menentukan daya dukung pada pondasi dangkal dengan metode

Menentukan Daya Dukung Pada Pondasi Dangkal Dengan Metode

Limit Equilibrium

Toddy Samuel

0404010716

LATAR BELAKANG

Teknik pondasi Kapasitas daya dukung Limit equilibrium

Keterbatasan daya dukung

Optimalisasi

Geometri pondasi Mekanisme keruntuhan pondasi Arah pembebanan

TUJUAN

Kapasitas daya dukung

Perubahan titik rotasi keruntuhan tanah

Arah pembebanan

Kombinasi optimum

BATASAN MASALAH

• Penelitian ini dibatasi oleh beberapa hal yaitu :oBentuk geometri pondasi dangkal yang digunakan berupa pondasi lajur (strip

footing). oMekanisme keruntuhan pondasi yang dipakai adalah mekanisme keruntuhan tanah

dengan bentuk lingkaran (circular arc failure mechanism).oPembebanan terjadi pada titik pusat massa pondasi lajur serta beberapa variasi

arah beban yakni tegak lurus dan membentuk sudut (α = 60˚) terhadap penampang pondasi.

BATASAN MASALAH

o Kondisi tanah yang digunakan pada skripsi ini adalah kondisi jenuh air disertai oleh pembebanan undrained dengan parameter kuat geser tanah diwakili oleh Su.

o Perhitungan pada skripsi ini menggunakan metode total stress analysis (TSA) sehingga kapasitas daya dukung pondasi dangkal diwakili oleh nilai beban runtuh (collapse load) yang merupakan hasil perhitungan dari metode batas kesetimbangan.

o Perhitungan pada skripsi ini menggunakan metode batas bawah (lowerbound) sebagai asumsi awal dan metode batas kesetimbangan (limit equilibrium) sebagai alat menghitung nilai beban runtuh (collapse load).

PONDASI DANGKAL

• Pengertian umumo Coduto (1994) :

Pondasi dangkal adalah pondasi dimana transfer beban dari struktur ke tanah terjadi dekat dengan permukaan.

o Terzaghi (1943) :D ≤ BD = 3B - 4B

• Pengertian umum

• Daya Dukung Pondasi Dangkal

o Tahanan yang dimiliki oleh pondasi untuk memikul beban pada pondasi tersebut.

o Total stress analysis. o Kuat geser tanah undrained, su .o Daya dukung = collapse load.


1. Batasan servis (serviceable limit state) adalah batasan deformasi atau penurunan pondasi, apabila batasan ini terlewati maka fungsi dari pondasi tersebut tidak berjalan.

2. Batasan ultimit (ultimate limit state) yang berarti batasan tegangan atau gaya yang tidak boleh dilewati oleh pembebanan pada struktur pondasi selama waktu yang ditentukan dalam desain.

Pada skripsi ini daya dukung yang dicari adalah daya dukung ultimit.

Ada dua batasan pada daya dukung pondasi dangkal :


Performa pondasi – serviceable limit state

sumber : Monash University’s course web site


Performa pondasi – ultimate limit state

Sumber : Monash University’s course web site

• Kegagalan Pondasi DangkalKeruntuhan pada pondasi dangkal terjadi ketika beban yang dipikul mencapai batas daya dukung ultimit .


• Mekanisme Keruntuhan TanahGeneral Shear Failure


• Mekanisme Keruntuhan TanahLocal Shear Failure


• Mekanisme Keruntuhan TanahPunching Shear Failure


• Mekanisme Keruntuhan TanahMekanisme keruntuhan tanah dengan bentuk lingkaran (circular arc mechanism).

Circular arc failure mechanism – undrained condition

• Mekanisme Keruntuhan Tanah

oTanah bersifat semi-infinite, homogen, isotropic dan merupakan material kaku-plastis.

oMenghilangkan tahanan geser tanah diatas bidang horizontal yang melewati dasar pondasi.

oKekuatan geser tanah dipresentasikan oleh kuat geser tanah undrained, su.

oTanah yang ditinjau tidak berbobot (weightless soil) sehingga kuat geser tanah menjadi faktor yang sangat dominan dalam perhitungan daya dukung tanah.

oPerhitungan daya dukung pada skripsi ini menggunakan metode batas bawah, metode batas kesetimbangan dan total stress analysis.

METODE BATAS KESETIMBANGAN

• Dikemukakan pertama kali oleh Prandtl (1920) pada baja dengan massa yang tebal.

• Terzaghi (1943) mengadaptasi metode untuk kegagalan daya dukung pondasi dangkal.

• Terdapat tiga langkah utama dalam metode batas kesetimbangan yaitu :

1.Menetapkan jenis mekanisme keruntuhan tanah.

2.Menentukan gaya – gaya yang bekerja pada mekanisme keruntuhan tanah yang telah ditetapkan.

