air, jadi lapisan lempung hanya terdrainase ke arah atas. Untuk drainase tunggal, H = H1 = 3 m. 0,45 3 = 0,15 --32 Jika dianggap U 60%, berlaku Persamaan (4.48a): y, y, 4 Tv ) 0,15 4 x ( U = = ( 7t ) = 0,44 0,6 l Jadi, anggapan U 60% benar. Derajat konsolidasi rata-rata: X

<

1t

<

<

Penurunan konsolidasi pada t = 3 tahun: St = USe = 0,44 0,07 = 0,031 m Penurunan total setelah 3 tahun = LSi + 51 S = 0,007 0,031 = 0,038 m = 38 mm x

+

Catatan:

Misalnya lapisan batu digantikan lapisan kerikil yang padat dan tidak kedap air. Dengan demikian, lapisan lempung akan terdrainase ke arah atas dan bawah. Untuk drainase dobel ini, H = H1/2 = 3/2 = 1,5 m. Jika dianggap U 60%, berlaku y, y, __ ( 4 Tv ) __ ( 4 x 0,60 U 7t ) = 0,87 > 0,6 (tidak OK!) l 1t Karena U > 60%, harus digunakan Persamaan (4.48b): T = 0,6 = -0,933 log ( 1 - U) - 0,085 v 1 ( -0 085 - 0 6) -0,734 log ( 1 - U) = 0,933 --{) 7 4 1 - = 10 ' 3 = 0,184 = 0,816 <

--

u

u

I

'

=

Teknik Fondasi 1

195

Penurunan konsolidasi pada t = 3 tahun, untuk kondisi drainase dobel: S t = USe = 0,816 0,07 = 0,057 m Penurunan total dengan t = 3 tahun = L.Si + S = 0,007 0,057 = 0,064 m = 64 mm x

51

+

4.5 Pengembangan Tanah akibat Penggalian

Bila dasar fondasi terletak cukup dalam dari permukaan tanah, penggalian tanah akan menyebabkan tanah mengembang. Pembongkaran tekanan overburden ketika tanah digali untuk fondasi, menyebabkan kenaikan dasar galian yang besarnya tergantung dari jenis tanah, beban tanah yang digali, dan saat waktu dimulainya pembebanan fondasi. Sesudah beban fondasi diterapkan, tanah terkompresi kembali, dan bila pembebanan melampaui tekanan overburden awa!, tanah akan mengalami penurunan. Gambar 4.29 menunjukkan diagram hubungan waktu (t) terhadap pengembangan atau penurunan tanah selama pem bangunan dan waktu-waktu sesudahnya. Pengembangan clan kompresi kembali, biasanya, tak begitu penting pada kasus fondasi dangkal, hingga dapat diabaikan. Akan tetapi, hal ini akan sangat berpengaruh pada jenis fondasi dalam. 4.6 Estimasi Penurunan pada Periode Pelaksanaan

Kadang-kadang, dibutuhkan untuk mengetahui besar penurunan konsolidasi pada saat stuktur sedang dalam pembangunan. Sebagai contoh, dibutuhkan untuk mengetahui penu runan fondasi rakit yang besar pada saat pelaksanaan pembangunan, di mana fondasi tersebut dirancang untuk mendukung pipa-pipa baja yang harus dipasang pada elevasi ter tentu. ;- penggalian selesai

c:

2

Q) c:o

+

/

r- pembangunan selesai Waktu (t)

c: fO c: :>

Waktu (t)

::;

c: Q) 0..

+

Gambar 4.29 Grafik hubungan antara waktu terhadap pengembangan dan penurunan akibat beban ba ngunan.

196

Penurunan

Sifat khusus dari kurva penurunan terhadap pembebanan selama pelaksanaan hingga selesainya pembangunan, diperlihatkan dalam G ambar 4.30. Cara pembuatan kurva penu runan selama pelaksanaan adalah sebagai berikut: Mula-mula, dibuat kurva penurunan neto, yaitu dengan menganggap beban fondasi di terapkan secara mendadak. Kurva ini terletak di bawah (kurva OF). Titik C yang merupa kan penurunan terkoreksi pada akhir pembangunan, dibuat dengan cara menarik garis dari titik pada absis 0,5t1 tegak lurus absis ke bawah (t1 OA waktu akhir pelaksanaan). Garis ini memotong kurva OF pada titik B. Dari B ditarik garis sejajar absis, sehingga memotong garis AA1 yang merupakan proyeksi titik A ke kurva penurunan OF, di titik C. Sembarang titik yang lain pada waktu sebelum t1 diasumsikan, misalnya pada waktu t. Dari titik O,St, ditarik garis tegak lurus absis ke bawah hingga memotong kurva OF di D. Dari D, ditarik garis sejajar absis hingga memotong garis AA1 di E. Perpotongan garis OE dengan garis tegak lurus absis yang ditarik dari waktu t, memberikan titik yang menunjuk kan penurunan pada waktu t di kurva terkoreksi. Titik-titik yang lain pada kurva terko reksi di antara waktu 0 sampai t1 dapat dibuat dengan cara yang sama. Kurva terkoreksi setelah melampaui titik C, dibuat dengan menarik garis-garis yang panjangnya sama de ngan panjang garis BC dari titik-titik di sepanjang kurva OF ke kanan, sejajar absis. Ujung ujung garis ini bila dihubungkan oleh kurva yang ditarik melalui titik-titik yang telah dite mukan sebelumnya akan membentuk kurva terkoreksi (OG). Penurunan total terkoreksi dapat diperoleh dengan menambahkan penurunan-segera dengan penurunan konsolidasi terkoreksi pada Gambar 4.30. =

c: Cl! .0 Ql Ill

Periode penggalian

Anggapan periode

I1 pembebanan efektif

=

Waktu (t)

•I j• I t, 0��--· Waktu {t) 1 c: I � I � J Penurunan konsolidasi � I terkoreksi

ll.

,.. .._ ., ___

Periode pembebanan t1

. �---- F Penurun an konsolid asi ' pemb ebana n mend adak

Gambar 4.30 Estimasi penurunan konsolidasi se/ama periode pelaksanaan.

4.7 Pertimbangan-pertimbangan dalam Menghitung Penurunan

Dalam hal memprediksi penurunan fondasi, maka harus dibedakan antara fondasi yang terletak pada tanah pasir dan fondasi yang terletak pada tanah lempung. 4. 7. 1


Bila fondasi terletak pada tanah granuler seperti pasir dan kerikil, penurunan yang terjadi adalah berupa penurunan-segera. Penurunan total, berlangsung dan selesai pada waktu se-

197

Teknik Fondasi 1

r:::: <0 r::::

2

� r::::

�

/'

/(

I

0

/

.. "

Lempung

/'

I I

50

1 00 .

..

Lebar fondasi B (cm)

Gambar 4.31 Hubungan antara lebar tondasi bujur sangkar dan penurunan, pada beban per sa tuan luas yang sama (Kogler, 1933).

gera setelah beban diterapkan. Penurunan fondasi yang terletak pada tanah-tanah lanau dan pasir, sebagian disebabkan oleh penggembungan tanah dasar fondasi ke arah lateral. Lebar fondasi mempengaruhi besarnya penurunan. Pada beban per satuan luas yang sama, tanah di bawah fondasi akan mendukung tekanan lebih besar bila lebar fondasi (B) bertambah. Akibatnya, pada tekanan yang sama, penurunan fondasi bertambah besar bila lebar fondasi bertambah (Gambar 4.31). Fondasi yang terletak di tanah pasir akan lebih banyak dipertimbangkan terhadap penu runan, terutama penurunan tak seragam, daripada daya dukungnya. Pada tekanan dasar fondasi yang sama, fondasi yang terletak lebih dalam akan mengalami penurunan yang lebih kecil, akibat bertambahnya tekanan keliling. Pasir yang terdiri dari butiran sedang dan halus, pada kondisi alamnya, sering dalam kondisi sangat tak padat. Getaran yang kuat dapat menyebabkan penurunan fondasi. Jika fondasi terletak pada tanah pasir yang berkepadatan sedang sampai padat, atau kerikil, penurunan yang terjadi umumnya kecil. Untuk mereduksi penurunan fondasi pada pasir, kecuali dapat dilakukan dengan mem perdalam fondasi, dapat pula dilakukan dengan jalan mengurangi angka pori (e), yaitu melalui cara pemadatan dan dengan menambah tekanan keliling (confining pressure). Pe ngurangan angka pori dapat dilakukan melalui pemadatan dengan mesin pemadat atau dengan menggunakan metode vibrofiotation. Jika tanah granuler berupa kerikil yang pada kondisi alam biasanya merupakan lapisan yang relatif padat, daya dukung yang diperoleh relatif tinggi. Penurunan fondasi pada kerikil terjadi segera setelah penerapan bebannya (penurunan-segera). Bila fondasi diletak kan agak dalam untuk mencegah keruntuhan gesernya, fondasi akan sedikit saja meng alami penurunan. Jika kerikil dalam kondisi tidak padat, penurunan mendadak terjadi bila terdapat getaran frekuensi tinggi. Sembarang tipe fondasi dapat digunakan pada kerikil padat tanpa terjadi penurunan yang berarti.

Penurunan

198 4. 7.2

Fondasi pada Tanah Lempung

Jika fondasi terletak pada lempung homogen, berat bangunan tidak hanya menyebabkan kompresi tanah, namun juga menyebabkan luluh lateral tanah di bawah fondasinya. Karena itu, satu bagian dari penurunan disebabkan oleh pemendekan lapisan tanah dalam arah vertikal akibat berkurangnya volume; bagian yang lain merupakan penurunan yang diakibatkan oleh penggembungan tanah ke arah lateral. Jika tanah dasar fondasi elastik sempurna dan homogen, penurunan akibat penggembungan tanah akan lebih besar dari pada pengurangan volumenya. Untuk tanah lempung jenuh, penurunan akibat penggem bungan arah lateral ini kecil dibandingkan dengan penurunan totalnya. Penurunan fondasi pada tanah lempung yang jenuh, merupakan jumlah penurunan-se gera dan penurunan konsolidasi. Penurunan konsolidasi dilakukan dari interpretasi hasil pengujian konsolidasi. Pada Gambar 4.32 ditunjukkan sebuah fondasi rakit dari beton yang mendukung bangunannya. Lapisan tanah di dasar fondasi berupa pasir yang terletak di atas lapisan lempung jenuh setebal 2H. Di bawah lapisan lempung ini, terletak lapisan pasir. Berat bangunan dianggap disebarkan merata sama ke seluruh luasan pelatnya. Pada lapisan pasir, penurunan yang terjadi'relatif kecil dibandingkan dengan lapisan lempung nya. Penurunan di beberapa titik di sepanjang pelat fondasi akan menunjukkan peleng kungan tanah di dasar fondasi. Untuk hitungan penurunan, perlu dilakukan hitungan penyebaran bebqn pada tanah di bawah fondasi, dan kemudian dilakukan hitungan penu runan total. Nilai-nilai penurunan yang diperoleh, tidak hanya menyatakan penurunan tanah, namun juga menyatakan besar penurunan pelatnya. Pada intensitas beban yang sama, penurunan fondasi pada tanah lempung yang bentuknya sama, akan bertambah bila lebar fondasi bertambah (Gambar 4.31). Besarnya penurunan sangat lebih besar daripada fondasi yang terletak pada tanah pasir. Umumnya, kecepatan penurunan konsolidasi untuk fondasi pada tanah lempung ber langsung relatif lama. Penurunan tanah lempung, disebabkan oleh berkurangnya kadar air.

(a) Penurun an

(b) Penyebaran tekanan vertikal pada Potongan A-A

Gambar 4.32 Penurunan pada fondasi rakit.

Te/mik Fondasi 1

199

Karena permeabilitasnya yang rendah, terperasnya air pori meninggalkan lapisan yang ter tekan menuju ke lapisan pasir yang terletak di atas dan atau di bawahnya, menyebabkan proses penurunan berjalan sangat lambat. Untuk sembarang waktunya, penurunan dari pembebanan yang terbagi rata sama, akan berbentuk cekungan dengan nilai maksimum di tengah dan berkurang ke arah pinggir fondasi. Bila penurunan konsolidasi diperkirakan besar, diperlukan untuk mengetahui besar penurunan fondasi pada waktu tertentu selama proses konsolidasi. Pada hitungan derajat konsolidasi (U), diperlukan ni!ai faktor waktu (Tv). Untuk ini, perlu diperhatikan bentuk-bentuk penyebaran beban dan tipe drainasenya (tunggal atau dobel). Seperti yang telah dipelajari, pada waktu mempertimbangkan kondisi drainase, fondasi yang dibuat dari beton dianggap lapisan yang lolos air. Bila lapisan lem pung berselang-seling berada di tengah-tengah lapisan yang berpermeabilitas besar, con tohnya lapisan-lapisan pasir yang tipis atau lensa-lensa pasir, dan jika lapisan-lapisan pasir ini melebar sehingga dapat memberikan drainase !apisan lempung, maka hal ini dapat menambah kecepatan penurunan konsolidasi. Di samping penurunan tanah lempung akibat tekanan, terdapat pula penurunan akibat pengeringan tanah. Sebagai contoh, fondasi yang diletakkan pada tanah lempung yang dekat dengan permukaan tanah dapat turun akibat pengeringan tanah di musim panas dan naik atau mengembang di musim hujan, akibat kandungan kadar air yang bertambah. Untuk itu, kedalaman fondasi yang cukup harus diberikan untuk menghindari kondisi ini. Hitungan penurunan konsolidasi tidak perlu dilakukan bila fondasi terletak pada tanah lempung kaku sampai keras. Faktor aman 2,5 sampai 3 yang diperhitungkan terhadap keruntuhan daya dukung, umumnya cukup memenuhi batas penurunan toleransinya. Untuk jenis bangunan berat, disarankan selalu mengadakan hitungan penurunan konsoli dasi jika belurn ada pengalaman yang cukup dalam merancang fondasi pada kondisi yang sama. 4.8 Penurunan Diizinkan

Beberapa contoh tipe penurunan bangunan diperlihatkan dalam Gambar 4.33. Gambar menyajikan penurunan seragam yang banyak ditemui pada bangunan yang sangat kaku. Gambar 4.33b memperlihatkan bangunan yang miring akibat beda penurunan ujung ke ujung bangunan yang besar, sehingga bangunan berotasi. Gambar 4.33c menunjukkan kondisi yang banyak ditemui pada struktur yang mengalami penurunan tak seragam. Di sini, penurunan berbentuk cekungan seperti mangkuk. Besarnya beda penurunan pada penurunan tak seragam adalah penurunan terbesar dikurangi penurunan terkecil atau = Penurunan tak seragam juga dikarakteristikkan oleh nilai banding 8/L, yaitu beda penurunan antara dua titik (d) dibagi jarak (L) kedua titik tersebut. Nilai banding 8/L biasanya dinyatakan dalam istilah distorsi kaku (angular distortion). Penurunan yang diizinkan dari suatu bangunan atau besarnya penurunan yang dito leransikan, bergantung pada beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi jenis, tinggi, kekakuan, dan fungsi bangunan; serta besar dan kecepatan penurunan serta distribusinya. Rancangan dibutuhkan untuk dapat memperkirakan besarnya penurunan maksimum dan beda penurunan yang masih dalam batas toleransi. Jika penurunan berjalan lambat, semakin besar kemungkinan struktur untuk menyesuaikan diri terhadap penurunan yang terjadi tanpa adanya kerusakan strukturnya oleh pengaruh rangkak (creep). Oleh karena itu, dengan alasan tersebut, kriteria penurunan fondasi pada tanah pasir dan pada tanah lempung berbeda. Karena penurunan maksimum dapat diprediksi dengan ketepatan yang memadai 4.33a

Smaks - Smill'

L'iS

200

r---------, i L _ __ _ _ _ _ _ _ .J

T

Penurunan

r- -- -- -- -- , I I

I I

� I I ! � - - ----- - -J� IJ Cl)

� S = Smaks - Smin �s

o

� S = Smaks - Smin

Distorsi kaku =

Distorsi kaku =-- = -L L (a)

...... _ _ _ _ _ ,. .....

�s

--

L

o

= -L

(c)

(b) Gambar 4.33 Tip� penurunan. (a) Penurunan seragam. (b) Penggulingan. (c) Penurunan tak seragam.

(namun tidak untuk penurunan tak seragam), umumnya dapat diadakan hubungan antara penurunan diizinkan dengan penurunan maksimum. Skempton dan MacDonald (1955) me nyarankan nilai batas-batas penurunan maksimum, seperti yang disajikan dalam Tabel 4.9. Dalam Tabel 4.9, maksud dari fondasi terpisah (isolated foundation) adalah fondasi yang berdiri sendiri-sendiri di antara fondasi-fondasi yang mendukung bangunannya. Terlihat bahwa, pembatasan nilai penurunan fondasi pada tanah pasir lebih kecil daripada fondasi pada tanah lempung. Hal ini, karena alasan kemampuan penyesuaian bangunan terhadap penurunan, seiring dengan berjalannya waktu di atas. Dan lagi, di alam, lapisan tanah granuler lebih tidak homogen dibandingkan dengan lapisan tanah lempung. Bjerrum (1963b) menyarankan hubungan antara tipe masalah struktur dan nilai distorsi kaku (8/L), dengan 8 adalah besar penurunan total dan L adalah jarak antara 2 kolom atau jarak 2 titik yang ditinjau. Nilai-nilainya diberikan dalam Tabel 4.10. Nilai-nilai 8/L di dalam tabel tersebut dihubungkan dengan tipe kerusakan yang mungkin timbul untuk ber bagai macam distorsi kaku. Dapat dilihat bahwa kerusakan pada elemen-elemen bangunan akan terjadi pada distorsi yang lebih besar daripada distorsi yang akan merusakkan mesin. Tabel 4.9

Batas penurunan maksimum (Skempton dan MacDonald, 1955) J enis fondasi

B atas penurunan maksimum (mm)

u le u g

Fondasi terpisah pada tanah lemp ng Fondasi terpisah pada tanah pasir Fondasi rakit pada tanah mp n Fondasi rakit pada tanah pasir

65 40 65-100 40-65

201

Teknik Fondasi 1

Penurunan tak seragam maksimum (mm)


45 0

400

3oo

�

2 50

E c Ill c 2 ::l

�

a..

•

.

Kaku ...J

200 ! SO

E ;;;

-" C1!

g

E

I I I

I

,j

i(_ •

l t 6.ooo

1 /4,000

1 /2.000

�-

1 / 1.000 1 / 75 0 1 / 500 1 / A OO 1 /200

I / 1 00 0 .

I

ljI

200

E .s

I 1/

E ::l E "(ii -" Ill E c Ill c ::l

::;

c ' a..

FJeksibel

so

60

�

100

1 50

200


(a) Tanah lempung

l OO

• !�

40

1/4 0 00

.......

80

80

1 / 6 000

.

60

40

20

0

�

�� r 1 / 1 0 000

g

"'

1 00

20

E ::l E "(ii -" Ill E

•'I...

1 / 300

ISO

4

I

•

. /I -;.y

.

100

1 /IQOOO

::l

I

I

/ 1

.

so

E

100

.

.

