modul rekayasa fondasi 2011

REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI

FADHILA MUHAMMAD LT. ST.FADHILA MUHAMMAD LT. ST.FADHILA MUHAMMAD LT. ST.FADHILA MUHAMMAD LT. ST.

JURUSAN TEKNIK SIPILJURUSAN TEKNIK SIPILJURUSAN TEKNIK SIPILJURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGORUNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGORUNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGORUNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGOR

201201201201

REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI

TSITSITSITSI----341341341341

OOOOLEH:LEH:LEH:LEH:


JURUSAN TEKNIK SIPILJURUSAN TEKNIK SIPILJURUSAN TEKNIK SIPILJURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIK


2012012012011111

REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI REKAYASA PONDASI IIII



Rekayasa Pondasi I Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor

MODUL 1

TEORI KERUNTUHAN DAN DAYA DUKUNG

1. MACAM-MACAM TIPE FONDASI

Fondasi adalah bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban bangunan ke

tanah atau batuan yang berada di bawahnya.

Terdapat dua klasifikasi fondasi yaitu fondasi dangkal dan fondasi dalam.

Fondasi dangkal didefinisikan sebagai fondasi yang mendukung bebannya secara langsung,

seperti : fondasi telapak, fondasi memanjang dan fondasi rakit.

Fondasi dalam didefinisikan sebagai fondasi yang yang meneruskan beban bangunan ke tanah

keras atau batu yang relatif jauh dari permukaan, contohnya fundasi sumuran atau fondasi tiang.

Macam-macam contoh tipe fondasi diberikan dalam Gambar 1.

Gambar 1. Macam-macam tipe fondasi

Fondasi telapak adalah fondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom.

Fondasi memanjang adalah fondasi yang digunakan untuk mendukung dinding memanjang atau

digunakan untuk mendukung sederetan kolom yang berjarak dekat sehingga bila 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 dangkal

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 (Df) dibagi lebarnya (B). Untuk fondasi sumuran Df/B > 4, sedang untuk fondasi

dangkai Df/B < 1

Fondasi tiang (pile foundation), digunakan bila tanah fondasi pada kedalaman yang normal 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.

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 fondasi yang

tak lebih dari lebar fondasinya. Penambahan beban fondasi dilakukan secara berangsur-angsur

(Gambar 3.2).

Gambar 2. Fase-fase keruntuhan fondasi

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 kecil,

penurunan yang terjadi kira-kira sebading 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 retakan lokal dan geseran


tanah di sekeliling tepi fondasinya. Dalam zona plastis, kuat geser tanah 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 arah luar

yang diikuti oleh menggembungnya tanah permukaan, dan kemudian tanah pendukung fondasi

mengalami keruntuhan dengan bidang runtuh yang berbentuk lengkungan dan garis, yang

disebut bidang geser radial dan bidang geser linier.

Berdasarkan pengujian model, Vesic (1963) membagi mekanisme keruntuhan fondasi menjadi 3

macam:

1. Keruntuhan geser umum (general shear failure)

2. Keruntuhan geser lokal (local shear failure)

3. Keruntuhan penetrasi (penetration failure atau punching shear failure)

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 mengakibatkan penggembungan tanah di sekitar fondasi.

Bidang longsor yang terbentuk, berupa lengkungan dan garis lurus yang menembus hingga

mencapai permukaan tanah. Saat keruntuhannya terjadi gerakan massa tanah ke arah luar dan

ke atas (Gambar 3a). Keruntuhan geser umum terjadi dalam waktu yang relatif mendadak yang

diikuti oleh penggulingan fondasinya.

Keruntuhan geser lokal.

Tipe keruntuhan geser ini hampir sama dengan keruntuhan geser umum, namun

bidang runtuh yang terbentuk tidak sampai mencapai permukaan tanah. Jadi bidang runtuh yang

yang kontinu tidak berkembang. Fondasi tenggelam akibat bertambahnya beban pada

kedalaman yang relatif dalam, yang menyebabkan tanah di dekatnya mampat. Tetapi,

mampatnya tanah tidak sampai mengakibatkan kedudukan kritis keruntuhan tanahnya, sehingga

zona plastis tak berkembang seperti pada keruntuhan geser umum. Dalam tipe keruntuhan

geser lokal, terdapat sedikit penggembungan tanah di sekitar fondasi, namun tak terjadi

penggulingan fondasi (Gambar 3b).

