03 ddt fondasi dangkal

TEKNIK FONDASI

PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI

DEFINISI UMUM:

Fondasi adalah suatu konstruksi bagian dasar

bangunan yang berfungsi sebagai penerus beban

dari struktur atas ke lapisan tanah di bawahnya

yang diharapkan bisa menghindari terjadinya:

• Keruntuhan geser

• Penurunan yang berlebihan

•

KRITERIA PERENCANAAN FONDASI:

1. Daya dukung sistem fondasi harus lebih

besar daripada beban yang bekerja pada

fondasi

2. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan

tidak melebihi dari penurunan yang diijinkan

HAL-HAL YANG BERPENGARUH TERHADAP

DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN SISTEM FONDASI:

1. Kondisi pelapisan tanah dasar dimana

fondasi bertumpu

2. Fondasi: bentuk, dimensi, dan elevasi

DEFINISI FONDASI DANGKAL 1. Perbandingan antara

kedalaman dengan lebar

fondasi 1

2. Daerah penyebaran struktur

fondasi pada tanah di

bawahnya (lapisan

penyangga/bearing stratum)

lebih kecil atau sama dengan

lebar fondasi

Df

B

Daerah penyebaran beban

Q

STABILITAS FONDASI

1. Daya dukung fondasi, dipengaruhi oleh:

- Macam Fondasi: dimensi dan letak fondasi

- Sifat tanah (indeks dan teknis): berat volume (), kohesi (c),

sudut geser dalam ()

2. Penurunan (settlement):

- Penurunan segera (immediately settlement); akibat elastisitas

tanah

- Penurunan konsolidasi (consolidation settlement), akibat

keluarnya air pori tanah yang disebabkan oleh adanya

pertambahan tegangan akibat beban fondasi

JENIS PENURUNAN

St

Q

St2

Q

St1

Penurunan seragam Penurunan tidak seragam

KONSEP DAYA DUKUNG

Beban q diberikan secara

bertahap pada fondasi dengan

lebar B. Penurunan akibat

pertambahan beban diplot:

(a) General shear failure

(b) Local shear failure

(c) Punching shear failure

Jenis Keruntuhan:

MODEL KERUNTUHAN, (Vesic, 1973)

Punching shear failure :

General shear failure:

Umumnya terjadi pada pasir

padat

Sering terjadi pada pasir

dengan kepadatan sedang

Local shear failure :

Sering terjadi pada pasir lepas

Punching shear failure :

MEKANISME KERUNTUHAN

Keruntuhan

dibagi menjadi

3 zona

ZONA KERUNTUHAN, (Terzaghi)

Zona I:

Zona yang langsung di bawah fondasi dicegah untuk bergerak lateral

oleh gaya friksi dan adhesi antara tanah dan dasar fondasi, sehingga

Zona I selalu tetap dan dalam keadaan seimbang, serta bekerja sebagai

bagian dari fondasi.

Zona II:

Juga disebut zona geser radial, karena zona ini terbentuk dari satu set

gaya-gaya geser radial dengan titik pusat spiral logaritmik pada ujung

dasar fondasi yang membentuk zona geser radial tersebut.

Zona III:

Disebut juga zona geser linear. Batas Zona III dengan garis horisontal

membentuk (450-/2). Bidang geser di atas batas horisontal oleh Terzaghi

diabaikan, dan diganti oleh beban q sebesar .Df.

DAYA DUKUNG FONDASI DANGKAL (Terzaghi)

ANGGAPAN DAN DASAR TEORI (Terzaghi) 1. Menghilangkan tahanan geser tanah di atas bidang horisontal yang

melewati dasar fondasi, dan menggantikannya dengan seolah-olah

terdapat beban sebesar q = . Df 2. Membagi distribusi tegangan di bawah fondasi menjadi 3 bagian