350

E .s E ::l E "(ii

so

0

1 / 2 0 00 1 / 1 00 0

1 / 750

1 / 500 1 /4 0 0 1 / 3 00

1 / 2 00

V4 .. •

l,-'

�

\

0

!. •

"

�

20

'

•

',

40

60

80

100


(b) Tanah pasir

Gambar 4.34 Hubungan penurunan maksimum, penurunan tak seragam maksimum, dan distorsi kaku mak simum untuk tanah lempung dan pasir (Bjerrum, 1963a)

Dari hasil pengamatan di lapangan, Bjerrum (1963b) memberikan hubungan antara penurunan maksimum, penurunan tak seragam maksimum hasil pengamatan di lapangan dan distorsi kaku maksimum. Hubungan-hubungan tersebut, untuk fondasi pada tanah lem pung diperlihatkan pada Gambar 4.34a, sedang hal yang sama untuk fondasi pada tanah pasir diperlihatkan dalam Gambar 4.34b. Prosedur menghitung batas nilai 8/L adalah mula-mula dihitung lebih dulu besarnya penurunan maksimum bangunan yang diharap kan terjadi (menurut cara yang telah dipelajari). Dari nilai penurunan maksimum yang te-

Penurunan

202

lah diperoleh, dihaca harga nilai 8/L yang tertera pada G amhar 4.34a hila tanahnya lem pung, dan Gamhar 4.34h hila tanahnya pasir. Tabel 4.10 Hubungan tipe masalah pada struktur dan 8/L (Bjerrum, 1963b) 8/L

Tipe masalah

Kesulitan pada mesin yang sensitif terhadap penurunan Bahaya pada rangka-rangka dengan diagonal Nilai batas untuk bangunan yang tak diizinkan retak Nilai batas dengan retakan pertama diharapkan terjadi pada dinding-dinding panel, atau dengan kesulitan terjadi pada overhead crane Nilai batas dengan penggulingan (miring) bangunan tingkat tinggi dapat terlihat Retakan yang berarti di dalam panel dan teiT\bok. Batasan yang aman untuk dinding tembok fleksibel dengan h/L 1 I4 (h tinggi dinding) <

=

1 / 700 1 / 600 1 / 500 1 / 300 1 / 250 1 / 150

4.9 Perhatian yang Diperlukan untuk Menanggulangi Kerusakan Bangun an akibat Penurunan

Batuan, kerikil, dan pasir kasar adalah bahan yang baik untuk dasar fondasi. Namun, jika bentuk lapisan tanahnya tak heraturan yang diselingi oleh lapisan tanah lunak di atasnya, dapat herakihat kerusakan yang serius pada hangunan. Kerusakan ini timbul, karena hen tuk lapisan lunak yang tak beraturan, sehingga menyehahkan hesarnya penurunan konsoli dasi yang tak seragam terjadi pada fondasinya. Gamhar 4.35, menunjukkan contoh-contoh kemungkinan penurunan hangunan yang diakihatkan oleh kondisi tersehut (Dunham, 1962). (1) Gambar 4.35a. Penurunan tak seragam terjadi akihat tehal lapisan lunak yang tak sama di hawah dasar fondasi. Bangunan harus diletakkan seluruhnya pada tanah keras (hatu, pasir atau kerikil padat), atau samhungan (joint) harus diherikan pada garis CD jika dimaksudkan untuk mencegah retakan di hagian D. (2) Gambar 4.35h dan 4.35c. Di sini tanah lunak akan menyehahkan pelengkungan yang herpusat di C. Akihatnya, memungkinkan terjadi retakan di lokasi tersehut. Samhung an (joint) yang dihuat pada CD mungkin tidak efektif. Bangunan yang kecil, mungkin dapat cukup haik diletakkan di atas tanah lunak. Tetapi, untuk hangunan hesar, umum nya sulit mampu herkelakuan demikian. Untuk itu, dasar fondasi sebaiknya dipilih pada lapisan yang keras. (3) Gambar 4.35d. Penurunan dapat terjadi pada daerah CB. Untuk itu, dapat diheri sam hungan pada hagian ini atau dihuat hagian CB didukung sepenuhnya oleh lapisan tanah keras. (4) Gambar 4.35e. Di sini agak sulit menganalisis akihat adanya lapisan pasir kasar E. Namun, dapat diharapkan hahwa lensa tanah E dapat herfungsi sehagai pelat yang menyeharkan hehan ke lapisan lunak G. Masalahnya adalah pada hagian B, karena

Teknik Fondasi 1

203

bagian ini akan turun lebih besar dan menyebabkan retakan pada bagian D. Karena lapisan keras terlalu dalam, kemungkinan-kemungkinan yang lebih baik adalah sebagai berikut: (a) Bangunan digeser ke arah lapisan pasir, sehingga seluruh bangunannya terletak pada lapisan tersebut. (b) Bangunan dibuat lebar, rendah, dan ringan, dengan demikian dapat menghindari penurunan yang berlebihan. (c) Bangunan dibuat terpisah-pisah oleh sambungan. Dengan demikian, deformasi dapat diharapkan terjadi pada tempat-tempat yang sudah diharapkan sebelumnya. Sambungan ini harus diberi pengunci, sehingga dapat mentransfer gaya lintang tanpa adanya perubahan letak ke arah vertikal (penurunan) pada sambungannya.

.J:::[l

Lempu

� f" � ''l:l�' -

Lapisan keras

Lapisan keras (a)

(b)

r-f-1

. ,.

�ir

�-MirJi'§!IIK'IIfsU� --- Lapisan keras

-Q

rr;:;r:

Lempung

(d)

(f)

(e)

.ell �

(c)

"'� .�fiJiOtt !;i ·

� �=

,.Lil_ �

Lempu

Le mpung

"""'"" ' "'11/Slllil¥

(k)

Gambar 4.35 Kemungkinan kerusakan bangunan akibat penurunan (Dunham, 1962).

lempoog

204

Penu runan

(5) Gambar 4.35£, 4.35g dan 4.35h. Gambar-gambar ini menunjukkan kondisi kemiringan bangunan yang mungkin terjadi. Dalam Gambar 5.2£, fondasi sebaiknya didukung oleh lapisan tanah keras. Untuk kondisi pada Gambar 4.35g dan 4.35h, sebaiknya dipakai fondasi tiang sampai mencapai tanah keras (lapisan G). (6) Gambar 4.35i. Di sini bahaya terbesar pada lapisan F yang mungkin bergeser ke arah H, sehingga bangunan akan miring pada B. Untuk itu, sebaiknya, bangunan digeser ke arah menjauhi lereng atau dengan menggunakan fondasi tiang sampai lapisan G atau sampai di bawah G. (7) Gambar 4.35j, 4.35k dan 4.351. Di sini ditunjukkan kasus-kasus dengan tekanan pada bagian gedung yang tinggi lebih besar, sehingga penurunan terbesar terjadi pada bagian ini. Keadaan tersebut, sebaiknya dihindari untuk kondisi tanah dasar yang lunak. Bentuk struktur harus diubah, yaitu dengan sistem fondasi terapung lfloating foundation) atau fondasi tiang.

5

PERTIMBANGAN-PERTIMBANGAN DALAM PERANCANGAN FONDASI 5.1 Langkah-langkah Umum Perancangan Fondasi

Langkah pertama dalam merancang fondasi adalah menghitung jumlah beban efektif yang akan ditransfer ke tanah di bawah fondasi. Langkah kedua adalah menentukan nilai daya dukung diizinkan (qa)· Luas dasar fondasi, dapat ditentukan dari membagi jumlah beban efektif dengan nilai daya dukung diizinkan (qa)· Akhirnya, didasarkan pada tekanan yang terjadi pada dasar fondasi, dapat dilakukan perancangan struktural dari fondasinya. Yaitu, dengan menghitung momen-momen lentur dan gaya-gaya geser yang terjadi pada pelat fondasi. Pemilihan jenis fondasi bergantung pada beban yang harus didukung, kondisi ta nah dasar, dan biaya pembuatan fondasi yang dibandingkan terhadap biaya struktur atas nya. 5.2

Penentuan Daya Dukung Diizinkan

Besarnya daya dukung diizinkan (qa) tergantung dari sifat-sifat teknis tanah, kedalaman dan dimensi fondasi, dan besarnya penurunan yang ditoleransikan. Hitungan daya du kung dapat dilakukan dengan berdasarkan karakteristik kuat geser tanah yang diperoleh dari pengujian tanah di laboratorium dan pengujian di lapangan, atau dengan cara empiris yang didasarkan pada alat pengujian lapangan tertentu, seperti pengujian SPT dan pe ngujian kerucut statis (sondir), dan lain-lain. Bila hitungan daya dukung tanah didasarkan pada karakteristik tanah dasar, besar daya dukung ultimit untuk dimensi fondasi dan kedalaman tertentu dihitung, kemudian besar daya dukung diizinkan ditentukan dengan membagi daya dukung ultimit dengan faktor aman tertentu yang sesuai. Nilai yang diperoleh, masih harus dikontrol terhadap penu runan yang terjadi yang dihitung berdasarkan nilai daya dukung yang telah ditemukan. Jika penurunan yang terhitung lebih besar dari syarat penurunan yang ditoleransikan, nilai daya dukung harus dikurangi, sampai syarat besarnya penurunan terpenuhi. Bila hitungan daya dukung didasarkan pada hasil pengujian di lapangan atau dari hasil pengalaman yang berhubungan dengan besarnya daya dukung untuk jenis tanah yang sama, daya dukungnya dapat diperoleh dari rumus-rumus empiris hasil pengujian di lapangan atau dari daya dukung tanah yang diperoleh dari pengalaman di lapangan, yang pernah dialami. Untuk memenuhi syarat keamanan, disarankan, faktor aman terhadap keruntuhan daya dukung akibat beban maksimum sama dengan 3. Faktor aman lebih kecil diperbolehkan jika strukturnya kurang penting. Faktor aman 3 adalah sangat hati-hati, guna menanggu langi ketidaktentuan variasi kondisi tanah dasar. Bila pembebanan berupa kombinasi

206

Pertimbangan-pertimbangan dalam perancangan Jondasi

beban-beban permanen dan beban-beban sementara, faktor aman kurang dari 3 dapat digunakan. 5.2.1


Perancangan fondasi pada tanah pasir dan kerikil lebih banyak dipertimbangkan terhadap toleransi penurunan tak seragam. Umumnya, perancangan didasarkan pada cara-cara empiris yang dikaitkan dengan hasil-hasil pengujian di lapangan, seperti pengujian SYT, pengujian kerucut statis, dan pengujian beban pelat. Untuk tanah-tanah timbunan atau tanah-tanah yang mengandung banyak batuan, pengujian beban pelat lebih cocok dilaku kan. Karena, jika tanah mengandung banyak batuan, pengujian-pengujian yang lain sulit dilaksanakan. Pengujian SYT untuk lokasi bangunan tertentu yang menggunakan fondasi telapak pada pasir, harus dilakukan pada beberapa titik. Peck dkk. (1953) menyarankan untuk mengada kan 1 pengujian SYT untuk setiap 4 sampai 6 buah fondasi. Untuk hitungan daya dukung, nilai N ditentukan pada tiap interval 2,5 ft (atau kira-kira 76 cm) pada arah vertikal dan nilai N rata-rata di bawah setiap titik-titiknya ditentukan dari mulai kedalaman dasar fon dasi DJ sampai kedalaman DJ + B, dengan B adalah lebar fondasi. Kemudian, nilai N rata rata terkecil dipakai untuk menghitung besarnya daya dukung yang aman untuk seluruh fondasi bangunannya. Jika data pengeboran atau data pengujian lapangan menunjukkan besar kepadatan ta nah berbanding lurus dengan kedalaman, lebih baik kedalaman dasar fondasi diambil agak lebih dalam untuk memperoleh daya dukung yang lebih tinggi. Biaya yang dikeluarkan mungkin akan lebih rendah daripada bila dasar fondasinya diletakkan pada lapisan yang kurang padat di atasnya, karena lebar fondasi menjadi lebih kecil dan stabilitas fondasi lebih terjamin keamanannya. Namun, hal ini tidak berlaku jika lapisan tanah yang lebih bawah dipengaruhi oleh air tanah. Penggalian tanah pasir di dalam air sulit dilaksanakan walaupun kedalaman airnya tak begitu tinggi, karena tebing galian akan selalu longsor lagi pula mengganggu kepadatan tanah dasarnya. Pada kenyataannya, aliran air yang tak ter kontrol dapat membuat tanah menjadi berongga dan mengurangi daya dukung. Stabilitas galian fondasi pada tanah pasir dapat tercapai bila digunakan cara pemompaan yang baik. Jika daya dukung tanah yang cukup tidak diperoleh, dapat digunakan fondasi tiang. Cara pemompaan tidak menimbulkan risiko pada tanah yang berkerikil. Tetapi, karena perme abilitas kerikil sangat tinggi, biaya pemompaan menjadi besar. Pasir yang sangat tidak padat (yaitu jika N <;; 5) dan terendam air oleh pengaruh getaran yang kuat dapat mengakibatkan fondasi turun tajam oleh adanya liquefaction. Perubahan muka air mendadak pada pasir tak padat yang mula-mula kering atau lembap akibat banjir dapat pula mengakibatkan penurunan. Perhatian khusus juga harus diberikan jika fondasi mesin terletak pada tanah pasir yang tak padat sampai berkepadatan sedang. Getaran mesin dapat menimbulkan penurunan yang besar. Oleh karena itu, jika fondasi terletak pada tanah pasir yang tak padat, tanah harus dipadatkan lebih dulu. Dalam penggalian tanah fondasi, pasir lembap dan pasir yang rekat, pada kondisi alam nya, dapat digali dengan kemiringan tebing yang curam, bila dasar galiannya di atas muka air tanah. Akan tetapi, penahan tebing harus diberikan bila galiannya sangat dalam dan sempit. Sebab, longsor mendadak dapat terjadi oleh akibat pengeringan atau getaran yang kuat. Pasir padat dan pasir yang rekat mempunyai tahanan yang besar bila fondasi tiang dipancangkan ke dalamnya.


207

Fondasi pada Tanah Lempung

Perancangan daya dukung fondasi pada tanah lempung, dilakukan pada tinjauan analisis tegangan total atau digunakan kuat geser tanpa-drainase (cu), dengan CJlu = 0. Kuat geser tanah yang digunakan dapat diperoleh dari pengujian triaksial atau dari pengujian tekan bebas. Jika lempung tidak mengandung pasir atau lanau, nilai Cu dapat diperoleh dari pengujian geser baling-baling (vane shear test) di lapangan. Pengujian, dilakukan pada tiap tiap kedalaman 30 cm di sepanjang garis vertikal di bawah dasar fondasi. Pada pengambilan contoh tanah saat pengeboran tanah, contoh tanah tak terganggu (undisturbed sample) diambil mulai dari dasar fondasi sampai pada kedalaman minimum (D t + 1 ,58), dengan o1 adalah kedalaman dasar fondasi dari muka tanah dan B adalah lebar fondasinya. Contoh-contoh tanah yang diperoleh, selain dipergunakan dalam pengujian kuat geser tanah, juga digunakan dalam pengujian konsolidasi. Nilai-nilai Cu dari pe ngujian di laboratorium ataupun di lapangan yang diperoleh dari contoh tanah pada tiap tiap lubang bor diambil nilai rata-ratanya, dan diambil nilai terkecil untuk perancangan nya. Nilai daya dukung ultimit dihitung, dan dibagi dengan faktor aman 3. Cara ini hanya berlaku jika tanah pada lapisan tertekan di bawah dasar fondasi, tidak lebih lunak daripada tanah di atasnya. Daya dukung ultimit lempung umumnya tak banyak bergantung pada lebar fondasi. Ha! ini kebalikan dari fondasi pada tanah pasir, yang daya dukungnya bertambah besar bila lebar fondasinya bertambah. Analisis daya dukung diizinkan untuk fondasi terpisah hanya dapat digunakan jika jarak fondasi besar, sedemikian hingga pengaruh penyebaran tekanan masing-masing fondasinya tak mempengaruhi satu sama lain. Jika jarak fondasi kecil, penyebaran tekanan ke tanah di bawahnya akan identik dengan penyebaran beban kelompok fondasi sebagai satu kesatuan sehingga daya dukung diizinkan harus dipertim bangkan terhadap pengaruh tekanan kelompok fondasi tersebut. Oleh karena itu, jika satu lapisan lunak atau lebih terletak di bawah fondasi, hitungan harus memperhitungkan apa kah tekanan pada tiap-tiap tanah lunak tersebut memenuhi keamanan strukturnya. Jika tidak, hitungan ulang harus dilakukan sampai tekanan fondasi pada lapisan lunaknya memenuhi syarat. Mengestimasi kuat geser tanah lempung pada kedalaman yang dangkal agak sulit. Kuat geser tanah ini, bila letaknya dekat dengan permukaan tanah, akan dipengaruhi oleh perubahan iklim, dan dipengaruhi pula oleh akar tumbuh-tumbuhan. Untuk itu, dasar fon dasi sebaiknya diletakkan agak dalam, sehingga terhindar dari pengaruh tersebut. Untuk hitungan daya dukung ultimit, sebaiknya digunakan kuat geser tanah minimum yang ter letak di bawah dasar fondasinya. Jika kuat geser tanah tiap-tiap lapisan dalam interval kedalaman 2 /3 8 di bawah fondasi tidak menyimpang lebih dari ±50% dari nilai rata-rata pada kedalaman ini, nilai rata-ratanya dapat digunakan. Namun, jika variasinya lebih dari 50%, nilai kuat geser minimum yang digunakan dalam perancangannya. Jika cara terakhir ini yang dipilih, nilai faktor amannya dapat dikurangi dari nilai yang biasanya digunakan (Skempton, 1951). Tanah lempung aluvial secara geologis merupakan endapan yang baru, yang terdiri dari material lanau dan lempung di daerah sekitar sungai, muara, dan dasar [aut. Tanah ini ter masuk terkonsolidasi normal (normally consolidated). Oleh karena itu, kuat gesernya bertam bah bila kedalamannya bertambah, yaitu lunak pada bagian permukaan, dan kaku di bagian bawah. Pengaruh cuaca menyebabkan tanah lempung aluvial mempunyai sifat kaku di dekat permukaan tanahnya. Daya dukung yang sedang, dengan tanpa atau sedikit penurunan, dapat diperoleh bila dasar fondasi tak lebar, yang terletak pada lapisan kulit

208

Pertimbangan-pertimbangan dalam perancangan fondasi

(tanah permukaan). Pada kondisi ini, tekanan fondasi yang diberikan pada lapisan lunak di bawahnya tidak besar. Jika fondasinya lebar dan dalam, daya dukung menjadi kecil. Untuk hal ini, dapat digunakan tipe fondasi rakit mengapung atau fondasi tiang yang menembus sampai lapisan keras yang dapat mendukung bebannya. Fondasi yang dirancang pada tanah lempung, harus diperhitungkan pada kondisi ter jelek, yaitu pada kadar air saat jenuh. Perhatian harus diberikan pada fondasi yang terletak pada tanah keras, di mana tanah keras ini terletak pada lapisan lempung lunak. Jika dasar fondasi terletak dekat dengan lapisan lunak, fondasi akan dapat melesak ke bawah sehingga dapat mengakibatkan keruntuhan. Oleh karena itu, hitungan daya dukung tanahnya perlu diperhitungkan ter hadap pengaruh penyebaran beban pada lapisan lunak yang di bawahnya. Hitungan daya dukung, dilakukan dengan menganggap beban fondasi disebarkan menurut aturan 2V : lH (2 vertikal : 1 horizontal) pada lapisan lunaknya (lihat Persamaan 3.58). Untuk ini, tekanan pada tanah lunak harus tidak melampaui daya dukung yang diizinkan dari lapisan lunak nya. Dalam anggapan tersebut, tanah kuat yang berada di atas berfungsi sebagai fondasi pelat bagi beban fondasinya. Jika jarak fondasi telapak satu sama lainnya relatif berjauhan, masih dimungkinkan untuk mengurangi tekanan fondasi pada tanah lunaknya, yaitu de ngan jalan memperlebar fondasi. Sebaliknya, jika jarak fondasi sangat dekat, penyebaran beban masing-masing fondasinya akan saling turnpang tindih (Gambar 5.1). Untuk itu, jika dari hitungannya nilai daya dukung yang diizinkan terlampaui, lebih baik dipakai fondasi rakit atau fondasi memanjang (jika sumbu kolomnya satu garis). Kalau dengan cara ini daya dukungnya masih juga tidak memenuhi, dapat dipakai fondasi tiang. Perlu diingat bahwa pada perancangan masih harus diperhitungkan pula besarnya penurunan, terutama penurunan konsolidasi yang terjadi harus masih dalam batas toleransinya .

...

I

I

I

I

I

I

I

\

I

,, ,, , , ,,... ,,,.,. "

\

I

'

I

I

\

\

I

\

I

\

\

\

I

\

I

\ I

I

X

I

\

\

I

\

\

\

\

\

'

Gambar 5.1 Tumpang tindih penyebaran tekanan akibat letak fondasi yang berdekatan.

Nilai-nilai perkiraan daya dukung aman untuk tanah lempung dapat dilihat pada Tabel 3.7. Daya dukung tanah lempung bergantung pada konsistensi atau kuat gesernya. Nilai pendekatan hubungan antara nilai N dari SPT, konsistensi tanah, dan perkiraan daya aman

\

\

209

Teknik Fondasi 1

ditunjukkan dalam Tabel 5.1. Nilai daya dukung ultimit dihitung dengan mengalikan daya dukung aman pada Tabel 5.1 sebanyak 3 kali. Tanah dengan konsistensi sangat lunak, penurunan fondasi yang terjadi biasanya besar.