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 kedudukan kritis keruntuhan tanahnya,

sehingga,kuat geser ultimit tanah tak dapat berkembang. 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 3c)

Catatan :

• keruntuhan geser umum terjadi pada tanah tak mudah mampat dan kuat gesernya tinggi

• keruntuhan geser penetrasi terjadi pada tanah yang mudah mampat (pasir tak padat dan

lempung lunak) juga jika pada kedalaman fundasi Df sangat besar dibanding lebarnya.

Gambar 3. Macam-macam keruntuhan fondasi.

a)keruntuhan geser umum, b)keruntuhan geser lokal, c)keruntuhan geser penetrasi

Vesic (1963) mengerjakan tes model untuk mengetahui pengaruh kepadatan tanah pasir serta

pengaruh lebar dibanding kedalaman fundasi Df/B terhadap mekanisme keruntuhan fundasi.

Dari hasil tersebut diperoleh bahwa tipe keruntuhan fundasi bergantung pada kerapatan relatif

Dr dan nilai Df/B (gambar 3.4). Tipe keruntuhan geser umum diharapkan terjadi pada fundasi

yang relatif dangkal yang terlatak pada pasir padat atau kira-kira φ’ > 36° , sedang keruntuhan

geser lokal kira-kira dengan φ’ < 29°


Gambar 4. Hubungan Df/B dan Dr, serta model keruntuhan fondasi

3 TEORI DAYA DUKUNG

Daya dukung : tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan, yaitu

tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh tanah di sepanjang bidang gesernya.

Perancangan fondasi harus dipertimbangkan terhadap keruntuhan geser dan penurunan yang

berlebihan. Untuk ini, perlu dipenuhi dua kriteria, yaitu: kriteria stabilitas dan kriteria

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. Khususnya

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 menanggulangi

risiko erosi permukaari, gerusan, kembang susut tanah, dan gangguan tanah di sekitar fondasi

lainnya.

Analisis-analisis daya dukung, dilakukan dengan cara pendekatan untuk memudahkan

hitungan. Persamaan-persaman yang dibuat, dikaitkan denga'n 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 diperkenalkan oleh

Prandtl (1921), yang kemudian dikembangkan oleh Terzaghi, (1943), Meyerhof (1955), De Beer

dan Vesic (1958). Persamaan-persamaan daya dukung tanah yang diusulkan, umumnya

didasarkan pada persamaan Mohr-Coulomb :

ϕστ tgc +=


dengan

τ = S = tahanan geser tanah.

c = kohesi tanah.

φ = sudut gesek dalam tanah.

σ = tegangan normal

3 TEORI DAYA DUKUNG

Daya dukung : tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan, yaitu

tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh tanah di sepanjang bidang gesernya.

Perancangan fondasi harus dipertimbangkan terhadap keruntuhan geser dan penurunan yang

berlebihan. Untuk ini, perlu dipenuhi dua kriteria, yaitu: kriteria stabilitas dan kriteria

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. Khususnya

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 menanggulangi risiko erosi

permukaari, gerusan, kembang susut tanah, dan gangguan tanah di sekitar fondasi lainnya.

Analisis-analisis daya dukung, dilakukan dengan cara pendekatan untuk memudahkan hitungan.

Persamaan-persaman yang dibuat, dikaitkan denga'n 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 diperkenalkan oleh Prandtl

(1921), yang kemudian dikembangkan oleh Terzaghi (1943), Meyerhof (1955), De Beer dan Vesic

(1958). Persamaan-persamaan daya dukung tanah yang diusulkan, umumnya didasarkan pada

persamaan Mohr-Coulomb :

ϕστ tgc .+=

dengan

τ = S = tahanan geser tanah.

c = kohesi tanah.

φ = sudut gesek dalam tanah.

σ = tegangan normal.