3. Tanah adalah homogen dan isotropik, dan kekuatan gesernya

dipresentasikan menurut persamaan Coulomb, t= c + s. tan

4. Dasar fondasi menerus, kasar, dan penyelesaian permasalahan adalah 2

dimensi

5. Zone elastis dibatasi oleh bidang lurus bersudut a = dengan horisontal,

sedang zona plastis termobilisasi 6. Total tekanan pasif Pp terdiri dari tiga komponen pembentuk, di mana

masing-masing dapat dihitung sendiri-sendiri, kemudian ketiga komponen

tersebut ditambahkan meskipun permukaan kritis masing-masing

komponen tidak sama

FORMULA DAYA DUKUNG (Terzaghi)

Type Fondasi Kapasitas Daya Dukung FS

• Menerus qult. = c.Nc + q.Nq + 0,5. B..N 3

• Empat Persegi Panjang qult. = 1,3.c.Nc + q.Nq + 0,4. B..N 3

• Lingkaran qult. = 1,3.c.Nc + q.Nq + 0,3. B..N 3

dimana:

q = .Df : Effective Overburden Pressure

c = kohesi

B = lebar fondasi

= berat volume tanah

Nc, Nq, dan N = fungsi dari : Faktor daya dukung Terzaghi

Faktor Daya Dukung:

1cos

K

2

tanN

cot)1N(N

)/2)tan-(0.75ea

)

245(cos2

aN

2

p

qc

02

2

q

Kasus I:

q = (Df - D) + ’ D

’ = sat - w

pada suku ke-tiga formula Terzaghi diganti ’

Kasus II:

q = .Df

pada suku ke-tiga formula Terzaghi diganti ’

Kasus III:

q = .Df

pada suku ke-tiga diganti formula Terzaghi a

a (D+'(B-D)), untuk DB

a = untuk D>B

1

B

PENGARUH MUKA AIR TANAH (Terzaghi)

FORMULA DAYA DUKUNG (Meyerhof)

Type Pembebanan Kapasitas Daya Dukung

Beban vertikal qult. = c.Nc.sc.dc + q.Nq.sq.dq + 0,5. B..N.s.d

Beban berinklinasi qult. = 1,3.c.Nc.dc.ic + q.Nq.dq.iq + 0,4. B..N.d.i

Nc, Nq, Ng : Faktor daya dukung Meyerhof

Nq = e tan tan2(450-/2)

Nc = (Nq-1) cot

N = (Nq-1) tan (1.4 )

si : faktor bentuk fondasi

di : faktor kedalaman fondasi

ii : faktor inklinasi pembebanan

Faktor Daya Dukung (Meyerhof)

Nc

N Nq

Faktor bentuk, kedalaman, dan inklinasi (Meyerhof)

Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT (Meyerhof)

d

1

all KF

Nq

2

3

2

allB

FB

F

Nq

untuk B F4

untuk B > F4

qall = daya dukung ijin untuk

penurunan yang diijinkan tidak

melampaui 25 mm, dengan

satuan kPa atau ksf

Kd = 1 + 0.33 (Df/B) 1.33 : faktor kedalaman

Df = kedalaman fondasi

B = lebar fondasi

F = faktor koreksi (faktor keamanan) dengan harga sebagai berikut:


N55 N70

SI Fps SI Fps

F1

F2

F3

F4

0.05

0.08

0.3

1.2

2.5

4

1

4

0.04

0.06

0.3

1.2

2

3.2

1.0

4.0

Faktor koreksi F

Df B

Nrata-

rata

0.5

Df

2B

Penetuan nilai SPT rata-rata


Hubungan antara NSPT dengan qall

Bowles (1982):

Formula Meyerhof masih terlalu

konservatif dianjurkan untuk

dinaikkan hingga 50% dari

formula Meyerhof

Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT (Parry, 1977)

qult = 30N [kPa] untuk Df B

Untuk tanah berbutir kasar (c = 0)

Df

B

Nrata-rata 0,75 B

5.0

q

N2825

q = effective overburden

Sudut geser dalam:

Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan CPT (Schmertmann, 1978)

Untuk tanah berbutir kasar (-soils):

Fondasi lajur qult = 28 – 0.0052 (300-qc)1.5 [kg/cm2 atau ton/ft2]

Fondasi tapak qult = 48 – 0.009 (300-qc)1.5 [kg/cm2 atau ton/ft2]

Untuk tanah berbutir halus (c-soils):

Fondasi lajur qult = 2 + 0.28 qc [kg/cm2 atau ton/ft2]

Fondasi tapak qult = 5 + 0.34 qc [kg/cm2 atau ton/ft2]

PENGARUH BEBAN EKSENTRIS

PADA FONDASI

Distribusi Tegangan:

2

y

2

xminmax/

312

1

x

312

1

x

y

y

x

xminmax/

BL

M6

LB

M6

BL

Qq

BL2

LM

LB2

BM

BL

Q

I

yM

I

xM

BL

Qq

Q : beban vertical

M : momen.