Tabel 5.1 Hubungan nilai N, konsistensi tanah, dan perkiraan daya dukung aman untuk Jondasi pada tanah lempung (Terzaghi dan Peck, 1948)

Konsistensi

Sangat l unak Lunak Sedang Kaku Sangat kaku Keras

5.2.3

N

0-2 2- 4 4- 8 8 - 15 15 - 30 30

Daya dukung aman (q5) untuk fondasi (kg/cm2) Bujur sangkar

Memanjang

0,00- 0,30 0,30- 0,60 0,60- 1,20 1,20- 2,40 2,40- 4,80 4,80

0,00- 0,22 0,22-0,45 0,45-0,90 0,90- 1,80 1 ,80-3,60 3,60

Fondasi pada Lanau dan Loess

Jenis tanah antara pasir dan lempung adalah lanau dan loess. Informasi awal sifat-sifat tek nis lanau dapat diperoleh dari pengujian SPT. Jika nilai N < 10, lanau akan berupa loess. Jika N > 10, lanau dalam kondisi kepadatan sedang atau padat. Loess merupakan tanah yang tidak baik untuk mendukung fondasi bangunan. Lanau, pada kondisi alamnya, sering dijumpai dalam kondisi longgar atau tak padat, sehingga jika fondasi diletakkan di atasnya akan mengalami penurunan yang besar. Beban yang kecil, asalkan tidak merubah susunan tanah lanaunya, dapat tidak mengakibatkan penurunan yang besar. Daya dukung diizinkan tanah lanau yang berbentuk tepung batu dapat diperoleh de ngan prosedur yang sama seperti memperoleh daya dukung tanah pasir. Sedang untuk tanah lanau plastis, prosedurnya sama seperti tanah lempung. Hitungan daya dukung dilakukan dengan memasukkan nilai-nilai kuat geser tanah yang diperoleh dari pengujian triaksial pada contoh tak terganggu. Kecepatan penerapan beban harus sedemikian rupa, sehingga kecepatan berkurangnya air pori sama seperti kecepatan air pori di lapangan. Jika kemampuan meloloskan air tanah lanau relatif kecil dan kecepatan pembebanan cepat, pengujian triaksial pada kondisi terkonsolidasi-tanpa drainase (consolidated undrained) lebih cocok. Sebaliknya, jika tanah lanau mudah meloloskan air, pengujian triaksial pada kondisi terkonsolidasi-dengan drainase (consolidated drained) lebih cocok. Pada tanah lanau murni, jika pembebanan berlangsung lambat, pembebanan dapat mempengaruhi pengurangan kadar air, yang kemudian dapat menambah kuat geser tanah. Untuk ini, dalam hitungan daya dukung dapat digunakan parameter kuat geser tegangan efektif. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya penurunan fon dasi pada tanah lanau, adalah dengan mengadakan pengujian konsolidasi. lnformasi yang bermanfaat dapat pula diperoleh dari pengujian beban pela't (plate load test) yang dianalisis dengan teliti. Loess tidak tepat diklasifikasikan sebagai tanah tak kohesif. Namun, loess adalah lapisan yang tak padat dari lanau yang tak berkohesi yang sedikit mempunyai rekatan dengan

210

Pertimbangan-pertimbangan dalam perancangan fondasi

kandungan lempung yang rendah. Penurunan fondasi dapat dilakukan dengan mengada kan pengujian konsolidasi, yaitu dari interpretasi grafik e - log p'. Bangunan statis yang ter letak pada tanah loess sebaiknya dirancang dengan menempatkan dasar fondasi agak dalam agar tambahan tekanannya tak begitu besar, misalnya dibuat dengan sistem fondasi mengapung lfloatingfoundation). 5.2.4

Fondasi pada Tanah Organik

Jika tanah fondasi mengandung banyak bahan organik, tanah tersebut harus tidak digunakan untuk mendukung bangunan. Jika terdapat keragu-raguan, kandungan bahan organik harus diuji di laboratorium. Tanah dengan kandungan bahan organik yang tinggi bila digunakan untuk mendukung beban fondasi akan menghasilkan penurunan yang besar. 5.2.5

Fondasi pada Tanah

c

dan cp

Jenis tanah yang mempunyai kedua komponen kuat geser tanah c dan
Fondasi pada Tanah Timbunan

Tanah antara lempung plastis sampai pasir dan kerikil telah banyak digunakan sebagai tanah timbunan untuk mendukung beban bangunan. Daya dukung tanah timbunan ber gantung pada macam tanah dan derajat kepadatannya. Tanah pasir dan kerikil merupakan tanah yang baik untuk mendukung bangunan, sedang tanah lempung yang dipadatkan sembarangan akan mempunyai daya dukung yang sangat rendah. Daya dukung timbunan yang dipadatkan ditentukan sebelum atau sesudah peletakan timbunannya. Bila daya dukung ditentukan sebelum peletakan tanah timbunan, tanah yang akan di timbunkan dipadatkan hingga 90-100% berat volume kering maksimum dengan alat pe ngujian Proktor atau Proktor dimodifikasi. Jika tanahnya kohesif, contoh tanah yang mem punyai derajat kepadatan yang dikehendaki, diuji untuk ditentukan nilai c dan


211

Fondasi pada Batu

Hampir semua jenis batu dapat mendukung beban bangunan dengan baik, karena mempu nyai kuat desak yang tinggi. Namun, jika batuan berupa batu berkapur yang berlubang lubang dan banyak retakan, atau batu yang banyak mengandung bidang-bidang patahan, retakan, dan pecahan akan membahayakan stabilitas bangunan.

6

FONDASI TELAPAK TERPISAH DAN FONDASI MEMANJANG 6.1 Pendahuluan

Fondasi telapak terpisah, umumnya, digunakan untuk mendukung sebuah kolom, sedang fondasi memanjang digunakan untuk mendukung dinding memanjang. Kedua jenis fon dasi tersebut telah banyak dipakai, karena selain ekonomis juga pelaksanaannya mudah dan tidak memerlukan peralatan khusus. Pada perancangan, biasanya beban-beban kolom dianggap sebagai beban titik dan beban dinding dianggap sebagai beban garis per satuan panjang. G ambar 6.1 menyajikan contoh bentuk-bentuk fondasi yang umum dipakai.

Tulangan

lffi'jJ lml

(a)

(b)

Gambar 6.1 Contoh bentuk-bentuk fondasi (a) Fondasi memanjang (b) Fondasi telapak terpisah

Teknik Fondasi 1

213

6.2. Perancangan

6.2.1

Daya Dukung Diizinkan

Hitungan daya dukung dan penurunan fondasi telapak terpisah dan fondasi memanjang yang diperlukan untuk penentuan daya dukung diizinkan (qa) dilakukan seperti yang telah dipelajari dalam Bab 3 dan Bab 4. Pertimbangan-pertimbangan dalam perancangan fondasi menurut jenis tanah dapat dilihat pada Bab 5. 6.2.2

Perancangan Struktural

Perancangan struktur fondasi didasarkan pada momen-momen dan tegangan geser yang terjadi akibat tekanan-sentuh antara dasar fondasi dan tanah. Oleh karena itu, besar distri busi tekanan sentuh pada dasar fondasi harus diketahui. Dalam analisis, dianggap bahwa fondasi sangat kaku dan tekanan fondasi didistribusikan secara linier pada dasar fondasi. Jika resultan beban berimpit dengan pusat berat luasan fondasi, tekanan pada dasar fon dasi dapat dianggap disebarkan sama ke seluruh luasan fondasi. Pada kondisi ini, tekanan yang terjadi pada dasar fondasi adalah q

p

(6. 1 )

A

dengan

tekanan sentuh (tekanan pada dasar fondasi). beban vertikal. A Iuas dasar fondasi. Jika resultan beban-beban eksentris dan terdapat momen lentur yang harus didukung fondasinya, momen-momen tersebut dapat digantikan dengan beban vertikal yang titik tangkap gayanya pada jarak e dari pusat berat fondasi (Gambar 6.2), dengan Momen M e = Beban vertikal P Bila beban eksentris 2 arah, tekanan pada dasar fondasi dihitung dengan persamaan: M Y M x p x o = 6.2) q

P

q

dengan

- ±

A

IX

±

y

y

I

0

(

tekanan sentuh, yaitu tekanan yang terjadi pada kontak antara dasar fondasi dan tanah dasar pada titik (x0, y0). P jumlah beban vertikal. A luas dasar fondasi. Mx, My = berturut-turut, momen terhadap sumbu-x dan sumbu-y. Ix, Iy = berturut-turut m omen inersia terhadap sumbu-x dan sum bu-y. q

=

=

=

214

Fondasi telapak terpisah dan fondasi memanjang

y

.. I

-- X

I p

(b) Gambar 6.2 Fondasi telapak dibebani momen penggulingan (a) Beban momen (b) Beban momen digantikan dengan beban eksentris

Pada Persamaan (6.2), titik perpotongan sumbu-x dan y, dibuat berimpit dengan pusat berat luasan fondasinya. Untuk fondasi yang berbentuk empat persegi panjang, Persa maan (6.2), dapat diubah menjadi: q =

� A

[

1

±

6e 1 L

±

6e b B

J

(6.3)

dengan ex = e1 dan ey = eb berturut-turut adalah eksentrisitas searah L dan B, dengan L dan B berturut-turut adalah panjang dan lebar fondasi. Hitungan distribusi tekanan pada dasar fondasi dapat pula dilakukan dengan menggunakan grafik pada Gambar 6.3 (Teng, 1962). Jika beban eksentris hanya pada arah sumbu-x saja dan ex � L/6, Persamaan (6.3) men jadi q =

p

A

[

1 ±

6e

T

J

;

untuk ( ex � L/6)

(6.4)

dengan ex adalah eksentrisitas searah sumbu-x (lihat Gambar 6.2). Jika resultan beban P dan momen M terletak pada ex > L/6, q dari Persamaan (6.4) menjadi negatif, atau gaya tarik terjadi pada dasar fondasinya. Tetapi, dalam kenyataan, tegangan tarik tak dapat berkembang dan tekanan tanah yang terjadi akan seperti pada Gambar 6.4.

215

Teknik Fondasi 1

0,5

·u; Cl! "C c .E 'Cl! .c Q) ...J ';:::

Cl! .c �

.£:

�

Cl! Q) tll tll Cl!

�

·.::: 'E Q) tll .::.:. Q) 11 CQ -:z, Q)

:§ z

.��-L��-L�-L�LU�Lll-LJ 0 0,3 0,5 0,4 -

Catatan:

Nilai elL = eksentrisitas searah panjang/Panjang fondasi

(1) Kurva penuh adalah nilai K. (2) Tekanan maksimum q...., � KPIBL (P � beban titik)

1

_ m'l.m,.

�

8

.

�L:

....

-

ei:fC.::

_

t=-��

_

�

Kasus n

. mo1

= KP/BL

x dan y dari grafik

8

L_

G

L L _J

�

4H ::.__t_

r-elf

Kasus iV

'f,mo• = �

Gambar 6.3 Hitungan tekanan maksimum pada dasar fondasi untuk fondasi empat persegi panjang (dari Teng,

1 962).

216


X

8

k---p--xU2 - e

ex >

---

Tidak ada tekanan antara fondasi dan tanah.

1

I

U6

R Gambar 6.4 Distribusi tekanan pada dasar fondasi bila ex > U6.

Dari persamaan keseimbangan arah vertikal, p =

atau

qma ksB

(6.5)

2

q mak s =

dan

x

2P

(6.6) (6. 7a) (6.7b)

Bx

x / 3 = (L/ 2 - e)

x = 3( L /2 - e)

Diperoleh, tekanan pada dasar fondasi maksimum: 4P q maks = 3 ( L - e ) 2 B

(6.8) dengan tekanan dasar fondasi maksimum pada tanah di salah satu sisi fondasinya. Besar penurunan sangat penting dipertimbangkan hila fondasi terletak pada tanah pasir dan mengalami pembebanan eksentris. Jika kemiringan fondasi berlebihan, dapat menye babkan eksentrisitas menjadi bertambah, dengan demikian menambah yang diikuti oleh luluhnya tanah di tepi fondasi, sehingga dapat mengakibatkan kerusakan bangunan. Oleh karena itu, sering disyaratkan X

qmaks

qmaks

q ::; q a .

217

Teknik Fondasi 1

B Resultan gaya aksial dan momen dibuat berimpit dengan pusat luasan fondasi.

U2

! L

I

Gambar 6.5 Bentuk fondasi untuk mengusahakan resultan gaya aksial dan momen lentur pada pusat fondasi.

Untuk hehan eksentris yang diakihatkan oleh momen lentur, kolom-kolom dapat dile takkan seperti pada Gambar 6.5. Dengan cara ini resultan dari gaya aksial dan momen len tur akan herada pada pusat fondasinya. 6.2.3

Langkah-langkah Perancangan Fondasi

Jika fondasi terletak pada tanah pasir dan tanah lempung, Peck dkk. (1953) menyarankan perancangan sehagai herikut: (1) Untuk fondasi pada tanah pasir, hila kriteria penurunan lehih menentukan hesar nilai qw hehan-hehannya didasarkan pada jumlah dari hehan mati secara penuh, ditamhah tekanan akihat hesarnya herat fondasi, dikurangi tekanan terhagi rata di sekitarnya (Dft), dan ditamhah hehan hidup termasuk hehan angin, salju (hila ada). Behan hidup harus diperhitungkan, karena penurunan fondasi pada tanah pasir terjadi segera se sudah hehan hekerja. Tetapi, hehan hidup tak holeh diestimasi terlalu herlehihan, karena dengan hehan ini estimasi penurunan tak seragam mungkin menjadi terlalu hesar. (2) Perancangan fondasi pada tanah lempung harus diheri faktor aman 3 terhadap kerun tuhan daya dukung. Pada nilai faktor aman tersehut, tekanan pada tanah lempung di hawah fondasi diperkirakan tidak akan mengakihatkan penurunan tak seragam mele hihi 3 I 4" di antara fondasi-fondasi yang herdekatan, dengan syarat jarak fondasi-fon dasinya sedemikian jauh sehingga tekanan fondasi ke tanah di hawahnya tidak saling

218

'v

Fondasi telapak terpisah dan fondasi menumjang

mempengaruhi satu sama lain. Syarat lain, di bawah lapisan tanah lempung tersebut tidak terdapat Iapisan yang lebih Iunak. Beban-beban pada fondasi yang diperhitung kan untuk menentukan ukuran fondasi sebaiknya didasarkan pada beban yang bekerja dalam waktu yang panjang, karena penurunan fondasi pada tanah Iempung tak ber tambah banyak dalam periode pendek. Beban-beban, seperti beban hidup akibat kom binasi beban yang tak meyakinkan, beban angin, beban salju, atau beban gempa sebaiknya tak diperhitungkan. Sebaliknya, faktor aman harus tak kurang dari 2 akibat pembebanan pada kondisi-kondisi yang berat dan kombinasi pembebanan yang diten tukan dari peraturan muatan. Dalam banyak ha!, penyebaran tekanan satu fondasi di dalam kelompok fondasi fondasi dipengaruhi oleh tekanan fondasi di dekatnya. Dalam kondisi ini, penurunan tak seragam mungkin berlebihan, kecuali jika tanahnya berupa Iempung kaku atau Iempung keras. Oleh karena itu, penyelidikan penurunan untuk seluruh fondasi, sebaiknya, selalu dilakukan pada penentuan qa Pada prinsipnya, Iangkah-Iangkah perimcangan fondasi bangunan secara umum dapat dilakukan menurut cara berikut: (1) Menyiapkan denah dasar bangunan yang memperlihatkan Ietak-letak kolom, dinding, dan letak beban-beban di mana terdapat ruang khusus, seperti ruang mesin yang dapat menimbulkan getaran yang kuat. Selain itu, harus diketahui pula besar beban mati, beban hidup, dan momen Ientur pada tiap-tiap kolom dan dinding. (2) Menghitung daya dukung yang didasarkan pada karakteristik tanah dasar yang diperoleh dari penyelidikan tanah. Dari sini, kemudian dihitung kemungkinan nilai daya dukung yang diizinkan pada berbagai kedalaman, dengan memperhatikan faktor aman terhadap keruntuhan daya dukung yang sesuai, dan penurunan yang terjadi harus tidak berlebihan. (3) Menentukan kedalaman, tipe, dan dimensi fondasinya. Ha! ini dilakukan dengan jalan memilih kedalaman minimum yang memenuhi syarat keamanan terhadap daya dukung tanah yang telah dihitung. Kedalaman minimum harus diperhatikan terhadap erosi permukaan tanah, pengaruh perubahan iklim, dan perubahan kadar air. Bila tanah yang lebih besar daya dukungnya berada dekat dengan kedalaman minimum yang dibutuhkan tersebut, dipertimbangkan untuk meletakkan dasar fondasi Iebih dalam yang daya dukung tanahnya Iebih besar. Karena dengan peletakan dasar fondasi yang sedikit lebih dalam akan mengurangi dimensi fondasi, dengan demikian dapat meng hemat biaya pembuatan pelat betonnya. Namun, ha! tersebut tak berlaku jika tanah Iebih bawah berupa pasir yang terendam air tanah. (4) Dengan nilai daya dukung diizinkan yang diperoleh, dihitung besar penurunan total dan beda penurunan antara kolom satu dengan yang lain, Jika penurunannya terlalu besar, nilai daya dukung diizinkan harus dikurangi. Jika sampai kedalaman yang dang kal fondasi masih juga tidak memenuhi syarat daya dukung dan penurunan, dapat digunakan fondasi tiang atau fondasi sumuran. (5) Dengan dimensi dan kedalaman fondasi yang telah diperoleh, dilakukan hitungan pe rancangan struktur fondasi (pelat fondasi). Yaitu, dengan menghitung gaya lintang dan momen lentur serta kebutuhan tulang betonnya.

219

Teknik Fondasi 1 6.3 K edal aman Fondasi

Kedalaman fondasi harus sedemikian rupa, sehingga stabilitas fondasi terpenuhi. Untuk itu, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan: (1) Fondasi harus diletakkan lebih bawah daripada dasar lapisan tanah organik, dasar bekas ternpat pembuangan sampah dan tanah jelek lainnya. Jika tanah jelek tebal, peng galian tanah tersebut harus dilakukan dan menggantinya dengan beton tak bertulang (Gambar 6.6a), atau menggantinya dengan tanah pasir bercampur kerikil yang dipadat kan. Luas timbunan harus cukup dapat menyebarkan bebannya ke tanah kuat (Gambar 6.6b).

Tanah per- --r--:,. .. ,_, .,."' ...,..,. --1 mukaan atau tanah · berdaya du : ·.-· ' -� : . 4 kung rendah •

• •

. . .. . . . . .. : :.� .•

•

•• o • • .

' (a)

·�

f

----

Tanah anorganik berdaya dukung tinggi

r'V"'"' '

1

1

Seton tak : ' : :.i V bertulang

s

p'\, 'I

t

I

r-

\.

:1' \�Yf

'V/

r

(b)

Tanah per mukaan a tau tanah berdaya du kung rendah

Pasir atau pasir bercampur kerikil dipadatkan.

;o-\\lp

Unt uk fondasi pada batu: h :o; s

Tanah: h :o; s/2

'

I (C)

Gambar 6 .6 Kedalaman minimum dasar fondasi. (a) Penggantian tanah dasar dengan be ton tak bertulang. (b) Penggantian tanah dasar dengan campuran pasir dan kerikil. (c) Perbedaan elevasi antara 2 fondasi berdekatan agar tak terjadi tumpang tindih tekanan.