MODUL 2

DAYA DUKUNG TERZAGHI

1. ANALISA 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 Po =

Df γ, dengan Df adalah kedalaman dasar fondasi dan γ 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) Bagi tanah yang terbentuk di dasar fondagi dalam kedudukan elastis dan bergerak

bersama-sama dengan dasar fondasinya.

(8) Pertemuan antara, sisi baji dan dasar fondasi membentuk sudut sebesar sudut gesek

dalam tanah φ.

(9) Berlaku prinsip superposi

Persamaan umum untuk daya dukung ultimit pada fondasi memanjang

qu = cNc + poNq + 0,5γBN γ (1)

Karena po = Df.γ maka dapat pula dinyatakan dengan :

qu = cNc + Df.γNq + 0,5γBN γ (2)

dengan :

qu = daya dukung ultimit untuk fondasi memanjang

c = kohesi

Df = kedalaman fondasi

γ = berat volume tanah

Po = Df.γ = tekanan overburden pada dasar fondasi

Nc, Nq, dan Nγ = faktor daya dukung Terzaghi (gambar 2. dan tabel.1)


Gambar 1. a. Pembebanan fondasi dan bentuk bidang geser

b.Bentuk keruntuhan dalam analisis kapasitas dukung.

c. Distribusi tekanan pasif pada permukaan BD


Tabel 1. Nilai-nilai kapasitas dukung Terzaghi

Gambar 2.Kurva factor daya dukung Terzaghi (Terzaghi 1943)

Apabila keruntuhan yang terjadi adalah keruntuhan geser lokal, maka :

qu = cNc ‘ + poNq’ + 0,5γBNγ’ (3)

dengan Nc', Nq', dan Nγ' adalah faktor-faktor daya dukung pada keruntuhan geser lokal, yang

nilainya ditentukan dari Nc', Nq', dan Nγ' pada keruntuhan geser umum dengan mengambil :

ϕϕ tgtgarc

32'=

(4)


Dalam persamaan-persamaan daya dukung di atas, terdapat 3 suku persamaan yang cara

penerapan dalam hitungannya sebagai berikut :

(1) Suku persamaan cNc. Nilai kohesi c yang digunakan adalah kohesi rata-rata tanah,di

bawah dasar fondasi.

(2) Suku persamaan DfγNq . Di sini Dfγ = po, merupakan tekanan overburden atau tekanan

vertikal pada dasar fondasi yaitu tekanan akibat dari berat tanah di sekitar fondasi.

Oleh karena itu, berat volume tanah γ yang digunakan untuk menghitung Dfγ adalah

berat volume tanah di atas dasar fondasi. Jika di permukaan tanah, terdapat beban

terbagi rata qo (lihat Gambar 3), maka persamaan daya dukung ultimit menjadi:

qu = cN c+ (Dfy + qo) N q+ 0,5γBNγ, (5)

atau

qu = cNc + (po + qo) Nq+ 0,5γBNγ (6)

(3) Suku persamaan 0,5γBNγ Pada suku persamaan ini diperlukan nilai berat volume tanah

rata-rata γ yang terletak di bawah dasar fondasi.

Gambar 3. Jika terdapat beban terbagi rata.

2. PENGARUH BENTUK FONDASI

(i) Fondasi bujur sangkar:

qu = 1,3cNc + poNq + 0,4γBN γ (7)

(ii) Fondasi lingkaran:


qu = 1,3cNc + poNq + 0,3γBN γ (8)

(iii) Fondasi empat persegi panjang:

qu = cNc (1+0,3B/L) + poNq + 0,5γBN γ (1-0,2B/L) (9)

Dengan :

qu = daya dukung ultimit.

c = kohesi tanah.

Po = Dfy = tekanan overburden pada dasar fondasi berat volume tanah di mana penggunaan

dalam persamaan di atas harus mempertimbangkan kedudukan muka air tanah.

Df = kedalaman fondasi.

B = lebar atau diameter fondasi.

L = panjang fondasi.

Persarnaan daya dukung Terzaghi hanya cocok untuk fondasi dangkal dengan D < 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.

Untuk fondasi dalam yang berbentuk sumuran dengan Df >5B Terzaghi menyarankan

persamaan daya dukung dengan nilai faktor-faktor daya dukung yang sama, hanya faktor

gesekan dinding fondasi diperhitungkan. Persamaan daya dukungnya dinyatakan oleh:

Pu’ = Pu + Ps (10)

= qu Ap + π Dfs Df

dengan:

Pu' = beban ultimit total untuk fondasi dalam.