LANGKAH PENYELESAIAN PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKIBAT BEBAN EKSENTRIS:

Jarak eksentrisitas e adalah: Q

Me

Dengan menstubtitusikan persamaan eksentrisitas di atas ke persamaan tegangan kontak didapat::

)B

e61(

BL

Qqmax dan )

B

e61(

BL

Qqmin

Bila: e = B/6 qmin = 0

e > B/6 qmin = negative (tarik!!!!)

)e2B(L3

Q4qmax

1. Perhitungan tegangan kontak

qmax menjadi

2. Perhitungan lebar dan panjang efektif

B’ = lebar efektif = B – 2e

L’ = panjang efektif = L

Sebaliknya, jika eksentrisitas berada pada arah memanjang,

maka panjang efektif L’ = L – 2e dan lebar efektif B’ = B

3. Perhitungan daya dukung (qu) dengan cara Terzaghi atau Meyerhof

Apabila daya dukung dihitung berdasarkan teori Meyerhof, perlu diperhatikan:

• Faktor bentuk dan factor inklinasi dihitung berdasarkan lebar dan

panjang efektif

• Faktor kedalaman dihitung berdasarkan lebar dan panjang total

4. Daya dukung total

5. Faktor keamanan:

Qult = qult x B’ x L’

FS = Qult / Q

B/2 B/2

e

M

Q Modifikasi agar tegangan

kontak tidak negatif:

Dengan tegangan ijin tanah

sebesar 1 kg/cm2, tentukan

dimensi fondasi tersebut!

1.00

B x B

Q = 4200 kg

M = 16 900 kgcm

CONTOH KASUS:

Perkiraan harga B:

cmq

QB

q

QA

A

Qq

allall

all 651

4200

Kontrol Tegangan:

)6

1()6

1(2 B

e

B

Q

B

e

A

Qq

cmQ

Me 02.4

4200

16900

!!!!!/36.1)65

02.461(

65

4200)

61( 2

22max allqcmkgx

B

e

B

Qq

Penentuan B berdasarkan qmax = qall:

cmBdidapatcobacobadengan

cmkgB

x

BB

e

B

Qqqall

75

/1)02.46

1(4200

)6

1( 2

22max

Kontrol qmin:

OKcmkgx

B

e

B

Qq 0/51.0)

75

02.461(

75

4200)

61( 2

22min

PENURUNAN FONDASI DANGKAL

Jenis Penurunan:

1. Penurunan Segera (elastis), Se

2. Penurunan Konsolidasi, Sc

Se terjadi segera setelah pelaksanaan konstruksi

Sc = f(waktu), akibat disipasi air pori pada lempung jenuh

Fase Penurunan Konsolidasi:

1. Konsolidasi primer:

- Akibat disipasi air pori

- Pada lempung inorganik dan kelanauan

2. Konsolidasi sekunder:

- Akibat selip dan reorientasi partikel tanah

- Pada tanah organik (gambut)

Penurunan total: Stotal = Se + Sc

PENURUNAN FONDASI DANGKAL

PENURUNAN ELASTIS

q0 : tegangan kontak

s : Poisson’s ratio

Es : Modulus elastisitas tanah

PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIS

Harr (1966): (flexible)

2)1(

20 as

s

eE

BqS

a )1(20

s

s

eE

BqS

(sudut fondasi)

(pusat fondasi)

mm

mmm

mm

mm2

2

2

2

1

1ln.