Dasar fondasi harus diletakkan pada lapisan yang tak dipengaruhi kembang susut tanah akibat pengaruh cuaca. (3) Walaupun tanah fondasi kuat, dasar fondasi sebaiknya tidak terletak di permukaan tanah, karena pertimbangan erosi dan penurunan. (4) Jarak dan beda elevasi antara dasar fondasi yang satu dengan yang lainnya harus sedemikian besar sehingga tak terdapat pengaruh tumpang-tindihnya tekanan. Untuk ini, selisih elevasi maksimum dasar fondasi yang satu dengan lainnya diusahakan se tengah atau sama dengan jarak antara dua fondasi. Dengan cara ini, selain untuk meng hindari tumpang tindihnya tekanan, juga untuk mencegah gangguan tanah di bawah (2)

220


dasar fondasi yang letaknya lebih tinggi akibat penggalian tanah untuk fondasi yang letaknya lebih rendah (Gambar 6.6c). Dalam praktek, sebaiknya fondasi yang lebih rendah dibangun lebih dulu. 6.4 Pemilihan Dimensi Fondasi

Ukuran dan kedalaman fondasi yang ditentukan dari daya dukung diizinkan dipertim bangkan terhadap penurunan toleransi. Bila ternyata hasil hitungan daya dukung ultimit yang dibagi faktor aman mengakibatkan penurunan yang berlebihan, dimensi fondasi diubah sampai besar penurunan memenuhi syarat. Banyak perancang bermaksud mem perkecil penurunan tak seragam akibat bervariasinya beban hidup dengan mengambil pro porsi ukuran fondasi sedemikian hingga seluruh fondasi akan mempunyai tekanan dukung yang sama akibat beban pelayanan (service load). Beban pelayanan adalah beban nyata yang diharapkan bekerja pada fondasi selama pelayanan normal bangunannya. Dalam bangunan-bangunan umum, beban ini diambil sebesar beban mati ditambah setengah dari beban hidup. Persentase beban hidup yang lebih besar harus diberikan untuk ruang gudang dan lantai-lantai tern pat penyimpanan yang lain. Pada tekanan yang sama, penurunan fondasi dengan bentuk yang sama tapi dengan ukuran yang berbeda akan bertambah jika lebar fondasi bertambah. Jika fondasi-fondasi yang mendukung bangunan mempunyai ukuran yang sangat berbeda, penurunan tak seragam akibat dari hal ini akan semakin nyata. Untuk kondisi tersebut, Terzaghi dan Peck (1948) menyarankan untuk menghitung tekanan pada dasar fondasi lebih saksama. Untuk tanah dasar yang berupa pasir, penurunan tak seragam dapat direduksi dengan me ngurangi ukuran fondasi-fondasi yang terkecil. Karena, walaupun ukurannya direduksi, faktor aman terhadap keruntuhan daya dukung diperkirakan masih mencukupi. Namun, cara demikian tidak berlaku untuk tanah fondasi yang berupa lempung. Karena, oleh pe ngurangan dimensi fondasi-fondasi terkecilnya, faktor aman terhadap daya dukung akan kurang dari 3. Jadi, ha! ini akan mengakibatkan persyaratan terhadap stabilitas daya dukung tidak dipenuhi. Untuk itu, pengurangan penurunan tak seragam pada tanah lem pung hanya dilakukan dengan menambah ukuran fondasi yang terbesar. 6.5 Pengontrolan selama Pelaksanaan

Fondasi-fondasi dirancang dengan menganggap bahwa tanah di dasar fondasi akan mendekati kondisi yang sama seperti contoh tanah yang diambil dari pekerjaan pengebor an atau dari pengujian beban yang dikerjakan. Jika tanah mengandung lensa-lensa tanah lunak yang tak terdeteksi oleh pengeboran, atau jika tanah menjadi rusak kondisinya akibat penggalian tanah fondasi, penurunan akan menjadi lebih besar dari yang diperhitungkan. Untuk menghindari risiko ini, Terzaghi dan Peck (1948) menyarankan untuk mengadakan pengujian penetrasi sederhana di setiap fondasi sesudah penggalian selesai. Jika terdapat bagian yang diperkirakan mengakibatkan penurunan yang besar, perlu diadakan peran cangan ulang. Pertimbangannya, ha! ini lebih ekonomis daripada bila perbaikan fondasi diadakan setelah pembangunan struktur telah selesai. Penggalian tanah fondasi harus dilaksanakan secara kering selama periode pelaksanaan, karena air dapat menganggu tanah dasar fondasi. Jika tanah berupa lempung, genangan air cenderung melunakkan permukaan galian dan dapat mengakibatkan penambahan penu runan fondasi. Lagi pula, kondisi tanah di bawah muka air tak dapat diperiksa secara lang sung. Penggalian di dalam air sangat mahal dan merusakkan struktur tanah. Pengecoran

221

Teknik Fondasi 1

beton di bawah air mengurangi mutu beton. Bila hal demikian tak dapat dihindari, harus dilakukan sistem pemompaan yang baik. g

6.6 Hubun an Kolom dan Fondasi

Dalam praktek, kadang-kadang diinginkan untuk memberi kebebasan ujung kolom bawah berotasi terhadap permukaan atas fondasi. tau, ujung bawah kolom dibuat terjepit pada fondasinya. Hal-hal tersebut penting diperhatikan terutama bila kolom menderita momen atau pembebanan eksentris. Jika ujung bawah kolom dipengaruhi oleh momen lentur, hubungan antara kolom dan fondasi harus cukup kuat untuk mentransfer tegangan tegangan yang timbul. Jika kolom terbuat dari beton bertulang, agar kolom terjepit pada fondasi, dibutuhkan tulangan-tulangan yang menerus dari kolom sampai ke tubuh fon dasinya. Untuk kolom baja, antara kolom dan fondasi dapat dihubungkan dengan mEmg gunakan baut-baut yang kuat (Gambar 6.7). Dengan tanpa memperhatikan faktor kekuatan hubungan antara kolom dan fondasi, gerakan kolom akibat momen akan berakibat tekanan fondasi pada tanah tidak simetri. Umumnya, distribusi tekanan fondasi pada tanah secara pendekatan dianggap linier, walaupun kenyataannya tidak demikian. Jika fondasi pada pasir mempunyai lebar yang kecil dan sangat dangkal, fondasi akan mudah beroi:asi akibat tanah di tepi fondasi me nyisih ke luar. Jika fondasi terletak pada kedalaman yang besar, pasir akan dipengaruhi oleh tekanan keliling (confining pressure) yang besar akibat berat tanah di atasnya. Karena itu, bahaya rotasi fondasi menjadi berkurang. Untuk fondasi dengan lebar kecil yang dangkal dan terletak pada pasir, sebaiknya fondasi tidak dirancang untuk menjepit kolom. Sebaliknya, jika fondasi terletak pada tanah kohesif, tanah ini mampu menahan tegang an terkonsentrasi pada tepi fondasi. Karena sebagian besar penurunan fondasi pada tanah lempung adalah akibat penurunan konsolidasi, momen lentur yang terjadi hanya sesaat tidak akan mengakibatkan penurunan yang berarti. A

. • •

· :• .

.

�(l'· .. .

.

�------·

�

Kolom beton

Kolom baja

.. ..

----�

Tulang an

- � ---

(a) Kolom beton

Tumpuan

(b) Kolom baja Gambar 6.7 Hubungan antara kolom dan fondasi.

Contoh soal 6.1 :

x

Bangunan bertingkat yang dilengkapi ruang bawah tanah berukuran 1 0 m 3 0 m akan dibangun di atas tanah pasir. Perancangan fondasi bangunan tersebut dipertimbangkan

222


Tahanan kerucut qc (kg/cm2) 1 00 200

0 0

2,5

Y2

c =0 cp' = 35° = 1 ,65 um•

Pasir sedang 6,0

t ��

"!

cp' = 35° Y3 = 1 ,80 um•

Y4

\k

Pasir sedang

9,75

= 1 ,70 Um•

Pasir tak pad at 1 1 , 75

Pasir sangat padat

� h-

___,.....,.,._ ..

0,7 m I

-'

_ _

0,7 m

� �

>� �r

(b) Data pengujian penetrasi kerucut statis.

(a) Penampang bangunan

e = 0,2 m

:

�

Fondasi memanjang lebar 1 ,4 m

111 1 12 1

82 = 1 ,6 m

Gambar C6. 1

1 ,6 m

x

1 ,6 m

'i ____V_,

� (c) Pembebanan dan dimensi fondasi.

Fondasi bujursangkar

223

Teknik Fondasi 1

dapat diwakili oleh potongan penampang bangunan pada Gambar C6.1. Dasar fondasi ter letak pada kedalaman 2,5 m dari permukaan tanah. Beban-beban dinding P1 dan P3 sebesar 35 t/m' , sedang beban kolom P2 sebesar 100 t. Beban-beban tersebut sudah termasuk beban-bebah lantai, tanah di atas pelat fondasi dan beban struktur. Garis kerja resultan beban-beban dinding P1 dan P3 eksentris, dengan e 20 cm, ke arah dalam bangunan. Dari beberapa pengujian kerucut statis yang dilakukan pada lokasi bangunan tersebut, kondisi tanah dasar dapat diwakili oleh hasil pengujian yang ditunjukkan pada Gambar C6.1b. Data berat volume tanah menurut kedalaman adalah sebagai berikut: 3 (1) Dari 0-2,5 m: y1 1 ,65 t/m 3 (2) Dari 2,5-6 m: y2 1,65 t/m 3 (3) Dari 6-9,75 m: y3 = 1,8 t/m (4) Dari 9,75-1 1,75 m: y4 1,7 t/m3 Sudut gesek dalam tanah efektif q) di bawah dasar fondasi rata-rata adalah 35° dan c = 0. Muka air tanah sangat dalam. Hitung dimensi fondasi yang memenuhi syarat faktor aman terhadap daya dukung dan penurunan (disyaratkan penurunan maksimum 40 mm dan 8/L< 1 /300). Dalam hitungan daya dukung gunakan persamaan Meyerhof (1963) . =

=

=

=

Pen yelesaian: (a} Hitungan dimensi fondasi dan daya dukung

Persamaan daya dukung aman:

(a) Persamaan daya dukung ultimit neto: q un

= q u - Dfy

(b)

Dalam kasus ini, kedalaman dasar fondasi yang diperhitungkan dalam hitungan daya dukung adalah D' (Gambar C6.1a). Karena itu, persamaan umum daya dukung fondasi memanjang menjadi q u = eN c + D'yN + 0,5 B yNy q

Dengan memperhatikan faktor kedalaman dan bentuk fondasi, maka q u = s c d c cNc + s d D 'yN + s ydy 0,5 B yNy q q q

(c)

(Karena beban vertikal, ic = iq iy = 1) Substitusi Persamaan (c) ke Persamaan ( a) dan (b), diperoleh persamaan daya dukung aman: =


224

Untuk fondasi pada tanah pasir, dengan c = 0 dan

= 35°,

maka

1 q s = - ( s d D'yN + s d 0,5 ByN - D1y) + D1y q y y y F q q

Diketahui

'

= 35°,

dari Gambar 3.12, diperoleh:

dan Ny(m) = Nq(bs ) = 43 dan N)'(bs) =

Nq(m ) = 33

48

60

(a.l) Untuk fondasi P2 (dibuat berbentuk bujur sangkar)

Faktor-faktor bentuk dan kedalaman fondasi untuk fondasi empat persegi panjang yang disarankan Meyerhof (1963):

( (

B Nq ( bs) s = 1+L -1 q N (m) q B Ny (b s) -1 s = 1+y L N ( m) y --

Karena B = L, maka B I L = 1 .

J J

= 1+1

(

43

(

33

-1

60 = 1+1 --1 48

)

)

= 1, 3 = 1,25

D'

d = d = 1 + 0,1 - t g (45° +

y

B2

0,5 0,1 = 1 + 0,1 -tg (45° + 35°/2) = 1 + B2 B2 100

X

[ ( B-; J

3 1,3 X 1 + 1

B 2 X 1,65

X

0,1

48 - ( 2,5

X

X 0,5 X

1,65 )

Diperoleh, 100 1,18 + 16,56 B 2 2 = 16,19 + B2 B2

J

1,65

X 33

+ ( 2,5

X

+ 1,25

1,65 )

X

(

1+

0,1 B-;

J J X

0, 5

Dengan cara coba-coba dan dengan sedikit dilebihkan, diperoleh B2 = 1,6 m Jadi, ukuran fondasi kolom P2 adalah 1,6 m 1,6 m. (a.2) Untuk fondasi memanjang P1 dan P3 e = 0,2

x

Diketahui beban eksentris dengan m. Bila resultan beban diletakkan pada pusat fon dasi, berlaku persarnaan daya dukung dengan beban vertikal dan terpusat. Oleh karena itu,

225

Teknik Fondasi 1

/ lebar fondasi yang digunakan dalam hitungan daya dukung adalah lebar fondasi sebenarnya (B). Untuk f6ndasi memanjang, sq = sy = 1 0,1 d = d = 1+q y B3 1 q = - (d D ' yN + d 0,5ByN - D y) + D y f f q y y s F q 35 1 [( 0,1 ( 0,1B - = - 1 + - x 0,5 x 1,65 x 33 + 1 + - x 0,5 x B 3 x 1,65 x 48 - (2,5 x 1,65) B3 3 B 3 J J 3J + ( 2,5 1,65) 2,24 + 13,31 B 35 = 13,09 + 3 B3 B3 13,31 B23 + 13,09 B 3 - 32,76 = 0 Diperoleh, B3 1,2 m Luasan fondasi dibuat simetris terhadap resultan beban. Jadi, tekanan pada dasar fon dasi per meter panjang terbagi rata sebesar 35/(1,2 1) = 29,2 t/m' . X

=

x

(b) Hitungan tambahan tegangan vertikal (b.1) Tambahan tegangan vertikal (L'la2) di bawah pusat fondasi P1

Fondasi P1 dan P3: qn = 29,2- (2,5 1,65) = 25,1 t/m2 100 - (2,5 x 1,65). 34,94 tlm 2 Fondasi P2: qn = 1,6 2 Hitungan faktor pengaruh untuk fondasi memanjang dan fondasi bujur sangkar diper oleh dari Gambar 4.6, dengan z = kedalaman lapisan yang dihitung dari dasar fondasi, dan jarak horizontal dari pusat ke pusat luasan fondasi. Tabel C6.1d memperlihatkan jumlah tambahan tegangan (L'lcr2) di bawah fondasi P1 oleh pengaruh bebannya sendiri dan beban-beban fondasi P2 dan P3. L'lcr2 di bawah �usat fondasi P1 oleh pengaruh beban fondasi P1 (B1 = 1,2 m, x

x

=

=

Tabel C6.1a

qn

Kedalaman

(m) 4,25 7,875 10,75

= 25,1 t/m ) z

z/B1 (m) 1,75 1,46 5,375 4,48 8,25 6,88

X

x! B1

0 0 0

0 0 0

(m)

L'lcrz/ qn Gb.4.6a

0,4 0,15 0,09

L'l

crz (t/m2) 10,04 3,77 3,26

Fondasi telapak terpisah dan Jondasi memanjang

226

/ Tabel C6.1b L\a2 di bawah pusat fondasi P1 oleh pengaruh beban fondasi P2 (B2 = 1 ,6 m, 2 q n = 34,94 t/m ) z

Kedalaman

(m)

z / B2

4,25 7,875 10,75

1,75 5,375 8,25

X

(m)

(m) 1,10 3,36 5,16

5 5 5

x/B2

L\azl qn Gb. 4.6b

L\ a '2 (t/ m )

3,13 3,13 3,13

0,001 0,008 0,008

0,035 0,28 0,28

Tabel C6.1c L\cr2 di bawah .f_ usat fondasi P1 oleh pengaruh beban fondasi P3 (B3 = 1 ,2

qn

=

25,1 t/m )

Kedalaman

(m) 4,25 7,875 10,75

z (m)

z / B3

1,75 5,375 8,25

1,46 4,48 6,88

X

(m) 10 10 10

x! B 3

L\azl qn Gb. 4.6a

8,3 8,3 8,3

0 0 0

m,

L\az (t/m2) 0 0 0

Tabel C6.1d Tambahan tegangan vertikal di bawah pusat fondasi P1 akibat pengaruh

beban-beban fondasi P1, P2, P3.

2 L'icr2 (t/m )

Kedalaman (m) 4,25 7,875 10,75

10,04 3,77 2,26

+ +

+

0,035 + 0 = 10,08 0,28 + 0 = 4,05 0,28 + 0 2,54 =

(b.2) Tambahan tegangan vertikal (L\cr2) di bawah pusat fondasi P2

L\cr2 di bawah pusat fondasi P2 akibat pengaruh beban fondasi P3 (B3 = 1,2 m, q n t/m2) sama dengan L\cr2 akibat pengaruh beban fondasi P1, karena jarak antara kedua dinding terhadap kolom P2 sama (x = 5 m). Tabel C6.2c memperlihatkan jumlah tambahan tegangan (L\cr2) di bawah fondasi P 2 oleh pengaruh bebannya sendiri dan beban-beban fondasi P 1 dan P3 . =

Tabel C6.2a L\a2 di bawah.f, usat fondasi P2 oleh pengaruh beban fondasi P1 (B1 = 1 ,2 m,

qn

Kedalaman

(m) 4,25 7,875 10,75

=

25,1 t/m ) z

z/B1

(m) 1,75 5,375 8,25

X

x!B1

(m) 1,46 4,48 6,88

5 5 5

4,17 4,17 4,17

L'iazlqn Gb. 4.6a

L'iaz (t/m 2)

0,009 0,055 0,05

0,23 1,38 1,26

25,1

Teknik Fondasi 1 Tabel C6.2b

L\a2 di bawah p_usat fondasi qn = 34,94 t/m2)

Kedalaman (m) 4,25 7,875 10,75

Tabel C6.2c

227

P2 oleh pengaruh beban fondasi P2 (82

z (m)

z / B2

(m)

x / B2

!J.azl qn Gb. 4.6b

1,75 5,375 8,25

1,09 3,36 5,16

0 0 0

0 0 0

0,4 0,042 0,019

X

Tambahan tegangan vertikal di bawah pusat fondasi beban-beban fondasi P 1, P2,P3.

=

1,6 m,

!J.Gz

(t/m2) 13,98 1,47 0,66

P2 akibat pengaruh

1\az (t/ m2)

Kedalaman (m)

0,23 + 0,23 + 1 3,98 1 ,38 + 1 ,38 + 1,47 1,26 + 1,26 + 0,66

4,25 7,875 10,75

=

=

=

14,44 4,06 3,18

P3 Hitungannya sama dengan hitungan tambahan tegangan vertikal di bawah pusat fondasi P1, karena susunan fondasinya simetris terhadap P2. (b.3) Tambahan tegangan vertikal (!J.a2) di bawah pusat fondasi

(c) Hitungan penurunan

Karena tanah fondasi berupa pasir, penurunan totalnya hanya berupa penurunan-segera. Hitungan penurunan-segera akan dilakukan dengan cara De Beer dan Marten. Tabel C6.3a

Hitungan pen ur u na n fondasi P1 z

Po'

=

P3 S;

Lapis an (m)

(m)

qc ( t/m2)

(t/m2)

(t/m2)

!J.p

c

H (m )

(m)

2,5 -6 6,0 -9,75 9,75-1 1,75

4,25 7,875 10,75

1 200 1200 300

7,01 1 3,28 1 8,35

10,08 4,05 2,54

256,8 135,6 24,52

3,5 3,75 2

0,012 0,007 0,01

Hitungan penurunan fondasi Pv dapat dilihat pada Tabel C6.3a Sebagai contoh, pada lapisan 2,5-6 m: Jarak tengah-tengah lapisan dari dasar fondasi z = 4,25 m Po' = (2,5 1,65) + (4,25 x 1,65) 7,01 t/m2 1\p L\a2 1 0,08 t/m 2 (lihat Tabel C6.1d) x

=

=

=

228


C

q 1200 c 1, 5 X -� = 256, 8 1, 5 x ' 7, 01 Po H Po ' + t'lp 3, 5 l 01 + 10, 08 - ln n ' C 256, 8 7, 01 Po

=

S 1.

---

=

Penunman-segera s

=

fondasi P1

si

=

m

= 0,029

7,

--

=

P3,

=

0, 012

m

dengan

o , o12 + 0,007 + 0,01 =

mm

29

<

40

0

mm ( K! )

Tabel C6.3b Hitungan penurunan fondasi P2

z

q

Po'

4,25 7,875 10,75

1 200 1200 300

7,01 13,28 18,35

(m) (t/mc 2) (t/m2)

Lapisan

(m)

2 5 -6 6,0 -9,75 9,75 - 1 1,75 '·

t'lp 2) (t/m 14,44 4,06 3,18

c

H

S;

(m) (m)

256,8 135,6 24,52

3,5 3,75 2

0,015 0,007 0,013

Penurunan fondasi P2: s;

=

o,o15 + o,oo7 + o,o13 =

<

mm 35 mm 40 mm (OK! ) Dari hitungan di atas diperoleh penurunan maksimum 35 mm 40 mm. Besarnya beda penurunan akibat penurunan tak seragam antara fondasi P1 dan P2, atau antara P3 dan P2: = 8 = 35 - 29 = 6 mm Distorsi kaku, 8/L = 6/5000 = 1 /833< 1/300 (OK! ) Dari pertimbangan faktor aman aman terhadap daya dukung dan penurunan toleransi, dimensi dan kedalaman ketiga fondasi memenuhi syarat. Jadi, untuk dinding P1 dan P3, dipakai fondasi memanjang dengan lebar 1,2 m dan untuk kolom P2 dipakai fondasi bujur sangkar dengan lebar 1,6 m (liha t Gambar C6.1c). =

0,035

<

t.S

S i ( P ) - S i ( P1 ) 2

=

7

FONDASI TELAPAK GABUNGAN DAN FONDASI TELAPAK KANTILEVER 7.1 Pendahuluan

Jika dua kolom atau lebih letaknya terlalu dekat satu sama lain, lebih baik digunakan fon dasi telapak gabungan yang menggabungkan kolom-kolom tersebut menjadi satu fondasi tunggal. Beberapa alasan digunakannya fondasi telapak gabungan, antara lain: (1) Jika jarak kolom terlalu dekat satu sama lain, sehingga bila dipakai fondasi yang ter pisah sisi-sisinya akan berimpit. (2) Jika jarak kolom sedemikian dekat dengan batas tanah pemilikan, atau dibatasi oleh fondasi bangunan yang telah ada sebelump.ya. (3) Jika perancang bermaksud menanggulangi momen penggulingan yang terlalu besar pada fondasi. (4) Jika bangunan-bangunan, seperti: pilar jembatan, pilar akuaduk, terletak pada tanah ber daya dukung rendah, yang dengan demikian membutuhkan dasar fondasi yang lebar. Pelebaran luas fondasi dilakukan dengan menggabungkan pilar-pilar menjadi satu fon dasi. Fondasi telapak gabungan digunakan pula untuk mendukung beban-beban struktur yang tak begitu besar, namun tanahnya mudah mampat atau lunak, dan fondasi dipe ngaruhi momen penggulingan. Pada Gambar 7.1 diperlihatkan contoh gambar denah fon dasi yang menunjukkan penempatan fondasi-fondasi telapak gabungan dan beberapa jenis fondasi yang lain pada suatu bangunan, bila bangunan dibatasi oleh batas pemilikan. Keuntungan dari pemakaian fondasi gabungan antara lain dapat menghemat biaya penggalian dan pemotongan tulangan beton. Selain itu, dapat mencegah penurunan tak seragam yang berlebihan di antara kolom-kolom akibat adanya lensa-lensa tanah lunak dan oleh bentuk variasi lapisan tanah yang tak beraturan pada zona tertekan di bawah fon dasi. Dalam praktek, sangat jarang dijumpai penurunan yang benar-benar seragam pada fondasi-fondasi yang terpisah, walaupun tekanan pada dasar fondasi-fondasinya sama. Cara penggabungan fondasi-fondasi dapat dilakukan dengan beberapa cara, tergantung pada kondisi yang ada. Terdapat beberapa jenis fondasi telapak gabungan, yaitu fondasi telapak gabungan (combined footing), fondasi telapak kantilever (cantilever footing), atau fondasi telapak ikat (strap footing). Jika resultan beban-beban kolom pada fondasi telapak gabungan tidak berimpit dengan pusat pelat fondasinya, distribusi tekanan pada dasar fondasi men jadi tidak seragam. Akibatnya, dapat terjadi penurunan tak seragam . Hal ini dapat dihin dari dengan mengusahakan pusat berat luasan fondasi berimpit dengan resultan beban beban, dan pelat yang menggabungkan fondasi-fondasinya dibuat betul-betul kaku. Jika beda pembebanan pada kolom-kolomnya besar, kadang-kadang dipakai bentuk fon dasi trapesium agar distribusi tekanannya disebarkan merata sama atau seragam di dasar

Fondasi telapak gabu ngan dan fondasi telapak kantilever

230

fondasinya. Tetapi, pelaksanaan pekerjaan fondasi yang berbentuk trapesium relatif sulit. Lagi pula, kesulitan juga terjadi dalam pemilihan lebar fondasi untuk analisis daya du kungnya. Oleh karena itu, bentuk trapesium sering diganti dengan bentuk empat persegi panjang, dengan jalan memperpanjang lebar sisi fondasi pada bagian kolom yang me nerima beban lebih besar.