Pu = beban ultimit total untuk fondasi dangkal.

Ps = perlawanan gesekan pada dinding fondasi.

qu = 1,3cN + poNq +0,3γBNγ, (jika berbentuk lingkaran)

Ap = luas dasar fondasi.

D = B = diameter fondasi.

fs = faktor gesekan (lihat Tabel.2).


Gambar 4. Fondasi dalam fengan Df / B > 5

Tabel 2. Faktor gesekan dinding fs Terzaghi (1943)

3.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.

Gambar 5. Pengaruh muka air tanah pada kapasitas dukung


(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 5), nilai γ

dalam suku ke-2 dari persamaan daya dukung dipakai γ b atau: γd, demikian pula dalam

suku persamaan ke-3 dipakai nilai -berat volume basah (γb) atau kering γd. Untuk

kondisi ini, nilai parameter kuat geser yang digunakan dalam hitungan adalah parameter

kuat geser dalam tinjauan tegangan efektif (c'dan (P').

(2) Bila muka air tanah terletak di atas atau sama dengan dasar fondasinya (Gambar 5b),

nilai berat volume yang dipakai dalam suku persamaan harus berat volume efektifnya

(γ), karena zona geser yang terletak di bawah fondasi sepenuhnya terendam kondisi ini,

nilai po pada suku persamaan

(3) Jika muka air tanah di permukaan atau dw = 0, maka γ pada suku,persamaan ke-2,

digantikan, dengan γ'.. Sedang γ pada suku persamaan ke-3 dipakai berat volume, tanah

efektif

(4) jika muka air tanah terletak pada kedalaman z di bawah dasar fondasi (z < B) (Gambar

5c), nilai γ pada suku, persamaan ke-2 digantikan dengan γb bila tanahnya basah, dan

arena massa tanah dalam, zo diganti dengan γd bila tanahnya kering. Karena massa

tanah dalam zona geser sebagian terendam air, berat volume tanah yang diterapkan

dalam suku ke-3 dari persamaan daya dukung suku ke-3, dapat didekati dengan

γrt = γ’ + (z / B) (' γb- γ ') (11)

dengan γrt = berat volume tanah rata-rata.

Contoh soal :

Fondasi berbentuk memanjang dengan B =1,6 m dan kedalaman Df = 1,5 m, terletak

pada tanah homogeny, dengan :

C = 160 kN/m2 ,φ = 20° , γb =18 kN/m

3, γsat =20,81 kN/m

3

Ditanyakan :

Pada tinjauan keruntuhan geser umum, berapakan kapasitas dukung ultimit, jika muka air tanah

terletak :

a. pada 4 m dari permukaan tanah

b. pada kedalaman 0,5 m di bawah dasar fondasi

c. pada dasar fondasi


b. Pada kasus a.1, berapakah kapasitas dukung ultimit jika ditinjau menurut keruntuhan geser

local ?

d. Jika factor aman F = 3, berapakan tekanan fondasi maksimum agar memenuhi criteria

keamanan terhadap keruntuhan kapasitas dukung (dianggap keruntuhan geser umum)


MODUL 3

FONDASI PADA TANAH PASIR DAN LEMPUNG

1. FONDASI PADA TANAH PASIR

Tanah granuler seperti pasir dan kerikil, tidak berkohesi (c = 0), atau mempunyai kohesi

namun sangat kecil sehingga dalam kapasitas dukung sering diabaikan.

Daya dukung fondasi pada tanah granuler dipengaruhi oleh :

- kerapatan relatif (Dr)

- kedudukan muka air tanah.

- tekanan keliling (confining pressure)

- ukuran fondasinya.