1

1ln

1

a

dimana: m = B/L

B = lebar fondasi

L = panjang fondasi

Penurunan rata-rata (Harr):

avs

s

eE

BqS a )1(

20

rs

s

eE

BqS a )1(

20

(flexible)

(rigit)


Janbu, Bjerrum, Kjaernsli (pada lempung jenuh)

q0

B

Df

H

s

eE

BqAAS 0

21

s = 0.50

A1 = f(H/B)

A2 = f(Df/B)


Janbu, Bjerrum, Kjaernsli (pada lempung jenuh)


Hartman (1978) (pada tanah pasir)

B

s

zce z

E

IqqCCS

2

0

21 )(

dimana: Iz = faktor pengaruh regangan

C1 = faktor koreksi kedalaman fondasi

= 1 - 0.5 (q/(qc-q))

C2 = faktor koreksi terhadap rangkak tanah

= 1 + 0.2 log(10 t) t : dalam tahun

qc = tegangan kontak fondasi

q = overburden pressure pada level dasar fondasi


Faktor pengaruh regangan:

fondasi bujur sangkar dan lingkaran: z = 0 Iz = 0.1

z = 0.5B Iz = 0.5

z = 2B Iz = 0

fondasi dengan L/B 10: z = 0 Iz = 0.2

z = B Iz = 0.5

z = 4B Iz = 0

Untuk 1 < L/B < 10 Iz : interpolasi

: Bujur sangkar/lingkaran

: Empat persegi panjang,

dengan L/B 10

0 0.2 0.4 0.6 0

B/2

B

2B

4B

Iz

Depth


Perkiraan Harga Parameter Elastis Tanah: Es = 766 NSPT [kN/m2]

Es = 2 qc [pada satuan yang sama]

Es = 250 c – 500 c [lempung NC]

Es = 750 c – 1000 c [lempung OC] N : nilai SPT tanah

qc : tahanan konus (sondir)

c : kohesi tanah (undrained)

Harga-harga empiris:

Tipe tanah Es (MN/m2) s

Pasir lepas

Pasir agak padat

Pasir padat

Pasir kelanauan

Pasir dan kerikil

Lempung lunak

Lempung medium

Lempung padat

10.35 – 24.15

17.25 – 27.60

34.50 – 55.20

10.35 – 17.25

69.00 – 172.50

2.07 – 5.18

5.18 – 10.35

10.35 – 24.15

0.20 – 0.40

0.25 – 0.40

0.30 – 0.45

0.20 – 0.40

0.15 – 0.35

0.20 – 0.50

0 10 20 30

2

4

6

8

qc

2

4

6

8

1600 2400 0.2 0.4 0

Q=1440 kN

Es

Iz

NSPT

=17.8 kN/m3

7600

11490

9192

11490

14554

16852

16086

z z’ z’

CONTOH KASUS: Penurunan elastis pada pasir

Dengan luas 3x3 m2, berapa penurunan elastis

fondasi setelah 5 tahun? (metoda Hartman)

Luas Fondasi = 3 x 3 = 9 m2

Q = 1440 kN q0 = 1440/9 = 160 kN/m2

Overburden pressure q = .h = 17.5 x 1.5 = 26.7 kN/m2

Dengan formula pendekatan Es [kN/m2] = 766 NSPT, kurva SPT-z dikembangkan menjadi kurva

Es-z’ dengan harga Es rata-rata seperti pada Tabel di bawah: z

E

I

s

z No Z’ [m] z [m] Es [kN/m2] Iz

1

2

3

4

0-1

1-1.5

1.5-4

4-6

1

0.5

2.5

2

8 000

10 000

10 000

16 000

0.233

0.433

0.361

0.111

1.10-4

0.217 10-4

0.903 10-4

0.139 10-4

1.550 10-4

C1 = 1-0.5 [q/(qc-q)] = 1-0.5 [26.7/(160-26.7)] = 0.9

C2 = 1+ 0.2 log (10 t) = 1 + 0.2 log(10 x 5) = 1.34

B

s

zce z

E

IqqCCS

2

0

21 )( = 0.9 1.34 (160-26.7) 1.55 10-4 = 249.2 10-4 m = 24.9 mm

CONTOH KASUS: Penurunan elastis pada pasir

03 ddt fondasi dangkal

Documents