G

G

Fondasi rakit

G

0

G

0

G

0

Fondasi telapak terpisah

01 8

Fondasi gabungan �

0

�

g

Batas pemilikan Gambar 7.1 Contoh penggunaan beberapa jenis fondasi pada suatu bangunan. 7.2

Perancangan Fondasi Telapak Gabungan

Garis besar perancangan fondasi telapak gabungan, pada prinsipnya sama seperti peran cangan jenis fondasi telapak. Yaitu, meliputi penentuan besarnya beban-beban yang bekerja pada fondasi, penentuan daya dukung diizinkan, dan perancangan struktur fondasi. 7.2.1


Hitungan daya dukung dan penurunan fondasi telapak gabungan berbentuk empat per segi panjang dan kantilever yang diperlukan untuk penentuan daya dukung diizinkan (qa) dilakukan seperti yang telah dipelajari dalam Bab 3 clan Bab 4. Pertimbangan-pertimbang an dalam perancangan fondasi dilakukan dengan memperhatikan jenis tanah (lihat Bab 5). 7.2.2


Perancangan fondasi telapak gabungan dilakukan dengan anggapan-anggapan, sebagai berikut:

Teknik Fondasi 1

231

(1) Fondasi atau pelat fondasi dianggap sangat kaku. Oleh karena itu, pelengkungan fon dasi tak mempengaruhi penyebaran tekanannya. (2) Distribusi tekanan pada dasar fondasi disebarkan secara linier. G ambar 7.2a, menunjukkan denah kolom bangunan dengan kolom bagian luar terletak pada batas pemilikan. Dalam hal ini akan digunakan fondasi gabungan empat persegi pan jang yang menggabungkan kolom luar dan kolom bagian dalam. Pusat berat luasan fondasi dibuat berimpit dengan resultan bebannya. Oleh karena itu, tekanan pada dasar fondasi seragam. Panjang L diatur dengan memperpanjang sisi fondasi yang terletak di bagian dalam bangunan. Lebar fondasi (B) dihitung dengan membagi resultan beban vertikal de ngan panjang L yang dikalikan dengan daya dukung yang diizinkan, yaitu (7.1)

�

U2

¥

U2

I

1----!-+H {

r·

L r = fo

..

� . -

�r-- · - · -

...j

c: IV

�

E

Q) a. "' IV

I

.

j -$-

·

X

1ii

ID

(b)

(a)

Gambar 7.2 Perancangan fondasi telapak gabungan empat persegi panjang bila resultan beban dibuat ber impit dengan pusat berat /uasan fondasi.

Jika ruang bagian kanan dan kiri kolomnya terbatas, dapat digunakan fondasi telapak gabungan trapesium. Di sini, panjang L yang terbatas ditentukan lebih dulu, dan pusat berat luasan trapesium dibuat berimpit dengan garis kerja resultan beban-bebannya. Jika r adalah letak resultan bebannya terhadap sisi B2, menurut Gambar 7.2b, maka r =

pl

( L - a l ) + P2a 2 L.P

(7.2)

Fondasi telapak gabungan dan fondasi telapak kantilever

232

Bl clan B2 =

A

2: (� - 1)

c: )

(7.3)

- Bl

(7.4)

qmaks

qa clengan jarak garis kerja resultan P1 clan P2 terhaclap sisi B2. r Bv B2 = berturdt-turut lebar fonclasi, pacla sisi terpenclek clan terpanjang (lihat Gambar 7.3) . panjang pelat fonclasi. L luas trapesium. A berturut-turut jarak tepi pelat ke pusat kolom P1 clan P2. a v a2 tekanan clasar fonclasi pacla tanah. q claya dukung cliizinkan. qa Untuk fondasi gabungan empat persegi panjang, karena B1 = B2, maka B = A IL.

=-� ---�t L

I !______

rl--J

� fo

i

Pusat berat luasan fondasi

-t_tj-- - ---o¥- t-- -l·t-1 -- - - � 82 e

Gambar 7.3

r

Perancangan Fondasi telapak gabungan berbentuk trapesium.

Langkah-langkah perancangan untuk fondasi telapak gabungan berbentuk trapesium clapat clilakukan sebagai berikut: (1) Menyiapkan clenah clasar bangunan yang memperlihatkan letak-letak kolom, clincling, clan letak beban-beban cli mana terclapat ruang-ruang khusus, seperti tempat mesin yang berat clan kemungkinan menimbulkan getaran. Selain itu, harus cliketahui besar

233

Teknik Fondasi 1

beban mati, beban hidup, momen lentur pada tiap-tiap kolom dan dindingnya. Me milih susunan kolom-kolom yang membutuhkan struktur fondasi gabungan. (2) Pada dua kolom atau lebih yang membutuhkan struktur fondasi gabungan, dihitung jumlah total dari beban-beban kolomnya ("LP). (3) Tentukan lokasi resultan beban-beban. Jika pad a kolom-kolomnya terdapat momen len tur, pengaruh momen ini harus diperhitungkan terhadap resultan "LP-nya (lihat G ambar 7.3). (4) Estimasikan nilai daya dukung diizinkan (qa) menurut jenis tanah dasar fondasi. Untuk itu, nilai-nilai daya dukung aman dalam Tabel 3.7 dan dapat dijadikan pertimbangan. (5) Dicoba panjang pelat fondasi L dan hitung luas pelat fondasi yang diperlukan, dengan (7.5) A = "LPq a dengan A = luas fondasi dan qa = estimasi daya dukung diizinkan dari langkah (4). (6) Hitung lebar fondasi, B1 dan B2, dengan (7.6) B 1 = 2AL ( 3rL _ 1) dengan r adalah jarak resultan "LP terhadap sisi B2. B2 = ( 2AL ) - B 1 (7.7) dengan B1 = sisi trapesium pada bagian yang terbatas oleh batas pemilikan. B2 = sisi trapesium pada bagian dalam bangunan. Dalam Persamaan (7.6), bila r = L/3, maka B1 = 0. Pada kondisi ini, diperoleh fondasi berbentuk segitiga untuk memenuhi tekanan pada dasar fondasi yang seragam. Untuk itu, lebih baik jika panjang L ditambah ke arah sisi B2, bilamana r mendekati atau sama dengan L/3. (7) Cek daya dukung diizinkan yang diestimasikan pada langkah (4) di atas dengan daya dukung yang diizinkan (qa) yang didasarkan pada dimensi fondasi yang ditemukan pada langkah (6). Nilai qa yang diestimasikan harus lebih kecil daripada qa yang dihi tung pada langkah (7). Pada hitungan cara ini, karena resultan beban dibuat berimpit dengan pusat berat luasan fondasi, tekanan pada dasar fondasi seragam, yaitu sama dengan qa. Kemudian lakukan langkah (12), (13), dan (14). Jika resultan beban tidak ber impit dengan pusat berat luasan fondasi, maka (8) Tentukan letak titik berat dari luasan fondasi, dengan -

(7.8)

dengan r0 adalah jarak titik berat trapesium terhadap sisi B2. Titik awal sumbu-sumbu koordinat x,y dibuat berimpit dengan r0.

Fondasi telapak gabu ngan dan jondasi telapak kantilever

234

Tentukan besar momen inersia dari luasan fondasi terhadap sumbu y (yaitu ly}, dengan mengingat (7.9) IB Ar denganJB adalah momen inersia terhadap sisi B2. (10) Hitung momen 'LP terhadap sumbu-y, yaitu M = 'LP, dengan (9)

1

y

2

==

2

(11)

0

-

2

e == r0 - r

e

Tentukan besarnya tekanan pada dasar fondasi, dengan x My o

'LP

q == - ± A

(7.1 0)

ly

--

dengan x0 jarak sembarang titik pada sumbu-x terhadap titik awal. Gambarkan diagram gaya lintang di sepanjang fondasi. Hitung besarnya momen lentur dan kebutuhan penulangan betonnya. Cek kedalaman fondasi berdasar hitungan dimensi (tebal) pelat fondasi. Untuk fondasi telapak gabungan yang berbentuk empat persegi panjang, perancangan nya sebagai berikut (Gambar 7.4):

(12) (13) (14)

I .J

-t- -

-=_ffi_·_·-=--·

L

�� =--m·- �- - �r J _ -...1

I Pusat berat luasan

d asi

�-

.___

.

+---r--

l

--

I

I

r

Gambar 7.4 Perancangan fondasl telapak gabungan berbentuk empat persegi panjang.

Ikuti cara yang sama seperti pada butir (1) sampai (5}, pada perancangan fondasi telapak trapesium di atas, kemudian (6) Hitung lebar fondasinya, dengan B

(7. 1 1)

Teknik Fondasi 1

235

(7) Cek daya dukung diizinkan yang diestimasikan pada langkah (4) di atas dengan daya dukung yang diizinkan (qa) yang didasarkan pada dimensi fondasi yang ditemukan langkah (6). Nilai q yang diestimasikan harus lebih kecil daripada qa yang dihitung pada langkah (7). a (8) Hitung besar tekanan pada dasar fondasi, dengan persamaan: (7.12a) q !� [ 1± 6�x } untuk ( e ::;, L/6) clan 4LP (7.12b) q 3B (L -2e) untuk ( e > L/6) Lanjutkan langkah hitungan yang sama seperti langkah (12) sampai (14) pada fondasi trapesium. ==

;

==

x

7.3 Fondasi Telapak Kantilever

Jika fondasi terdiri dari 2 atau lebih fondasi telapak yang diikat oleh suatu balok, fondasi semacam ini disebutfondas i telapak kantilever (cantilever footing) atau fondasi telapak ikat (strap footing). Fondasi telapak kantilever digunakan jika luasan fondasi yang berada di tepi luas an bangunan yang terbatas oleh batas pemilikan atau oleh fondasi yang sudah ada sebe lumnya. Yaitu, dengan jalan mengikatnya dengan fondasi yang berada di dekatnya. Dua fondasi telapak tersebut, diikat oleh balok yang kaku agar distribusi tekanan pada dasar fondasi ke tanah menjadi seragam. Ikatan antara dua fondasi dapat dilakukan dengan beberapa cara, dan pemilihan ca ranya tergantung dari kondisi yang ada. Fondasi yang berada di tepi batas pemilikan dapat diikat ke dinding atau ke kolom yang berada di atas fondasi (Gambar 7.5). Sebaiknya, fon-

JL

I

Balok ikat \

0

�

ll

lL

@]

( a)

. . ], In �

D md mg · " . •

I

,

alok ikat

I

I

! \

Balok ikat

[]

( b)

:.

(c)

Gambar 7.5 Contoh-contoh struktur fondasi telapak kantilever.

J1 [§0

236


dasi telapak kantilever tak disusun sedemikian hingga prosedur pelaksanaannya tidak umum dilakukan. 7.3. 1


Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan daya dukung diizinkan, sama halnya seperti pada fondasi telapak. 7.3.2


Fondasi telapak kantilever terdiri dari fondasi yang terpisah satu sama lain yang dihubungkan oleh suatu balok (Gambar 7.6). Luas area kedua fondasinya dapat dianggap sebagai problem statika jika daya dukung diizinkan dan dimensi fondasi sudah dipilih atau diasumsikan. 2

Titik berat luasan fondasi

( Balok ikat

�

t

i

(b) Gambar 7.6

Perancangan fondasi telapak kantilever.

Hitungan tekanan pada dasar fondasi dilakukan dengan memperhatikan Gambar 7.6. Tekanan pada dasar fondasi terbagi rata secara sama pada fondasi kolom dan Dari persamaan keseimbangan, P1

P2•

L l R l = ( L l + B l/2 - a l) Pl R l = ( L l + B l /2 - al) ( P 1 / L l )

Tekanan pada dasar fondasi kolom Dari persamaan,

(7.13)

P1:

(7. 14)

237

Teknik Fondasi 1

Diperoleh, (7.15)

Tekanan pada dasar fondasi kolom P2, dihitung dengan persamaan: (7. 16)

dengan Av A2 berturut-turut adalah luas dasar fondasi kolom P1 dan P2, dan q v q2 berturut turut adalah tekanan pada dasar fondasi pada fondasi kolom P1 dan P2. Simbol-simbol yang lain dapat dilihat pada Gambar 7.6. Dalam perancangan, hasil akhir q1 dan q2 harus lebih kecil daripada daya dukung diizin kan (qa)· Dari tekanan pada dasar fondasi yang telah diperoleh, dapat dihitung besarnya momen dan gaya-gaya lintang yang terjadi pada balok ikat dan telapak fondasinya. Dari sini, kemudian dapat dilakukan hitungan penulangan beton. 7.4 Pemilihan Beb an-beban Kolom

Dalam praktek, lebih baik jika ukuran fondasi dibuat sedemikian rupa agar tekanan sentuh yang terjadi besarnya seragam di bawah pengaruh beban mati ditambah beban hidup yang memang betul-betul mempengaruhi penurunan. Yaitu, dengan membuat pusat luasan fon dasi berimpit dengan resultan beban-beban kolomnya. Jika fondasi terletak pada tanah lempung, beban hidup yang diperhitungkan adalah beban yang diperkirakan akan bekerja dalam periode beberapa tahun. Untuk fondasi pada tanah pasir, ha! ini merupakan nilai kemungkinan beban maksimumnya. Walaupun fondasi telapak gabungan dibuat agar tekanan pada dasar fondasi seragam oleh pengaruh beban-beban kolomnya, namun dalam praktek, perancangan fondasi terse but sering didasarkan pada beban-beban kolom yang ada. Sehingga akan terdapat eksen trisitas resultan beban terhadap pusat luasan fondasi, dan distribusi tekanan fondasi menjadi tidak seragam. Oleh karena itu, daya dukung diizinkan (qa) harus dihitung ber dasarkan pembebanan eksentris. Selanjutnya, untuk perancangan struktur fondasi, hitung an gaya-gaya lintang dan momen-momen lentur harus didasarkan pada tekanan pada dasar fondasi yang tak seragam tersebut. Contoh soal 7.1:

Dua buah kolom akan digabungkan menjadi sebuah fondasi gabungan (Gambar C7.1). Area bangunan sebelah kiri terbatas oleh batas pemilikan. Beban pada kolom P1 80 t dan pada kolom P22= 160 t. Fondasi terletak pada tanah lempung jenuh dengan berat volume rata-rata 2 t/m dan koefisien tekanan pori A 0,9. Dari pengujian tekan-bebas diperoleh Cu2 seperti yang ditunjukkan pada Gambar C6.1 . Modulus elastis rata-rata E 200 kg/ cm pada seluruh kedalaman lapisan lempung. Hitung dimensi fondasi yang aman terhadap daya dukung dan penurunan. =

==

Penyelesaian:

(a) Hitungan dimensifondasi dan daya dukung

=


238

Letak resultan beban-beban dari pusat kolom P1: "f..P x y P2 x L 1 1 60 x 4 y 80 + 1 60 2,67 m (dari pusat kolom P1) =

=

L = 6, 1 4 m 0,4 m

L1 = 4 m

8

mv = 0,001 m2/!

7 -----

(a)

mv = 0,00 1 2 m2/!

--

mv = 0,0003 m2/!

11 13 15 14

---

16

7,5 m

17 19 20

Lapisan kerikil berpasir sang at pad at I

.

-

*\VM\W«H\W

Pusat berat luasan fondasi dibuat pada resultan beban ("LP)

-- - �

(b)

I

l

·

L = 6, 1 4 m

-$- - · -

I

1 0,5 m

B = 2,6 m

Gambar C7. 1

Diinginkan tekanan pada dasar fondasi seragam. Untuk !tu, panjang fondasi yang dibutuh kan: L 2 (2,67 + 0,4) 6,14 m =

x

=

Teknik Fondasi 1

239

Mula-mula, daya dukung diizinkan dimisalkan dengan mempertimbangkan kohesi tanah lempung, q a = 15 t/m2. r,p 240 Lebar fondasi yang dibutuhkan: B = = 2,6 m Lq a 6,14 X 15 Daya dukung neto (dihitung menurut persamaan Skempton): Dicoba kedalaman fondasi Dt= 1,5 m. Terlihat bahwa dalam soal ini Cu di antara dasar fon dasi sampai 3 m di bawahnya tak banyak bervariasi (lebar fondasi maksimum diperkirakan 3 m). Untuk hitungan daya dukung, Cu rata-rata akan diambil dari kohesi rata-rata pada kedalaman tersebut (1 ,5-4,5 m), yaitu 2 cu = % ( 7 + 6 + 8 7) = 7 tlm Dihitung DJIB = 1,5/2,6 = 0,58. Dari Gambar 3.10, diperoleh Ne 7,2 (untuk fondasi bujur sangkar). Untuk fondasi memanjang ukuran 2,6 m 6,14 m yang akan dipakai: 2,6 ) X 7,2 = 6,53 N = (0,84 + 0,1 6 X 6,14 qun = 7 X 6,53 = 45,71 t/m 2 1 2 F qun = % X 45,71 = 15,24 > q n = 15 t/m +

=

x

c

dengan q n = 6,14240X 2,6 = 15 t/m 2 Jadi, dimensi fondasi memenuhi persyaratan terhadap daya dukung. (b) Hitungan penurunan

q=

L-P + tekanan akibat berat pelat fondasi + tekanan tanah di atas pelat A

t/m3, dan tebal pelat fondasi 0,5 m, maka 240 2 ( 0,5 x 2,4 ) + ( 1 x 2) = 18,2 t/m q= 2,6 X 6,14 Tekanan fondasi neto q n = q- o1y = 18,2 - ( 1,5 x 2) 15,2 tlm2 Bila berat volume beton +

=

2,4

(b. l) Penurunan-segera rata-rata

=

Karena tanahnya lempung jenuh, maka dapat diperkirakan 1.1 = 0,5. Oleh karena itu, penu runan-segera rata-rata dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Janbu dkk (1956).


240

qB Si - ll 1 1lo E

LIB

= 6,1 4 / 2,6

H/B = 9/2,6

D/ B

= 2,36

= 3,46

= 1,5 /2,6 = 0,58

Dari G ambar 4.16, diperoleh Jl1 = 0,85, Jlo = 0,9. rata-rata hila fondasi fleksibel terletak permukaan: 15,2 x 2,6 S . = 0,85 x 0,9 x = 0,015 m = 15 mm 2000 Dengan menerapkan koreksi penurunan-segera hila fondasi kaku (Persamaan (4.16a)), dan koreksi kedalaman fondasi, Df = 1,5; DJ IB = 0,58; = 0,5 (dari Gambar 4.15, a = 0,84), maka besar penurunan-segera terkoreksi Sj' = (0,93)(0,84)(15) = 12 mm.