Persamaan daya dukung ultimit Terzaghi untuk tanah tak berkohesi :

(1) Fondasi berbentuk memanjang

qu = poNq + 0,5γBN γ (1)

(2) Fondasi berbentuk bujur sangkar :


(3) Fondasi berbentuk lingkaran:


(4) Fondasi berbentuk empat persegi panjang:

qu = poNq + 0,5γBN γ (1-0,2B/L) (4)

dengan :

qu = daya dukung ultimit

B = lebar fondasi

L = panjang fondasi


γ = berat volume tanah granuler


Nq, dan Nγ = faktor daya dukung

Catatan :

- permeabilitas tanah granuler besar, maka pada tiap pembebanan air selalu terdrainase

(drained). Perhitungan menggunakan kondisi efektif.

- Sudut geser dalam pasir sangat dipengaruhi kerapatan relatif (28º sampai 45º), bentuk

dan gradasi butiran.


- Kedudukan muka air tanah.

Kedudukan muka air tanah mempengaruhi daya dukung tanah granuler. Berat volume

pasir pada kondisi kering, lembap, atau jenuh, nilainya tidak banyak berbeda. Oleh

karena itu, bila tanahnya tidak terendam air, berat volume pasir sendiri bukan variabel

yang penting dalam hitungan daya dukung. Akan tetapi, jika pasir terletak di bawah

permukaan air tanah, berat volume.pasir efektif menjadi berkurang yang secara kasar

kira-kira setengah dari berat volume pasir kering atau lembap. sedangkan nilai φ’ pasir

tidak banvak berbeda oleh rendaman air. Oleh karena itu secara pendekatan, kenaikan

muka air tanah sejauh B di bawah dasar fondasi sampai ke permukaan tanah secara

kasarakng mengakibatkan pengurangan daya dukung sebesar kira-kira setengah dari

daya dukung pasir kering atau lembab. Karena material granuler mempunvai

permeabilitas besar, bila material fondasi kedap air dan muka air tanah terletak di atas

dasar fondasi, fonadasi akan mengalami gaya ke atas akibat tekanan air pada bagian

yang terendam tersebut.

Contoh :

a. Fondasi empat persegi panjang 1 m x 1,6 m terletak pada pasir dengan φ” = 40°, γsat =

20,31 kN/m3, dan γd = 16,5 kN/m

3

Kedalaman fondasi 0,9 dari permukaan. Hitunglah kapasitas dukung ultimit ;

a. Jika muka air tanah pada 2 m di bawah dasar fondasi.

b. Jika muka air tanah di dasar fondasi.

2. ANALISIS SKEMPTON UNTUK FONDASI PADA TANAH LEMPUNG

Skempton (1951) mengusulkan persamaan kapasitas dukung ultimitfondasi

yang terletak pada lempung jenuh dengan memperhatikan factor-faktor bentuk dan

kedalaman fondasi. Pada sembarang kedalaman fondasi empat persegi panjang yang

terletak pada tanah lempung, Skempton menyarankan pemakaian factor pengaruh

bentuk fondasi (Sc) dengan :

Sc = (1 + 0,2B/L) (6)

Faktor kapasitas dukung Nc untuk bentuk fondasi tertentu diperoleh dari mengalikan

factor bentuk Sc dengan Nc pada fondasi memanjang yang besarnya dipengaruhi pula

oleh kedalaman fondasi Df


1. Fondasi di permukaan (Df = 0)

Nc (permukaan) = 5,14 untuk fondasi memanjang

Nc (permukaan = 6,02 untuk fondasi lingkaran dan bujur sangkar.

2. Fondasi pada kedalaman 0 < Df < 2,5B

(7)

3. Fondasi pada kedalaman Df ≥ 2,5B :

Nc = 1,5 Nc (permukaan) (8)

Kapasitas dukung ultimit fondasi memanjang menurut Skempton

qu = cu Nc + Df.γ (9)

Kapasitas dukung ultimit netto :

qu = cu Nc (10)

dengan :

qu = kapasitas dukung ultimit untuk fondasi (kN/m2)

qun = kapasitas dukung ultimit untuk fondasi netto (kN/m2)

cu = kohesi tak terdrainase (undrained) (kN/m2)

Df = kedalaman fondasi (m)

γ = berat volume tanah (kN/m3)

Nc, = faktor kapasitas dukung Skempton (gambar 3.10)

Gambar 1. Faktor kapasitas dukung Nc (Skempton, 1951)