3.Menghitung persamaan kesetimbangan yang ada pada mekanisme keruntuhan yang telah ditetapkan sehingga didapatkan beban runtuh atau beban yang menyebabkan kegagalan (unsafe load).


• Contoh perhitungan :

1. Mekanisme keruntuhan yang ditetapkan adalah mekanisme keruntuhan pada gambar .

2. Gaya – gaya yang bekerja pada mekanisme keruntuhan tersebut adalah :

•Pu = beban runtuh yang bekerja pada pondasi dengan lebar B.

•su = kuat geser tanah pada kondisi undrained

•σn = gaya normal

3. Asumsi yang ditetapkan adalah terjadi kegagalan (tanah bergerak) dengan pusat rotasi adalah titik A, ini menunjukkan bahwa tegangan geser yang terjadi adalah sebesar kuat geser tanah su, persamaan kesetimbangan yang didapat adalah persamaan kesetimbangan momen pada titik A (asumsi titik rotasi di A), maka persamaan kesetimbangannya menjadi :

(1)


Circular arc failure mechanism – undrained condition


• Maka beban runtuhnya adalah,

(2)

• Langkah perhitungan ini bisa diulangi dengan mengubah titik rotasi slip menjadi titik O dengan jari – jari sebesar R sehingga akan didapatkan beban runtuh yang lebih kecil, persamaan kesetimbangan dengan titik O sebagai pusat rotasi sebagai berikut :

(3)


• Maka,

(4)

• Berdasarkan persamaan yang didapat, beban runtuh Pu bergantung pada dua variabel, R dan θ, dengan mencari titik minimum dan maksimum dari diferensial masing – masing variabel akan didapat nilai beban runtuh yang akan menghasilkan keruntuhan,

(5)


• Dan,

(6)

• Solusi dari kedua persamaan diferensial diatas adalah θ = 23.2˚ dan R = B sec θ, dengan mensubstitusi nilai θ dan R yang didapat ke persamaan beban runtuh sebelumnya maka akan didapat nilai Pu,

(7)

• Nilai beban runtuh dengan asumsi pusat rotasi di titik O merupakan solusi yang lebih baik karena lebih kecil dengan nilai beban runtuh dengan asumsi pusat rotasi di titik A.


• Pada contoh perhitungan diatas didapat nilai beban runtuh yang ternyata fungsi dari dimensi lebar pondasi dangkal.

• Arah pembebanan dan perubahan titik rotasi keruntuhan tanah juga mempengaruhi perhitungan.

• Nilai beban runtuh pada skripsi ini merupakan kapasitas daya dukung pondasi dangkal karena menggunakan total stress analysis.

METODOLOGI PENELITIAN• Metode penelitian yang digunakan pada skripsi ini adalah studi pustaka/internal

sedangkan dalam metode tersebut dilakukan perhitungan dengan menggunakan peranti lunak Microsoft excel 2007.

• Alur penelitian :

1. Input data.

2. Perhitungan daya dukung pondasi.

3. Plot hasil perhitungan pada grafik.

4. Analisa grafik dan analisa hasil perhitungan.

Diagram Alur Penelitian

1. Input data

• Input data berupa :oMenetapkan kuat geser tanah sebesar Su.

oMenetapkan asumsi kombinasi arah pembebanan dan perubahan titik rotasi keruntuhan tanah :

Kombinasi 1

• Kombinasi 2

• Kombinasi 3

• Kombinasi 4

• Kombinasi 5

• Kombinasi 6

• Kombinasi 7

• Kombinasi 8

• Kombinasi 9

• Kombinasi 10

• Kombinasi 11

• Kombinasi 12

2. Perhitungan collapse load

• Menetapkan gaya – gaya yang bekerja pada tiap kombinasi.• Menghitung persamaan kesetimbangan momen pada titik O.

3. Plot hasil perhitungan pada grafik

Membuat tabel hasil perhitungan collapse load. Membuat tabel untuk data grafik. Memplot tabel data pada grafik jenis scatter pada microsoft excel. Contoh plot hasil perhitungan dapat dilihat pada gambar.

3. Plot hasil perhitungan pada grafik

No. Kombinasi R Pu/Su

kombinasi 1 1.0879 5.52B

kombinasi 2 1.52 7.76B

kombinasi 3 1.0879 5.52B 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.550

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Pu VS R

Kombinasi 1

Kombinasi 2

Kombinasi 3

R

Pu/S

u

4. Analisa grafik dan analisa hasil perhitungan

• Menentukan nilai collapse load yang paling optimum.• Menentukan kombinasi yang menghasilkan nilai collapse load yang paling

optimum.• Memberikan kesimpulan terhadap hasil perhitungan nilai collapse load.

SEKIAN DAN TERIMA KASIH

menentukan daya dukung pada pondasi dangkal dengan metode

Education