Penurunan-segera l

Jl

(b.2) Penurunan konsolidasi

Distribusi tekanan di bawah fondasi dihitung berdasarkan cara penyebaran 2V : 1H. q BL Untuk soal ini, z = �p = ___ n___ ( B + z) ( L + z) dengan qn = 15,2 t/m2, z = jarak dari dasar fondasi ke tengah-tengah lapisan yang ditinjau, L = panjang fondasi = 6,14 m, dan B lebar fondasi = 2,6 m. Hitungan penurunan konsoli dasi (Se) dilakukan pada Tabel C7.1, dengan �cr

=

Se(oed) = mv �p H Tabel C7.1

Hitungan penurunan konsolidasi. Jarak dari dasar fondasi (z)

Lapis an

(m)

1,5-4,5 4,5- 7,5 7,5- 10,5

1,5 4,5 7,5

�Oz = �p

(t/m2) 7,75 3,21 1,76

(m) (mmv2/t)

Se(oed)

0,001 0,0012 0,0003

0,023 0,011 0,0016

Jumlah =

0,0356 m

H 3 3 3

(m)

Koreksi penurunan konsolidasi, dengan A = 0,9 dan H/ B = 9 / 2,6 = 3,36 Dari Gambar 4.24, dengan cara interpolasi antara fondasi lingkaran dan fondasi meman jang, diperoleh secara pendekatan p = 0,92. Jadi, Se = P Se(oed) = 0,92 x 0,0356 = 0,033 m = 33 mm Penurunan akhir total: S = S 1 + S = 1 2 + 33 = 45 mm < 65 mm (OK!) Menurut Tabel yaitu untuk fondasi terpisah pada tanah lempung, penurunannya '

e

4.9,

Teknik Fondasi 1

241 <

masih dalam batas toleransi (S 65 mm). Karena tekanan sentuh pada dasar fondasi seragam, penurunan yang terjadi diperkirakan mendekati seragam, jika fondasi kaku. Jadi, dari tinjauan faktor aman terhadap keruntuhan daya dukung dan penurunan toleransi, dimensi (2,6 m 6,14 m) dan kedalaman fondasi (DJ = 1,5 m) yang dipakai, memenuhi syarat. x

Contoh soal 7.2:

.

Dua buah kolom digabungkan oleh sebuah fondasi telapak kantilever (Gambar C7 2). Ruang sebelah kiri kolom terbatas, yaitu pada jarak 0,4 m dari pusat kolom P1• Beban-beban kolom P1 = 150 t dan P2 = 400 t dengan garis kerja beban terletak di pusat masing-masing kolom. Tanah dasar fondasi berupa pasir, dengan berat volume yang dapat dianggap sama di seluruh kedalamannya, yaitu y = 1,87 t/m3. Data pengujian SPT diperlihatkan pada Gambar C7.2 . Nilai-nilai N yang tercantum pada gambar tersebut sudah merupakan N terkoreksi. Berapakah dimensi dan kedalaman fondasi yang memenuhi syarat faktor aman terhadap daya dukung dan penurunan? Penyelesaian:

c:: I'll

� . E

Q) c.

1

(a)

Pasir padat

\0!�

q1 = 33,47 urn•

. .

Sm

Pasir tak padat _

toqw

..;:o;;lli

.

.

ifFil/liJF iF:Jt=i/

Lapisan batu

N = 10

f q2 = 35,27 tim• I R2 : lij

�0�0 --r--...:.;,:.:.. 0 .:....:.. ------------- .

-

N-SPT 0 r-r----+

Nl04Jiifl"''lllfl

� � �

l

5

13

N= 10

u__

5,275 m

82 = 3,30 m

I·

82 = 3,30 m

"I

Gambar C7.2 Gambar fondasi pada pemisalan awa/ (81 = 2,25 m, 82 = 3,30 m, Dt= 1,5 m).

242


(a) Hitungan dimensi fondasi dan daya dukung

Didasarkan pada kondisi tanah pasirnya, dicoba kedalaman fondasi 1,5 m. Pada kedalam an ini, nilai N 35. Diperkirakan lebar fondasi terbesar B kira-kira 3,5 m. Nilai N yang di pakai dalam hitungan daya dukung diizinkan adalah N dari dasar fondasi sampai kedalaman B. Untuk ini, dipakai nilai N dari kedalaman 1,5-5 m, yaitu N = 35. Daya dukung diizinkan untuk penurunan maksimum 1 inci, dengan N 35, B = 3,5 m, dari Gam bar 3.29, qa = 35 t/m2 . (a. l ) Fondasi kolom P1: Dihitung reaksi gaya di pusat fondasi P1. Dicoba B1 2,25 m. Pusat luasan fondasi kolom P2 dibuat berimpit dengan garis kerja beban P2• Diambil momen terhadap pusat fondasi kolom P2: L 1R 1 = (L 1 + 0,5B 1 - a 1 ) P 1 150 = 168, 2 t R l 1L6 + (0,5 X 2, 25) - (0, 4)Jl 6 dengan 1 adalah reaksi gaya pada pusat dasar fondasi kolom P1. TekananRpada dasar fondasi kolom P1: R l 168,2 33,2 t/m 2 q1 = - = B 12 2'25 2 Untuk N 35, B1 = 2,25 m, dari Gambar 3.29, diperoleh qa 38 t/m2 > q 1 33,2 t/m2 (OK! ) (a.2) Fondasi kolom P2: Reaksi gaya di pusat kolom P2, yaitu R2: =

=

=

=

--

=

=

=

=

Luas fondasi kolom P2 yang dibutuhkan: 381,8 10,91 m2 35 Bila fondasi dibuat bujur sangkar, lebar fondasi: B 2 = J ( 10, 91) 3,30 m Pada luas fondasi 3,30 m 3,30 m untuk kolom P2 terseb.ut, tekanan yang terjadi pada dasar fondasinya terbagi rata sebesar 35 t/m2 qaKarena di bawah kedalaman 5 m terdapat lapisan pasir tidak padat yang mudah mam pat setebal 8 m (N-rata-rata 10), diperlukan pengecekan terhadap penurunan yang terjadi. =

=

x

=

=

Teknik Fondasi 1

243

(b) Hitungan penurunan

Karena dasar kedua fondasi terpisah satu sama lain, dengan lebar dan tekanan pada dasar fondasi yang berbeda, diperlukan hitungan penurunan masing-masing fondasi. Tekanan fondasi ke tanah dasar akan dihitung dengan memperhatikan berat pelat fon dasi, tanah, serta berat balok pengikat kedua kolom. Tekanan pelat fondasi tebal 0,5 m: 0,5 2,4 1,2 t/m2 Tekanan tanah urug tebal 1,5 - 0,5 1 m: 1,0 1,87 1,87 t/m2 Tekanan akibat berat balok ikat pada dasar masing-masing pelat fondasi (balok dengan panjang 6/2 3 m) sangat kecil, sehingga dapat diabaikan. Jadi, tekanan neto yang diperhitungkan untuk hitungan penurunan, adalah: (b. l ) Fondasi kolom P1: qnl 33,2 + 1,2 + 1,87 - 1,5 X 1,87 33,47 tlm 2 q 1 33,2 tlm 2 (b.2) Fondasi kolom P2: qn 2 35 + 1,2 + 1,87 - 1,5 x 1, 87 35,27 t/m 2 q2 35 t/m 2 Dalam soal ini (lihat juga Contoh soal 7.1) terlihat bahwa pengaruh tambahan tekanan, bila berat pelat fondasi yang relatif tidak tebal diperhitungkan, sangat kecil. Sehingga, dalam hitungan tekanan fondasi neto sering dianggap bahwa berat volume beton sama dengan berat volume tanah. Penurunan total kedua fondasi merupakan penurunan-segera, karena tanahnya berupa pasir. Hitungan tambahan tegangan vertikal di bawah pusat fondasi kolom P1, dilakukan pada Tabel C7.2a sampai Tabel C7.2c. Pada tabel-tabel tersebut dan tabel-tabel sesudahnya, kedalaman tengah-tengah lapisan dari dasar fondasi. jarak dari pusat luasan fondasi P1 ke pusat luasan fondasi P2 atau sebaliknya. Hitungan penurunan-segera menurut cara De Beer dan Marten, dikerjakan pada Tabel C7.2d. Dalam penyelesaiannya, dipakai hubungan tahanan kerucut stabs dan nilai N-SPT yang disarankan Meyerhof: qc 4N. Prosedur hitungan penurunan, dilakukan sebagai berikut: Misalnya pada Tabel C7.2d, untuk hitungan kompresi lapisan tanah kedalaman 1,5--5 m (tebal lapisan mampat H 3,5 m). Di tengah-tengah lapisan tersebut terdapat tambahan tegangan vertikal �O"z �P 16,9 t/m2 . Tekanan overburden efektif di tengah-tengah lapisan, yaitu pada kedalaman 3,25 m dari muka tanah: p0' 3,25 1,87 6,08 t/m2 =

x

=

=

x

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

z =

x =

=

=

=

x

=

=

=


244

4 N 4 x 35 = 140 kg/cm2 = 1400 tlm2 C = 1, 5 / p = 1, 5 x 1400/ ( 6, 08) = 345, 4 3,5 ln 6,08 + 1 6,9 0,013 m 6,08 345,4 qc

=

=

0'

q

=

Tabel C7.2a bcr2

di bawah pusat fondasi kolom P1 oleh pengaruh beban P1 (B1 = 2,25 m, qn1

33,47 t/m2) X

Lapisan

x/B1

z (m)

z/B1

0 0

1,75 7,50

0,77 3,33

(m)

(m)

0 0

1,5- 5,0 5,0-13

Tabel C7.2b bOz

X

Lapisan (m)

(m)

Tabel C7.2c

5,275 5,275

z (m)

z/B z

1,59 1,59

1,75 7,50

0,53 2,27

(m)

1,5- 5,0 5,0-13

3,25 9,00

1,5-5,0 5,0-13

Gb. 4.6b

bOz / qn z

bOz (t / m 2 )

0,005 0,038

0, 176 1,34

Tambahan tegangan vertikal di tengah-tengah lapisan, di bawahfondasi P1. Kedalaman

(m)

'LS i =

x/B2

(m)

Lapis an

16,74 1,67

·

Lapis an

Tabel C7.2d

0,5 0,05

di bawah pusat fondasi kolom P 1 oleh pengaruh beban P2 (B2 = 3,30 m, qn2 =

35,27 t / m2 )

1,5-5,0 5,0-13

bcr � (t / m )

bazlqn 1

Gb. 4.6b

bOz = bp 2 (t / m )

1 6,74 + 0,176 = 1 6,9 1,67 + 1,34 = 3,01

Hitungan penurunan-segerafondasi kolom P1. Kedalaman (m) 3,25 9,00

0,013 + 0,037 0,05 m =

4N

qc = ( t / m 2)

1400

400

2 (t / m )

Po '

bp = bcrz 2 (t / m )

1,5 qciPo'

(m)

(m)

6,08 16,83

16,9 3,01 '

345,4 35,65

3,5 8,0

0,013 0,037

C=

H

si

Teknik Fondasi 1

245

Penurunan total fondasi kolom adalah sama dengan penurunan-segeranya = 0,05 m = mm > 40 mm (tidak memenuhi) Dengan cara yang sama, tambahan tegangan vertikal di bawah pusat fondasi dan penu runan-segera pada fondasi dilakukan pada Tabel C7.3a sampai Tabel C7.3d. P1

50

P2

= 2,25 m,

Tabel C7.3a LlO'z di bawah pusat fondasi kolom P2 oleh pengaruh beban P1 (B1 2 33,2 t!m J X

Lapis an (m)

(m)

5,275 5,275

1,5-5,0 5,0- 13

qn1 =

x/B 1

z (m)

z/B1

Ll O'z / qnl Gb. 4.6b

.:10' "2 (t / m )

2,34 2,34

1,75 7,50

0,77 3,33

0,001 0,018

0,033 0,598

2

Tabel C7.3b LlO'z di bawah pusatfondasi kolom P2 oleh pengaruh beban P2 (B2 = 3,30 m, qn 2 = 35 t!m ) X

Lapis an (m)

x/B2

(m)

1,5-5,0 5,0- 13

z (m)

0 0

0 0

1,75 7,50

z

/ B2

0,53 2,27

LlO'z / qnz Gb. 4.6b

LlO'z (t / m 2)

0,7 0,1

24,5 3,5

Tabel C7.3c Tambahan tegangan vertikal di tengah-tengah lapisan, di bawah fondasi P2

Lapis an

Kedalaman

(m)

(m)

1,5- 5,0 5,0-13

3,25 9,00

<10'z

.

= t1p

( t/ m 2)

0,033 + 24,5 0,598 + 3,5

==

==

24,53 4,1

Tabel C7.3d Hitungan penurunan-segera fondasi kolom P2 .

Lapis an

Kedalaman

(m)

(m)

1,5- 5,0 5,0-13

3,25 9,00

qc = 4N

Po

'

2 (t / m )

2 (t / m )

1400 400

6,08 1 6,83

!lp

.:10'z 2 (t/ m ) ==

24,53 4,1

C= q

1 5 cfpo ,

H '

345,4 35,65

S l·

(m)

(m)

3,5 8,0

0,016 0,049

Penurunan total fondasi kolom P2: LS i = 0,016 0,049 0,065 m = 65 mm > 40 mm (tidak memenuhi) Penurunan maksimum fondasi telapak menurut Tabel 4.9 adalah 40 mm. Oleh karena itu, fondasi yang dirancang belum memenuhi syarat. Untuk itu, tekanan pada dasar fon dasi harus diperkecil dengan jalan menambah lebar fondasi. +

==

==

246


Hitungan dengan cara yang sama seperti di atas, namun dengan menambah lebar fon dasi harus dilakukan, sampai penurunan maksimum dan beda penurunan (3/L) lebih kecil dari yang disyaratkan.

8

FONDASI RAKIT

8.1 Pendahuluan

Fondasi rakit (raft foundation atau mat foundation), didefinisikan sebagai bagian bawah dari struktur yang berbentuk rakit melebar ke seluruh bagian dasar bangunan. Bagian ini ber fungsi meneruskan beban bangunan ke tanah di bawahnya. Fondasi rakit digunakan bila lapisan tanah fondasi berdaya dukung rendah, sehingga jika digunakan fondasi telapak akan memerlukan luas area yang hampir memenuhi bagian bawah bangunannya. Terzaghi dan Peck (1948), menyarankan bahwa bila 50% luas bagian bawah bangunan terpenuhi oleh luasan fondasi, lebih ekonomis jika digunakan fondasi rakit karena dapat menghemat biaya penggalian dan penulangan beton. 8.2 Daya Dukung Diizinkan

Fondasi rakit hanyalah merupakan fondasi yang lebar. Oleh karena itu, hitungan-hitungan daya dukung sama seperti hitungan daya dukung fondasi telapak. Daya dukung diizinkan (qa), ditentukan dari daya dukung ultimit dibagi faktor aman yang sesuai dan penurunan yang terjadi harus masih dalam batas toleransi. Analisis-analisis daya dukung telah dipela jari dalam Bab 3, sedang analisis penurunan telah pula dipelajari dalam Bab 4. Pertimbang an-pertimbangan perancangan dengan memperhatikan jenis tanah dapat dilihat pada Bab 5. Besarnya tekanan fondasi neto qn pada dasar ruang bawah tanah, adalah tekanan fondasi total q dikurangi tekanan total akibat berat tanah yang terdapat di atas dasar fondasinya. Pengurangan tekanan fondasi neto akibat gesekan antara dinding ruang bawah dan tanah di sekelilingnya, sebaiknya tidak diperhitungkan dalam hitungan. Area yang tertutup fondasi rakit adalah sama dengan atau sedikit lebih besar dari luas bangunannya. Oleh karena itu, jika daya dukung diizinkan terlampaui, jalan keluarnya adalah dengan memperdalam fondasi atau memperdalam ruang bawah tanahnya. 8.2. 1

Daya Dukung

(a) Fondasi Rakit pada Tanah Pasir

Karena area fondasi rakit yang sangat luas dibandingkan dengan fondasi telapak, untuk fondasi rakit yang terletak pada tanah pasir, faktor aman terhadap keruntuhan daya du kungnya selalu besar. Dengan bertambahnya lebar rakit atau bertambahnya kerapatan rela tif tanah, maka daya dukung bertambah dengan cepat. Oleh karena itu, untuk fondasi rakit yang terletak pada tanah pasir, kemungkinan terjadinya keruntuhan terhadap daya dukung sangat kecil.

Fondasi pela t

248

Pada G ambar dapat dilihat, bahwa kurva daya dukung diizinkan pada penurunan umumnya, tak tergantung dari lebar fondasi (B), asalkan lebar fondasi lebih besar dari m. Dengan dasar ini, Peck, dkk. (1953) menyarankan persamaan daya dukung diizinkan untuk fondasi rakit yang lebar, sebagai berikut: 3.29

1", 6,5 (qa)

N-3 qa = -5

(8.1 }

dengan adalah jumlah pukulan dalam pengujian SPT. Nilai qa yang diperoleh pada Per dapat agak ditambah bila terdapat lapisan batu kurang dari O,S lebar fondasi rakit. Sebaliknya, nilai qa harus dibagi 2 jika muka air tanah pada dasar fondasi atau lebih tinggi lagi. Untuk muka air tanah terletak di tengah-tengah antara dasar fondasi dan B di bawah dasar fondasi, dapat dilakukan reduksi qa antara 0 sampai 50%. Perlu diperhatikan, nilai N yang digunakan harus dikoreksi terhadap faktor pasir halus yang terletak di bawah muka air tanah dan faktor tekanan overburden efektif. Jika N 5, pasir sangat tidak padat. Oleh karena itu, tidak baik untuk mendukung fon dasi rakit. Jika pada tanah tersebut akan diletakkan fondasi rakit, tanahnya harus dipadat kan lebih dulu hingga nilai N mencapai 10, atau digunakan fondasi tiang. N samaan (8.1)

<

(b) Fondasi Rakit pada Tanah Lempung

Hitungan daya dukung ultimit fondasi rakit pada tanah lempung jenuh homogen dapat dilakukan dengan menggunakan Persamaan Bila tanah lempungnya berlapis, dapat digunakan persamaan-persamaan daya dukung untuk tanah berlapis yang telah dipelajari pada Bab 3. Menurut Persamaan beban fondasi yang dapat mengakibatkan keruntu han tanah tak bergantung pada lebar fondasi rakit. Pada penambahan kedalaman, daya dukung ultimit bertambah oleh akibat beban terbagi rata {p0 = D!f). Untuk mengurangi tekanan akibat berat bangunan pada tanah, lebar fondasi harus ditambah. Karena penam bahan lebar fondasi tidak mungkin karena terbatasnya luas tanah untuk bangunan, maka hila fondasi rakit terletak pada tanah lempung yang lunak, untuk mengurangi tekanan tanah yang besar pada tanah dasar fondasi, fondasi harus diperdalam. Untuk ini dapat dipakai jenisfondasi mengapung (floatingfoundation). (3.31).

(3.31),

8.2.2

Penurunan

Walaupun hal-hal yang mempengaruhi keamanan fondasi rakit dan fondasi telapak sama, tetapi karakter penurunan kedua fondasi berbeda. Perbedaannya diperlihatkan dalam Gambar Zona tanah tertekan oleh fondasi rakit yang mengalami penurunan ber kembang ke dalam tanah lebih besar daripada fondasi telapak. Permukaan penurunan fon dasi rakit bila tanahnya kohesif dan homogen akan berupa cekungan dengan nilai pe nurunan maksimum pada bagian tengah rakit fondasinya. Sedang pada fondasi telapak, penurunan yang terjadi relatif seragam dan besarnya penurunan kurang dari penurunan fondasi rakit, pada tekanan fondasi persatuan luas yang sama. 8.1.

(a) Fondasi Rakit pada Tanah Pasir

Karena dimensi fondasi rakit yang besar, tekanan fondasi pada tanah pasir di bawahnya terjadi pada zona yang relatif dalam. Oleh karena itu, pengaruh adanya lensa-lensa pasir

Teknik Fondasi 1

249

yang tak padat-yang tersebar secara acak pada lapisan pasir--diperkirakan mendekati sama pada seluruh bagian rakit. Pada tekanan yang sama, penurunan tak seragam fondasi rakit akan lebih kecil dibandingkan dengan penurunan pada fondasi telapak. Pengalaman menunjukkan bahwa pemberian tekanan fondasi rakit 2 kali tekanan fondasi telapak, tidak mengakibatkan penurunan tak seragam yang membahayakan.