Factor kapasitas dukung Skempton (1951) nilainya fungsi dari Df/B dan bentuk fondasi

(Gambar 1). Untuk fondasi empat persegi panjang dengan panjang L dan lebar B, kapasitas

dukung dikalikan dengan mengalikan Nc fondasi bujur sangkar dengan factor :

0,84 + 0,16 B/L (11)

Jadi untuk fondasi empat persegi panjang dengan panjang L dan lebar B, kapasitas

dukung ultimit dinyatakan dengan persamaan :

qu = (0,84 + 0,16 B/L) cu Nc(bs) + Df.γ (12)

Dan kapasitas dukung ultimit netto :

qu = (0,84 + 0,16 B/L) cu Nc(bs) (13)

dengan Nc(bs) adalah factor kapasitas dukung Nc untuk fondasi bujur sangkar.

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

karena itu analisis kapasitas dukung fondasi pada kedudukan kritis (yang terjadi saat selesai

pelaksanaanatau jangka pendek), selalu digunakan parameter tegangantanah total atau Cu > 0

dan φu = 0.

Pada tanah-tanah yang berpermeabilitas rendah, seperti lempung, untuk tinjauan

stabilitas jangka pendek, air akan selalu berada di dalam rongga butirantanah saat geseran

berlangsung. Karena itu untuk tanah kohesif yang terletak di bawah muka air tanah, berat

volume tanahyang digunakan dalam persamaan kapasitas dukung selalu dipakai berat volume

tanah jenuh, serta tidak terdapat gaya angkat ke atas akibat tekanan air di dasar fondasi (Giroud

dkk, 1973)

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

akibat pengaruh tekanan kapiler

Sumber :

Hardiyatmo, Hary Christady, Teknik Fondasi I, Edisi ke 2, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta

2002.

Soal :

1. Fondasi terlatak pada tanah lempung jenuh homogeny, dirancang untuk mendukung kolom

dengan beban 400 kN. Kuat geser tak terdrainase tanah lempung Cu = 150 kN/m2, φu = 0

dan γsat = 20 kN/m3.

a. Berapakan dimensi fondasi bujursangkar yang memenuhi factor aman terhadap

kapasitas dukung (F=3).

b. Berapakan factor aman pada kondisi jangka panjang, jika c” = 50 kN/m2, φ” = 30°, γsat =

20 kN/m3, dan γ” = 10,19 kN/m

3


2. Fondasi telapak empat persegi panjang 1,5 x 2 m pada kedalaman 1,5 m. Beban kolom

vertikal

Data tanah :

Tanah terdiri dari 2 lapisan, yaitu :

Tanah 1

Kedalaman 0 – 1,5 m , γ1 = 1,8 t/m3 , γ1 sat = 1,9 t/m

3, c = 2 t/m

2, φ = 17˚

Tanah 2

Kedalaman 1,5 m ke bawah , γ2 = 1,95 t/m3 , γ1 sat = 2,05 t/m

3, φ = 37˚

Pertanyaan :

Jika muka air tanah naik pada 0,5 m di atas dasar fondasi dan faktor aman F = 3 berapakah

beban kolom maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya dukung menurut :

a. Mayerhof b. Terzaghi

3. Suatu tangki air berukuran 8 m x 10 m terletak pada tanah lempung jenuh dengan

ketebalan 5 m yang mempunyai parameter sebagai berikut :

Parameter indeks properties dan

kekuatan geser

Parameter uji konsolidasi

γt = 1,8 t/m3

γsat = 2 t/m3

c = 2 t/m3

ϕ = 0o

σp = 2 t/m3

cc = 0,4

cr = 0,02

eo = 0,62


Tangki air tersebut terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan lempung tersebut. Di atas

lempung terdapat lapisan urugan pasir setinggi 0,5 m. Sehingga kedalaman total tangki air

dari permukaan tanah adalah 1,5 m. Parameter lapisan pasir urug tersebut sebagai berikut :

γt = 1,9 t/m3

γsat = 2,1 t/m3

c = 0 t/m3

ϕ = 30o

Muka air tanah tepat di atas lapisan lempung

a. Hitung berapa berat total tangki yang mampu dipikul oleh lapisan lempung

tersebut dengan formula Terzaghi

b. Hitung berapa berat total tangki yang mampu dipikul oleh lapisan lempung

tersebut dengan formula Skempton

4. Fondasi telapak empat persegi panjang 1,5 x 2 m pada kedalaman 1,5 m. Beban kolom

vertikal .

