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 · 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%

Sifat-sifat teknis tanah dan batuan

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

Sifat-sifat teknis tanah dan batuan

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

Sifat-sifat teknis tanah dan batuan

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 = 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,

Sifat-sifat teknis tanah dan batuan

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

Sifat-sifat teknis tanah dan batuan

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 dc; 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 ,: 7

�

- -

·

t

(/)

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

:1

'5;

� 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

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 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 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' = 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°

=

° 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 . 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 , ' = ( 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:

. 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, 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, 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 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)

_.....

[_�� -�__,:._ � ,. ,. -1.: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