�UTJOT"I""ln'1mTIO'J"trJll �

"' Tekanan (a)

rrsynIIID·'= TD.l.mJllirrmn rrm Tekanan (b)

Gambar 8.1 Perbedaan distribusi tekanan antara fondasi telapak dan fondasi rakit pada tanah di bawahnya (a) Sekelompok fondasi telapak (b) Fondasi rakit

Pengalaman dan teori menunjukkan bahwa penurunan dari beban yang uniform pada tanah pasir, menghasilkan penurunan yang sama ke seluruh luasan fondasi, asalkan dasar fondasi terletak pada kedalaman lebih dari 2,5 m dari permukaan tanah. Jika kedalaman fondasi rakit dangkal, bagian terluar dari sisi fondasi akan turun lebih besar daripada bagian tengahnya. Jika qa didasarkan pada Persamaan (8.1), dan jika N > 5, penurunan tak seragam di an tara kolom-kolom yang berdekatan pada fondasi rakit pada tanah pasir diperkirakan akan kurang dari 3/4", asalkan dasar fondasi terletak pada kedalaman lebih dari 2,5 m (Terzaghi dan Peck, 1948).

(b) Fondasi Rakit pada Tanah Lempung Jika fondasi terletak pada tanah lempung, tekanan fondasi maksimum yang diizinkan harus memperhatikan pula persyaratan penurunan. Hitungan penurunan dapat didasar kan pada anggapan bahwa lapisan lempung yang dibebani dalam kondisi ditahan secara lateral. Dari hasil hitungannya, untuk beban yang uniform, bentuk penurunan akan berupa cekungan dengan nilai maksimum di tengah-tengah, karena tekanan konsolidasi semakin ke tepi semakin berkurang. Tetapi, kemiringan permukaan penurunannya sangat kecil, se hingga perbedaan penurunan antarkolom sangat kecil dibanding dengan selisih penu runan antara bagian paling tepi dan pusat fondasinya. Karena luas fondasi rakit yang besar dan penurunan bertambah hila ukuran rakitnya bertambah, maka harus selalu diketahui apakah besar penurunan masih dalam batas toleransi.

Fondasi pelat

250

Perbedaan penurunan dari luasan yang tertutup oleh fondasi rakit, umumnya menun jukkan variasi dari kompresibilitas tanah. Penun.man yang tak sama dari fondasi rakit per inci dari penurunan maksimumnya, tidak lebih dari 1h. kali penurunan fondasi telapak pada tekanan per satuan luas yang sama. Hal ini disebabkan oleh distribusi acak dari zona mudah mampat di bawah fondasinya, ditambah oleh pengaruh kekakuan rakit fondasi dan rangka bangunannya (Gambar 8.2). Oleh karena itu, jika penurunan tak seragam yang ditoleransikan pada fondasi telapak adalah 3/4", tekanan tanah yang diizinkan pada fon dasi rakit dapat dipilih sedemikian rupa sehingga penurunan maksimumnya 2" (tidak 1" seperti pada fondasi telapak) (Terzaghi dan Peck, 1948).

- - r:J ------

Ruang bawah tanah

'I I I

�

- - - ----� �---

� \\

\ I

�· � / �

Zona mampat

1

f

� � � '..... ...... __

_ _ _ _ _ .-

..... //

Leooa p";' tidak padat

/

Gambar 8.2 Penyebaran Jensa-Jensa tanah pasir Jonggar di bawah tondasi bangunan yang sangat lebar.

8.3 Perancangan

Terdapat beberapa cara untuk merancang fondasi rakit_ Salah satu caranya adalah dengan menganggap rakit sebagai material yang sangat kaku dan distribusi tekanan yang timbul akibat beban fondasinya dianggap linier dengan pusat tekanan berimpit dengan resultan beban-bebannya. Penentuan kedalaman fondasi dilakukan dengan coba-coba. Gambar 8.3 menunjukkan bangunan dengan memakai fondasi telapak dan fondasi rakit. Jika digunakan fondasi tela pak, kedalaman fondasi (Dj) diukur dari permukaan dasar rakit sebelah dalam sampai ke dasar fondasi. Sedang bila dipakai fondasi rakit, kedalaman fondasi diukur dari permu kaan tanah bagian luar sampai ke dasar fondasinya. Sesudah kedalaman ditentukan, gaya gaya yang bekerja pada rakitnya dihitung. Beban-beban yang harus digunakan dalam hitungan tekanan tanah yang menekan rakit fondasi (tekanan sentuh) yang harus dicek terhadap daya dukung yang diizinkan (qa) adalah beban mati yang benar-benar aktif, dikurangi dengan beban terbagi rata akibat berat tanah di atas dasar fondasi. Bila tekanan pada tanah akibat bebannya terlalu tinggi, fondasi perlu diperdalam. Setelah kedalaman fondasi sudah ditentukan, dilakukan hitungan gaya-gaya yang bekerja pada pelat dasar rakit.

Teknik Fondasi 1

251

(b) Fondasi rakit

(a) Fondasi telapak terpisah

Gambar

8.3 Kedalaman dan lebar fondasi untuk fondasi telapak dan fondasi ral
Beban kolom dan beban dinding maksimum dihitung dengan memberikan reduksi pada beban hidup yang disesuaikan dengan peraturan muatan. Sesudah itu, ditentukan letak resultan beban-bebannya. Berat rakit fondasi dapat tidak dimasukkan dalam hitungan struktur rakitnya, karena di setiap titik pada rakit didukung tanah secara langsung oleh tanah bawahnya sehingga tak menimbulkan momen lentur. Penyebaran tekanan pada dasar fondasi, dihitung dengan persamaan: q

J:.P =

-

A

±

J:.P eyy

dengan r,p

A x, y

Ix, Iy

=

=

IX

±

r,p

ex x

Iy

(8.2)

jumlah total beban fondasi. luas total rakit fondasi. berturut-turut koordinat pada sembarang titik pada rakit arah sumbu x-y yang dibuat lewat pusat berat luasan fondasinya. momen inersia terhadap sumbu-x dan sumbu-y.

Jika rakit berbentuk empat persegi panjang, Persamaan {8.2), menjadi: q

dengan L B

=

=

r, p

BL

(l

±

6e1 L

±

6 eb B

)

(8.3)

panjang rakit. lebar rakit. eksentrisitas resultan beban arah L dan B.

Hitungan qmaks dapat d ilakukan dengan menggunakan diagram pada Gambar 6.3. Jika fondasi terletak pada tanah lunak, beban eksentris dapat menyebabkan selisih penu runan pada sudut-sudut luasan fondasinya. Tekanan vertikal pada sembarang lapisan di bawah tiap-tiap sudut rakit tersebut, dapat dihitung dengan menggunakan lingkaran New mark (Gambar 4.12). Dalam bentuk yang paling sederhana, fondasi rakit terdiri dari pelat beton bertulang yang mendukung kolom-kolom dan dinding-dinding bangunannya dengan besar beban dan jarak kolom-kolom yang relatif sama. Pelat, umumnya dirancang sebagai pelat lantai

252

Fondasi pelat

kontinu yang terbalik yang didukung oleh kolom dan dinding, dengan tanpa adanya de fleksi ke atas dari pelat. Tekanan tanah terhadap rakit dianggap seragam, yaitu sama de ngan jumlah beban-beban dibagi luas rakit. Dari sini, kemudian dihitung besar gaya lin tang dan m omen lentur, untuk kemudian dirancang penulangan betonnya. Jika beban-beban kolomnya berlainan sehingga dalam tiap bagian luasan fondasinya mendukung beban yang tak sama, sering dilakukan dengan cara membagi-bagi luasan fon dasi ke dalam beberapa bagian dengan tekanan tanah pada tiap-tiap bagiannya dihitung dari berat bangunan dibagi luas masing-masing bagian. Pemisahan tiap-tiap bagiannya dihubungkan oleh sambungan pelaksanaan (construction joint) untuk mengizinkan terjadi nya penurunan pada bagian tertentu, dengan tanpa membahayakan bagian bangunan yang lain. Sambungan pelaksanaan yang melintasi bagian pelat dan bangunan atas, diberikan pada bagian bangunan dengan beda tekanan yang besar. Cara ini terutama digunakan pad a fondasi rakit yang terletak pada tanah pasir. Jika beban-beban kolom kira-kira disebarkan secara sama, atau jika tanah bawahnya diperkirakan dapat menimbulkan penurunan tak seragam yang besar, maka untuk fondasi rakit yang lebar, pelatnya harus diperkuat guna mencegah deformasi yang berlebihan. Kekakuan yang diberikan oleh fondasi pelat dapat mengurangi penurunan yang tak seragam pada kolom-kolomnya. Perkuatan fondasi dapat dilakukan dengan menggunakan balok-balok "T" yang digabungkan dengan pelat fondasi (Gambar 8.4). Atau dengan cara lain, yaitu dengan menggunakan jenis fondasi rangka kaku (rigid frame foundation) atau de ngan membuat struktur atas yang kaku. Semakin luas fondasi, semakin mahal tuntutan untuk membuat perkuatan-perkuatan struktur atasnya agar menjadi kaku. Oleh karena itu, untuk fondasi rakit yang sangat besar, lebih baik jika digunakan fondasi tiang. Fondasi rakit sering dirangkaikan dengan ruang bawah tanah (basement). Perluasan ba ngunan ke bawah akan mereduksi tekanan fondasi neto, sehingga mengurangi penurunan-

/1 Lantai 1

- - - - "4 - - - - - - �

"'-

Dinding beton bertu lang yang kuat

Fondasi rakit beton bertulang

(a) Perkuatan fondasi dengan balok-balok "T" .

.�

Gelagar dan dinding beton bertulang yang kuat

(b) Perkuatan fondasi dengan fondasi rangka kaku. Gambar

8.4Struktur pengaku pada fondasi rakit.

Teknik Fondasi 1

253

nya. Bangunan bawah tanah yang lantai fondasinya terletak beberapa meter di bawah tanah, dibangun dengan cara menggali tanah sampai mencapai kedalaman dasar fondasi. Berat tanah yang tergali untuk2 ruang bawah tanah ini, setiap pengurangan tekanan per satuan luas sebesar 0,5 kg/cm , kira-kira setara dengan bangunan kantor berlantai 3 sam pai 4. Jadi bangunan sebesar ini dapat didukung oleh ruang bawah tanah yang tanah dasarnya berupa lempung sangat lunak dan mudah mampat, yang secara teoretis beban tersebut tak akan mengakibatkan penurunan. Penurunan fondasi rakit dengan beban terbagi rata sama akan berbentuk cekungan de ngan nilai maksimum di tengah. Selisih penurunan antara tepi dan tengah fondasinya, secara kasar kira-kira dari penurunan maksimum. Jika bangunannya sendiri fleksibel, penurunan yang tak seragam tersebut dapat dieliminasi dengan membuat bangunan ba wah yang kaku. Jika area fondasi rakit luas, terletak pada tanah lempung, dan memikul beban yang ber beda-beda momen lentur di dalam bangunan bawah dapat menjadi masalah. Oleh karena itu, dapat dipilih bentuk bangunan dengan kedalaman ruang bawah tanah yang bervariasi, yang tergantung dari besar beban, sedemikian sehingga selisih antara beban bangunan dan berat tanah yang tergali per satuan luas mendekati sama untuk setiap bagian fondasinya. Gambar skematis yang diberikan Terzaghi dan Peck (1948), untuk merancang fondasi rakit yang terletak pada tanah yang sangat mudah mampat, diperlihatkan pada Gambar 8.5. Di sini terdapat 3 kemungkinan yang dapat dipilih untuk perancangan fondasinya. Gambar 8.5a menyajikan potongan vertikal dari bangunan bertingkat tinggi yang terdiri dari 2 sayap. Muka air tanah terletak di bawah dasar rakit. Pada kondisi ini, beban-beban yang bekerja adalah beban mati ditambah beban hidup, termasuk berat rakit. Sedang beban neto yang digunakan untuk menghitung penurunan adalah beban hidup ditambah beban mati dan dikurangi beban akibat berat tanah (tekanan overburden) yang tergali. Jika struk turnya kaku dan jumlah aljabar dari ketiga beban no!, secara teoretis tak ada beban yang mengakibatkan penurunan. lh

(a)

m.a.t

¥'

·

(b)

m.a.t

�!-j::�;

Kelebihan beban

(c)

•

Pengurangan tekanan akibat penggalian

Gambar 8.5 Tiga cara untuk merancang fondasi rakit pada tanah /unak (Terzaghi dan Peck, 1 948). (a) Struktur sangat kaku mampu memberikan penurunan yang seragam. (b) Struktur fleksibel mampu menga/ami defleksi yang besar tanpa mengalami kerusakan. (c) Struktur fleksibe/. Terjadi penurunan seragam ofeh variasi kedalaman ruang bawah tanah.

254

Fondasi pelat

Jika strukturnya fleksibel, reaksi tanah di seluruh rakit secara kasar akan sama dengan besarnya beban yang bekerja padanya. Momen lentur, pada kondisi ini, akan kecil. Namun, karena beban terkonsentrasi di bagian tengah, akan terjadi penurunan tak seragam yang besar akibat dari beban yang terlalu besar di tengah. Beda penurunan ini tak dapat dihin dari walaupun, misalnya, berat bangunan sama dengan berat tanah yang digali untuk fon dasi. Untuk fondasi pada, tanah pasir, beda penurunan ini kecil, sehingga tak membahayakan bangunan. Oleh karena itu, bangunannya dapat dirancang seperti Gambar 8.5b. Sebaliknya, hila bangunan terletak pada tanah lempung, penurunan tak seragam aki bat perbedaan pembebanan antara bagian tengah bangunan dan pinggir akan besar. Untuk menanggulangi kondisi ini, disarankan merancang fondasi bangunan dengan meng gunakan fondasi tiang atau bentuk bangunan diubah seperti yang diberikan pada Gambar 8.5c. Jika dipilih seperti Gambar 8.5c, kedalaman ruang bawah tanah harus dirancang sedemikian rupa sehingga penurunan struktur bagian tengah dan sayap mendekati sama. 8.4 Pengembangan Tanah Akibat Penggalian Tanah Fondasi

Penggalian ruang bawah tanah dap-at berakibat tanah dasar fondasi mengembang sewaktu selesai penggaliannya. Pengembangan yang berakibat naiknya elevasi dasar galian tanah fondasi, umumnya hilang dalam masa periode pelaksanaan. Yaitu, setelah beban struktur yang dibangun sama atau melebihi berat tanah yang digali untuk fondasi. Penurunan ba ngunannya, terjadi bila beban struktur yang dibangun telah melampaui berat tanah yang tergali. Saat berat bangunan sama dengan berat tanah yang tergali, besar penurunan adalah sama atau sedikit lebih besar dari besarnya kenaikan elevasi tanah akibat penggaliannya. Besarnya kenaikan dasar galian akibat pengembangan dan penurunan sesudahnya, ber gantung pada sifat tanah dan dimensi lubang galian. Jika tanah dasar berupa pasir yang terletak di atas muka air tanah, kenaikan akibat pengembangannya kecil dan biasanya dapat diabaikan. Pada tanah lempung lunak, deformasi terjadi pada kadar air konstan se perti halnya bahan yang bersifat elastis, tidak mudah mampat yang isotropis. Oleh karena itu, pengembangannya dapat dihitung dengan teori elastis. Modulus elastis E dapat diten tukan dari pengujian triaksial tanpa-drainase (undrained), pada contoh tanah tak terganggu, dengan penerapan tekanan keliling (cr3) yang kira-kira sama dengan besar tekanan overbur den efektifnya. Beban aksial diterapkan dengan tekanan sedang, kemudian direduksi sam pai no! beberapa kali. Nilai E diambil dari kemiringan awal kurva tegangan-regangan pada penambahan terakhir dari beban aksialnya (Terzaghi dan Peck, 1948) . Hanya sayangnya, nilai modulus elastis E diketahui sangat sensitif terhadap derajat gangguan contoh tanah nya. Bila contoh tanah terganggu, nilai hitungan pengembangan tanah akan lebih besar dari yang sebenarnya terjadi. 8.5 Penahan Air dan Drainase pada Ruang Bawah Tanah

Jika ruang bawah tanah dibangun di bawah muka air tanah, perhatian khusus harus diberi kan terhadap rembesan air yang masuk ke ruang tersebut. Jika debit rembesan kecil, drainase dapat dilakukan melalui selokan pembuang. Cara yang umum dipakai adalah dengan memasang pipa-pipa drainase di dekat fondasi atau di bawah lantai (Gambar 8.6). Beton berkualitas tinggi yang padat, mempunyai derajat kekedapan air yang tinggi jika diolah dengan baik pada waktu pengecoran. Rembesan air yang tak begitu besar, yang meresap melalui fondasinya, dapat diuapkan dengan cara pemanasan dan ventilasi yang baik.

Teknik Fondasi 1

255

Rembesan oleh pengaruh kapiler yang lewat tembok ruang bawah tanah dan lantai dapat direduksi dengan memoleskan material kedap air, seperti aspal, di permukaannya. Bermacam-macam bahan campuran kini telah banyak tersedia untuk mengurang; perme abilitas beton dengan jalan memoleskan pada bagian dalam bangunannya. (a)

(b)

Penutup kedap air

Penutup kedap air

Urukan kembali Lantai

Urukan kembali

Filter

Filter

Pipa drainase

Pipa drainase

Lantai

(c)

Gambar 8.6 Drainase pada ruang bawah tanah.

Untuk ruang bawah tanah yang bangunannya didukung oleh sekelompok fondasi tela pak, jika debit rembesan besar, dapat digunakan sistem penahan air seperti pada Gambar 8.7. Metode yang digunakan adalah dengan memasang membran yang kedap air di sekelil ing dasar fondasinya. Bahan membran, dapat berupa aspal. Penahan air harus dipasang di seluruh bangunan yang berada di bawah muka air tanah. Untuk itu, perlu di-buatkan lan tai dasar untuk peletakan lapisan membran, sebelum lantai dasar bangunannya sendiri dicor. G ambar 8.7 menunjukkan penempatan Iapisan membran bila ruang bawah tanah dipakai fondasi telapak. Di sini, rakit lantai dasar bangunan hanya digunakan untuk mena han tekanan air ke atas bukan bagian dari fondasi yang mendukung bangunan. Selama pelaksanaan

Muka air tanah pada kedalaman normal Pelat dirancang hanya untuk menahan air

Lantai kerja

l Muka air tanah selama pelaksanaan

¥-

Sesudah pelaksanaan

� ·. ,-.

Gambar 8.7 Detail fondasi telapak pada tanah pasir bila ruang bawah tanah terletak di bawah muka air tanah.

256

Fondasi pelat

Contoh soal 8.1:

x

Bangunan bertingkat akan dirancang dengan menggunakan fondasi rakit ukuran 20 m 20 m. Tekanan pada dasar fondasi bangunan total 11 t/m2. Dasar fondasi pada kedalaman 3 m, dan tanah di bawah fondasi berupa lempung tidak homogen setebal 28,5 m yang terle tak pada lapisan pasir berkerikil sangat padat. Variasi koefisien perubahan volume mv tanah lempung menurut kedalamannya; 3 diperlihatkan pada Tabel C8.1. Sudut gesek dalam
Tabel C8.1 Variasi mv menurut kedalaman.

Kedalaman

mv (m2 /t) 0,002 0,001 0,0005 0,0002 0,0001

(m) 0 - 4,5 4,5 - 10,5 10,5- 16,5 16,5-22,5, 22,5-28,5

Modulus elastis untuk kedalaman 3-4,5 m adalah Eu = 400 t/m2,2sedang modulus elastis rata-rata pada dari kedalaman 4,5-28,52 m adalah Eu 1000 t/m . Koefisien konsolidasi tanah lempung rata-rata Cv = 18,25 m /tahun, dan koefisien tekanan pori A 0,8. Muka air tanah pada kedalaman 3 m. Selidiki apakah kedalaman dan luas fondasi bangunan tersebut memenuhi syarat faktor aman terhadap daya dukung dan penurunan toleransi. =

=

Penyelesaian:

. ---.MI .....--

.ra

�"

D, = 3 m

II

Fondasi rakit 20 m q = 1 1 urn•

.

x

1 ' I _"2;�:!"'---�·

20 m

mv - 0, 002 m•tt

--------�--��--

mv = 0,001 m•tt

�

mv = 0, 0005 m•tt

Lempung jenu h: 'Pu = 0 ; Ysat

=

2 Urn•

Cv = 1 8,25 m2/tahun

mv = 0,0002 m2/t mv = 0,0001 m•tt

· .. . ....

.

·· . .· . ....

..

Pasir sangat padat

· . . : :- · · :. ·.. � .·

Gambar CB. 1

. .. . ..

..