Data tanah :

Tanah terdiri dari 2 lapisan, yaitu :

Tanah 1 ;

Kedalaman 0 – 1,5 m , γ1 = 1,8 t/m3 , γ1 sat = 1,9 t/m

3, c = 3 t/m

2, φ = 17˚

Tanah 2 ;


3, φ = 37˚

Pertanyaan :

I. Jika muka air tanah naik pada 0,5 m di atas dasar fondasi dan faktor aman F = 3

berapakah beban kolom maksimum yang aman terhadap keruntuhan daya dukung

menurut :

a. Mayerhof

b. Terzaghi

II. Jika muka air tanah turun 0,75 m di bawah dasar fondasi , berapakah faktor aman

terhadap daya dukung jika tekanan pada dasar fondasi total (telah diketahui, termasuk

berat tanah dia atas pelat fondasi) = 35 t/m2

Catatan :

Jika ada parameter yang belum diketahui boleh diasumsikan sendiri.


Program Studi Teknik Sipil

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan

Universitas Mercu Buana

4 MODUL 4

DAYA DUKUNG MAYERHOF

1. ANALISIS MAYERHOF

Analisa daya dukung Mayerhof (1955) menganggap sudut baji β (sudut antara bidang AD

atau BD terhadap arah horisontal ) tidak sama dengan nilai φ, dan nilai β > φ. Akibatnya bentuk

baji lebih memanjang ke bawah bila dibandingkan dengan analisis Terzaghi. Zona keruntuhan

berkembang dari dasar fondasi , ke atas sampai mencapai permukaan tanah. Jadi tahanan geser

di atas dasar fondasi diperhitungkan.

Gambar1. Keruntuhan kapasitas dukung analisis Mayerhof (1963)


Meyerhof (1963) memberikan persamaan daya,dukung dengan mempertimbangkan

bentuk fondasi, kemiringan beban dan kuat geser tanah di atas dasar fondasinya, sebagai

berikut:

qu = scdcic cNc + sqdqiq poNq + s γd γiγ 0,5 γ B’ N γ (1)

dengan

qu = daya dukung ultimit

Nc, Nq, dan Nγ = faktor daya dukung untuk fondasi memanjang

sc, sq, s γ = faktor-faktor bentuk fondasi (tabel 4a)

dc , dq ,d γ = faktor-faktor kedalaman fondasi (tabel 4b)

ic , iq ,i γ = faktor kemiringan beban (tabel 4c)

B’ = lebar fondasi efektif


γ = berat volume tanah



Gambar 2. Faktor-faktor kapasitas dukung Mayerhof (19630

Faktor-faktor daya dukung yang diberikan oleh Meyerhof (1963) dan Hansen (1970) hampir

sama, yaitu:

Nc = (Nq - 1) ctg φ (2a)

Nq = tg2(45º + φ/2)e

(π tg φ) (2b)

Nγ = (Nq - 1) tg (1,4φ) (Meyerhof, 1963) (2c)

Nilai-nilai faktor daya dukung untuk fondasi memanjang dan bujur sangkar atau

lingkaran dari Meyerhof dapat dilihat pada Gambar 2. sedang table 1. menunjukkan nilai-nilai

kapasitas dukung tsnsh untuk fondasi memanjang dari usulan-usulan Mayerhof (1963), dan

sekaligus peneliti-peneliti lain, seperti : Brinch Hansen (1961) dan Vesic (1973) Faktor bentuk.

Nilai-nilai factor kapasitas dukung fondasi bujursangkar lebih besar daripada fondasi


memanjang. untuk fondasi empat persegi panjang analisis Meyerhof (1963), diperoleh dari

interpolasi antara fondasi memanjang dan bujur sangkar.

Tabel 1. Faktor-faktor kapasitas dukung Mayerhof (1963), Hansen (1961) dan Vesic (1973)


Table 1. lanjutan

Bila beban eksentris, maka digunakan cara dimensi fondasi efektif yang disarankan

Meyerhof, dengan B' = B - 2e, d an L' = L - 2ey (lihat modul 5). Untuk pembebanan eksentris dua

arah, digunakan B'/L’ sebagai ganti B/L untuk persamaaan-persamaan pada Tabel 2a dan Tabel

2b. Bila beban eksentris satu arah, digunakan B’/L atau B/L' tergantung dari letak relatif

eksentrisitasnya.

Tabel 2.a Faktor bentuk fondasi (Mayerhof 1963)


Tabel 2.b Faktor kedalaman fondasi (Mayerhof 1963)

Tabel 2.c. Faktor kemiringan fondasi (Mayerhof 1963)

Meyerhof (1963) mengamati bahwa sudut geser dalam (φ’) dalam pengujian laboratorium

untuk jenis pengujian plane strain pada tanah granuler kira-kira lebih besar 10% daripada nilai

(φ’) 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 :

φr’ = (1,1- 0,1 B/L) φ’t (4)

dengan :

φr’= sudut gesek dalam yang digunakan untuk menentukan faktor daya dukung.

φ’t= sudut gesek dalam tanah dari pengujian triaksial kompresi.

Sumber :


Hardiyatmo, Hary Christady, Teknik Fondasi I, Edisi ke 2, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta

2002

Soal :

1. Fondasi telapak empat persegi panjang 1,5 m x 2 m terletak pada kedalaman 1 m dari

muka tanah. Beban kolom arahnya vertical dengan garis kerja beban di pusat fondasi.

Dari uji triaksial diperoleh C’ = 30 kN/m2, φ’= 35° dan γb = 18 kN/m

3 dan permukaan air

tanah sangt dalam. Bila factor aman F = 3, berapakan beban kolom maksimum yang

aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung manurut teori :

a. Meyerhof

b. Terzaghi

2. Sebuah fondasi memanjang lebar B = 2 m mendukung beban miring di pusat fondasi

dengan beban vertical total V = 400 kN/m dan beban horizontal di bawah dasar fondasi

H = 100 kN/m. Data tanah di bawah dasar fondasi C = 50 kN/m2, φ’= 30° dan γ’= 10,3

kN/m3. Berat volume tanah tanah lembab di atas dasar fondasi γb = 18,6 kN/m

3.

Kedalaman fondasi 1,5 m dan muka air tanah di dasar fondasi. Denagn menggunakan

persamaan kapasitas dukung Mayerhof, selidiki apakah fondasi aman terhadap

keruntuhan kapasitas dukung ?


TUGAS :

Fondasi telapak empat persegi panjang 1,5 m x 2 m pada kedalaman 1,5 m. Beban kolom vertikal

dan eksentris dengan ex = 0,2 dan ey = 0,30 m dari pusat fondasi.

Data tanah : Tanah terdiri dari 2 lapisan, yaitu :

Tanah 1 ;

Kedalaman 0 – 1,5 m , γ1 = 1,9 t/m3 , γ1 sat = 2 t/m

3, c = 3 t/m

2, φ = 18˚

Tanah 2 ;


3, c = 0,1 t/m

2, φ = 37˚

Pertanyaan :

I. Jika muka air tanah berada pada 0,5 m di bawah dasar fondasi, hitunglah daya dukung ultimit

menurut :

b. Mayerhof

c. Terzaghi

II. Jika muka air tanah pada dasar fondasi dan faktor aman F = 3, berapakah daya dukung ultimit

dan beban kolom maksimum yang dapat dipikul menurut Mayerhof ?

III. a. Berikan analisa anda terhadap perbandingan hasil soal no 1. Dan jelaskan alasan-

alasannya secara sistematis.

b. Berikan pendapat anda mengenai pengaruh muka air tanah terhadap daya dukung

fundasi dangkal.


c. Berikan pendapat anda mengenai pengaruh eksentrisitas terhadap daya dukung

fundasi dangkal.

IV. Jelaskan dengan sistematis, tahap-tahap perancangan fundasi dangkal dan hal-hal yang

harus diperhatikan dalam perancangan fondasi dangkal.

modul rekayasa fondasi 2011

Documents