0

0

• •

Cu (Um2) 5

7

6

14 11 10 12 14 10 11 10 12 13 12 10 14

0 4,5

1 0, 5

Kedalaman 1 6, 5

22 ,5

28,5

1

2 57

Teknik Fondasi 1

(a) Hitungan daya dukung

Tekanan fondasi neto: qn = 11 - (3 2) = 5 t/m2 . Dari melihat Gambar C8.1, tanah dasar fon dasi berupa lempung berlapis. Dalam hal ini, kohesi diperhatikan sampai kedalaman B di bawah fondasi. (1) Dari kedalaman 3 -4,5 m, kohesi rata-rata c1 = (1/3)(5 + 7 6) = 6 t/m2. (2) Dari kedalaman 4,5-20 m, kohesi rata-rata: c2 = (1/13)(14 + 11 + 10 + 12 + 14 10 13 11 + 13 11 10 + 12 13) = 12 t/m2. Pada hitungan daya dukung akan digunakan persamaan daya dukung tanah lempung ber lapis dari Vesic (lihat Bab 3.2.11.1). Daya dukung ultimit neto (Persamaan (3.54b)): X

+

+

+

+

+

+

+

=

c2 /c 1 12/6; BIH = 20/ (4, 5 - 3) = 13, 33 dengan H 2adalah tebal lapisan lempung atas yang terletak di bawah dasar fondasi (dengan c1 = 6 t/m ). Dari Tabel 3.5b, diperoleh Nm = 7,6 (diinterpolasi, atau dengan melihat Gambar 3.20) Daya dukung aman, dengan F = 3: 1 1 2 q = - (c 1 N m ) o1y 3- (6 7, 6) (3 2) = 21, 2 tlm > q = 11 tlm (OK! ) F Fondasi aman terhadap keruntuhan daya dukung. +

s

=

x

+

x

2

(b) Hitungan penurunan (b. l) Penurunan-segera l.l

Karena lempung jenuh, = 0,5. Untuk ini dapat dipakai persamaan penurunan-segera rata rata dari Janbu dkk. (1956). Pada persamaan tersebut q = qn = 5 t/m2 (1) Penurunan lapisan lempung dari kedalaman 3-4,5 m (Eu = 400 t/m2 ): LIB = 20/20 1; HIE = 1,5 /20 = 0,08; DtfB = 3/20 = 0,15 Dari Gambar 4.16, diperoleh Ill = 0,08, llo 0,97 5 X 20 0,0194 m 5 . = 0,08 X 0,97 X -400 =

1

=

=

Fon dasi pelat, .

258

(2) Penurunan lapisan lempung pada kedalaman 4,5-28,5 m . Penurunan lempung setebal H2 = 28,5 - 3 = 25,5 m , bila dianggap lapisannya mempunyai E 2 = 1000 t/m :

LIB = 1; HIB = 25,5 /20 = 1 ,3; DjB = 3/20 = 0,15

' Dari Gambar 4.16, diperoleh Ill = 0,5 dan !la = o,97 S l. 1 = 0,5

X

0,97

X

5 x 20 = 0,049 m 1000

--

Penurunan lempung setebal H1 = 4,5 - 3 = 1,5 m, bila dianggap lapisan mempunyai modu lus elastis E = 1000 t/m2 :

LIB = 1; HdB = 1,5 / 20 = 0,08; Dt!B = 3/20 = 0,15

Dari Gambar 4.16, diperoleh Ill = 0,08 dan !la = 0,97

S i2 = 0, 08 X 0 , 97 X

5 x 20 1000

= 0, 0078 m

Penurunan lapisan lempung sesungguhnya (dari kedalaman 4,5-28,5 m) dengan E t/m2 :

=

1000

S i = S i1 - S iz = 0,049 - 0,0078 = 0,041 m

Dengan memperhatikan koreksi kekakuan fondasi yang diambil sebesar 0,80, maka S/ = 0,80 x 0,041 = 0,033 m = 33 mm. Kedalaman fondasi sangat kecil dibanding dengan lebarnya, maka a = 1, atau tidak ad a reduksi penurunan-segera.

(b.2) Penurunan konsolidasi Penyebaran beban ke tanah di bawah fondasi, dipakai metode penyebaran beban 2V : 1H. Untuk fondasi bujur sangkar,

2 dengan qn = 5 t/m dan z = jarak tengah-tengah lapisan terhadap dasar fondasi. Hitungan penurunan konsolidasi dilakukan dalam Tabel C8.2. Sebagai contoh, pada lapisan 3-4,5 m: (1) Tengah-tengah lapisan terletak pada kedalaman: 3 + 0,75 = 3,75 m 2 5 x 20 2 = 4,65 t/m (2) �0' 2 z ( 20 + 0,75 ) (3) S e = H mv �O'z = 1,5

x

0,002

x

4,65 = 0,014 m

Teknik Fondasi 1

259

Tabel C8.2 Hitungan penurunan konsolidasi.

I

I

Lapisan (m )

i'1
Kedalaman (m )

(m )

z

z 2 (t/ m )

3,75 7,5 13,5 19,5 25,5

0,75 4,5 10,5 16,5 22,5

4,65 3,33 2,15 1,50 1,10

3,0 - 4,5 4,5 - 10,5 1 0,5 - 16,5 16,5 - 22,5 22, 5 - 28,5

H (m)

mv (m2 /t)

Se (m )

1,5 6 6 6 6

0,002 0,001 0,0005 0,0002 0,0001

0,014 0,020 0,0065 0,0018 0,0006

Penurunan konsolidasi: Sc(oed)

=

0,014

+

0,02

+

0,0065

+

0,0018 + 0,0006 = 0,043 m

Koreksi penurunan bila koefisien tekanan pori A = 0,8 untuk fondasi bujur sangkar, dapat dilakukan sebagai berikut: Diameter ekivalen fondasi bujur sangkar bila dianggap sebagai fondasi lingkaran:

2

2

0,25 nD = B , diperoleh D = 20 ( 4/n) HIB = 22, 5 /22, 56

=

�

= 22,56 m

1 , 13 ; A = 0, 8

Dari Gambar 4.24, diperoleh � = 0,83. Maka, penurunan konsolidasi terkoreksi: Se = �

x

S c(oed) = 0,83

x

0,043 = 0,036 m = 36 mm

Penurunan lapisan pasir sangat padat di bawah lapisan lempung dapat diabaikan karena sangat kecil.

(b.3) Penurunan akhir total Penurunan akhir total adalah jum lah dari penurunan-segera dan penurunan konsolidasi, m aka S = S/

+

S, = 33

+

36 = 69 m m

Bil a diinginkan untuk mengetahui kecepatan penurunannya, dilakukan cara sebagai berikut: Beton bahan fondasi dianggap tidak kedap air, sehingga drainase terjadi pada arah atas dan bawah, atau drainase dobel, jadi I

H1 = H / 2 = 25,5 / 2 = 12,75 m Untuk U = 90%, waktu penurunan konsolidasi yang dibutuhkan:

2

t

1 2,75 X 0,848 =

18,25

= 7,5 tahun

260

Fondasi pelat

7,5 tahun, perkiraan penurunan total yang terjadi adalah st S / + US C ( dengan = 90%) 33 + 0,9 x 36 65,4 mm Umumnya, waktu awal terjadinya konsolidasi, yaitu t = 0, dianggap terjadi pada per-

Pada waktu

u

=

=

=

·

tengahan masa periode pembangunan. (c) Kesimpulan

69

Bila penurunan akhir total (S = mm) ini dibandingkan dengan penurunan yang diizin kan menurut Skempton dan MacDonald (lihat Tab,•l 4.9), maka untuk fondasi rakit di atas tanah lempung penurunan maksimum diizinkan adalah mm, maka fondasi rakit yang ditinjau dalam soal ini masih dalam batas-batas toleransi. Karena dari tinjauan persyaratan faktor aman terhadap daya dukung dan penurunan toleransi memenuhi, dimensi dan kedalaman fondasi yang dirancang memenuhi syarat.

(1955)

65-100

DAFTAR PUSTAKA

Bowles, J.E., Foundation Analysis and Design, McGraw-Hill Kogakusha, Ltd., Tokyo, Japan, 1977. Capper, P.L., Cassie, W.F. and Geddes, J.D., Problem in Engineering Soils, E Spon, Ltd., London, 1980. Costet, J., Sanglerat, G., Cours Pratique de Mecanique des Sols, Dunod, Paris, 1969. Das, B.M., Advanced Soil Mechanics, McGraw-Hill, New York, 1983. Dunham, C.W., Foundation of Stucture, 2th eds., McGraw-Hill Book Co., Inc. Kogakusha Com pany, 1962. �iroud, J.P., Tran-Vo-Nhiem Obin, J.P., Mecanique des Sols Tables pour Le Calcul des Fondations, Tome-3, Ed. Dunod, Paris, 1973. Hardiyatmo, Hary Christady, Mekanika Tanah 1, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1 992 Hardiyatmo, Hary Christady, Mekanika Tanah 2, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1 994 Holtz, R.D. and Kovacs, W.D., An Introduction to Geotechnical Engineering, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1981. Lambe, T.W. and Withman, R.V., Soil Mechanics, John Wiley and Son, Inc., New York, 1 969. Leonard, G.A., Foundation Engineering, McGraw-Hill, New York, 1962. Lehr, H., Exemple De Calculs Pour Les Projets De Fondations, Editions Eyrolles, Paris, 1960. Peck, R.B., Hanson and Thomburn, T.H., Foundation Engineering, John Wiley and Son, Inc., New York, 1953. Perloff, W.H. and Baron, W., Soil Mechanics: Principles and Applications, The Ronald Press Com pany, New York, 1976 Ramiah, B.K. and Chickagappa, L.S., Handbooks of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mohan Primlani, Oxford IBH Publishing Co, New Delhi, 1981. Simon, N.E. and Menzies, B.K., A Short Course in Foundation Engineering, Butterworth Co., Ltd., London, 1977. Smith, G.N., Element of Soil Mechanicsfor Civil and Mining Engineers, Granada, London, 1982. Sower, G.B . and Sower, G.F., An Introductory Soil Mechanics and Foundations, The Macmillan Co., New York, 1961. Teng, W.C ., Foundation Design, Prentice Hall, Englewood Cliffs. New Jersey., 1962. Terzaghi, K., Theoretical Soil Mechanics, John Wiley and Son, New York, 1943. Terzaghi, K. and R.B. Peck, Soil Mechanics in Engineering Practice, 2th eds., Wiley, New York, 1967. & FN

&

&

&

INDEKS

angka Poisson ()1), 144, 162, 162T, 182 angka pori maksimum (emak5), 5 angka pori minimum (emin ), 5 Atterberg, batas, 22G batas Atterberg, 22G batas cair (LL), 21 batas plastis (PL), 22, 25 batas susut (SL), 22 beban pelayanan, 220 de Beer, analisis, 95 berat jenis (G5), 3 berat volume basah (Yb), 3 butiran padat (y5), 3 kering (Yb) , 3 kering maksimum Ydlmaks!' 5 kering minimum Ydlmin!' 5 tanah jenuh (S 1), 4 tanah kering, 4 bor cuci, 38 bor putar, 39 bor tangan, 37 boring log, 46 Boussinesq, analisis, 150G butiran klasifikasi, 10 koefisien gradasi (Cc), 10 koefisien keseragaman (Cu), 10 ukuran efektif, 10 Button, analisis, 1 18

contoh tak terganggu, 40 contoh terganggu, 42 daya dukung, 25, 34, 62 aman (q5), 78, 140T pada tanah lempung, 209T dari hasil pengujian 132 diizinkan ( qa), 78, 205, 213, 235 fondasi yang berdekatan, 1 32 Peck, 131 teori, 66 Terzaghi, 131 ultimit neto (q un), 78 derajat kejenuhan (5), 3 derajat konsolidasi (U), 199 diagram plastisitas Casagrande, 23G distorsi kaku, 199 distribusi ukuran butiran tanah, 1 1

SPT,

=

Caqout, analisis, 93, 95 Casagrande, diagram plastisitas, 23G contoh tanah contoh inti batu, 36 contoh kontinu, 36

faktor aman (F), 78, 1 39 faktor daya dukung Terzaghi, 72, 73T Vesic, 94T, 1 20G faktor gesekan dinding (/5), 76T faktor pengaruh (/), 151G, 152, 1 55G, 1 62T Lee, 161 Schleicher, 161 faktor waktu (Tv) , 1 99 fondasi dalam, 62 fondasi dangkal, 62 fondasi memanjang, 57, 62, 63G, 212 fondasi mengapung, 210 fondasi pada lanau, 209 fondasi pada lereng, 1 14 fondasi pada /oess, 209 fondasi rakit, 57, 62, 63G, 247 pada tanah lempung, 249

Indeks

264 fondasi sumuran, 62, 63G fondasi telapak, 57, 62, 63G, 206 gabungan, 229 ikat, 229, 235 kantilever, 229, 235· terpisah, 2 12 fondasi tiang, 62, 63G gradien hidrolik kritis (ic), 16 Hansen, analisis, 95 hidrometer, 1 1 hitungan penurunan, 160 konsolidasi, 180G konsolidasi primer, 1 78 Schmertmann, 172 indeks cair (LI), 24 indeks pemampatan (Cc), 1 78 indeks pemampatan kembali (Cr), 1 78 indeks plastis (PI), 25 intensitas pembebanan kotor (q), 78 isobar tegangan, 150G Janbu, persamaan daya dukung, 109 jenis fondasi fondasi dalam, 62 fondasi dangkal, 62 fondasi memanjang, 62, 63G fondasi rakit, 62, 63G fondasi sumuran, 62, 63G fondasi telapak, 62, 63G fondasi tiang, 62, 63G jenis tanah tanah berbutir halus, 1 2 tanah granuler, 1 2 tanah kohesif, 1 2 tanah non-kohesif, 12 tanah tak kohesif, 12 kadar air (w), 3 kecepatan penurunan konsolidasi, 183, 199 primer, 185 kelebihan air pori, 176 kelebihan tekan pori awal, 184, 185G kondisi drainase dobel, 185G kondisi drainase tunggal, 185G

kepadatan relatif (Re), 5 kerapatan relatif (Dr), 4 Kerisel, analisis 93, 95 keruntuhan fondasi keruntuhan geser lokal, 48, 64, 72 keruntuhan geser umum, 48, 64, 72 keruntuhan penetrasi, 64 keruntuhan geser lokal, 48, 64, 72 keruntuhan geser umum, 48, 64, 72 keruntuhan penetrasi, 64 klasifikasi butiran, 10 klasifikasi tanah, 27, 28-29T sistem Unified, 27 koefisien daya dukung Mandel & Salencon,

129T

koefisien gradasi (Cc) butiran, 10 koefisien keseragaman (Cu) butiran, 10 koefisien konsolidasi ( Cv) metode akar waktu, 184, 186G metode kecocokan log-waktu, 184, 186G kohesi efektif (c'), 13 kohesi tanpa-drainase, 13 komponen penurunan penurunan konsolidasi primer, 1 60 penurunan konsolidasi sekunder, 160 penurunan segera, 160 kompresibilitas, 24 kondisi dengan-drainase, 13, 83 kondisi drainase dobel, 185G kondisi drainase tunggal, 185G kondisi tanpa-drainase, 13 konsistensi, 21 konsistensi tanah lempung, 208, 209T konsolidasi, 55 konsolidasi tanah berlebihan, 25 normal, 25 kuat geser tanah, 1 1 tanpa-drainase, 22, 24, 177 pada tanah lempung, 207 kuat geser tekan-bebas (qu), 20, 21T, 48 lebar fondasi fiktif (Bf), 126 Lee, 161 lempung angka kompresibilitas (Cc), 177 kuat geser tanpa-drainase, 177

Teknik Fondasi 1 terkonsolidasi berlebihan, 177, 178, 1 79 terkonsolidasi normal, 177, 1 78, 179, 207 lingkaran Newmark, 1 56 lubang cobaan, 36-37 Mandel, persamaan daya dukung, 128 metode penyebaran 2V : 1H, 158 Meyerhof, analisis, 97, 132 modulus elastis (E), 144, 162, 1 63T, 1 63 Newmark, lingkaran, 156 nilai banding area (Ca), 41 nilai banding kebebasan dalam (Ci), 41 nilai banding kebebasan luar (C1), 42 nilai N pada tanah lempung, 209T nilai SPT, 47 Peck, 132 pembebanan eksentris, 1 03 pembebanan miring, 106 pen.gujian beban pelat, 50, 138, 139, 209 pengujian geser baling-baling, 46, 48, 51 pengujian kerucut statis, 46, 50G pengujian kuat geser pengujian geser baling-baling, 13, 14G pengujian geser-langsung, 13, 14G pengujian tekan-bebas, 13, 14G, 48 pengujian triaksial, 13, 14G pengujian SPT, 46, 47, 132, 206 pengujian tanah pengujian beban pelat, 46, 138, 139, 209 pengujian geser baling-baling, 46, 48, 51 pengujian penetrasi kerucut statis, 46, 50G pengujian SPT, 46, 47, 132, 206 pengujian tekan-bebas, 13, 14G, 48, 207 penurunan, 142 diizinkan, 200 hitungan. Lihat hitungan penurunan. komponen. Lihat komponen penurunan. konsolidasi, 258 konsolidasi primer, 160, 1 76 konsolidasi sekunder (Ca), 160, 188 Godlewski, 1 90 Mesri, 1 90 Raymond, 1 90 Wahls, 1 90 konsolidasi selama pelaksanaan, 196G

265 maksimum, 200 tak seragam, 67 segera, 160 Bjerrum, 165, 1 66G Bowles, 165G dari pengujian beban pelat, 170 dari pengujian penetrasi kerucut statis (sondir), 1 71 dari pengujian SPT Fox, 165G Janbu, 165, 166G Kjaernsli, 165, 166G koreksi, 1 64 pada tanah pasir, 1 96 Steinbrener, 165T penyelidikan dengan pencucian, 38 permeabilitas, 14 persamaan daya dukung Boussinesq, 1 50G Button, 1 18 Caqout, 93, 95 de Beer, 95 Hansen, 95 Kerisel, 93, 95 Mandel, 128 Meyerhof, 97, 132 Prandtl, 93, 95 Reissner, 93, 95 Salencon, 1 28 Skempton, 87, 88G Terzaghi, 83, 93 Tsheng, 124 Vesic, 93, 94T, 95, 1 18-1 1 9 plastisitas, 2 1 Prandtl, analisis, 93, 95 Reissner, analisis, 93, 95 ruang bawah tanah, 252

Salencon, persamaan daya dukung, 128 Schleicher, 161 sedimentasi, 11 sensitivitas, 24 tanah lempung, 24T Skempton, analisis, 87, 88G sudut gesek dalam (q>'), 83 efektif (q>'), 13

266

tabung contoh, 36 tabung belah standar, 47 belah, 44 berpiston, 43 berpiston mengapung, 44 berpiston tetap, 44 tekan terbuka, 42 tambahan tegangan, 143 tanah anorganik, 23 berbutir halus, 12 gambut, 26 gradasi baik, 9 gradasi buruk, 10 granuler, 1 2 kohesif, 12 lanau, 26 lempung jenuh konsistensi, 49 kuat geser tekan-bebas (q u ), 49 nilai N, 49 loess, 26 non-kohesif, 12 organik, 26 tak kohesif, 12 Taylor, metode untuk koefisien konsolidasi, 1 84

Indeks tegangan efektif, 13, 16 tegangan efektif (o'), 16, 17G, 18 tegangan netral, 16 tegangan utama mayor, 13, 20 tegangan utama minor, 13, 20 tekan-bebas, 55 tekanan fondasi neto (qn), 78 total (q), 78 tekanan intergranuler, 13, 16 tekanan keliling, 83, 131, 221, 254 tekanan overburden efektif (p0'), 131, 134, 135, 1 72, 1 76 total (p), 77 tekanan pori, 16 tekanan prakonsolidasi, 180 tekanan sentuh, 143 Terzaghi persamaan daya dukung, 83, 93 persamaan untuk fondasi rakit, 132 Tsheng, analisis, 124 Vesic analisis, 118-119 faktor daya dukung, 94T persamaan daya dukung, 93, 94T, 95

TENT ANG PENULIS

Dr. lr. Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng., DEA lahir di Surakarta tanggal 18 Oktober 1955. la menyelesaikan studi tingkat sarjana di Jurusan Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, pada ta hun 198 1 . Pada tahun 1990, ia memperoleh ijazah Master of Engineer ing dalam bidang Geoteknik dari Asian Institute of Technology, Bang kok (Thailand). Untuk memperdalam penguasaan di bidang Geotek nik, ia menimba ilmu di Universite Joseph Fourier, Grenoble (Prancis), dan memperoleh Diplome d'Etude Approfondies (1992) dan ijazah doktor (1995). Sempat menggali pengalaman cli berbagai perusahaan nasional yang menangani pekerjaan tanah clan penyelidikan fonclasi-pernah menjacli kepala seksi pelaksanaan pekerjaan bangunan irigasi clan pekerjaan tanah-pacla tahun 1980-1986, kini ia menjacli staf pengajar tetap cli Jurusan Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, untuk mata kuliah Mekanika Tanah dan Teknik Fonclasi. Selain mengajar, ia juga sibuk menclalami penelitian cli Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik UGM.

teknik pondasi 1.pdf

Recommend Documents