PENGARUH BENTUK DAN DIMENSI TAPAK PONDASI TERHADAP DAYA DUKUNG PONDASI DANGKAL AKIBAT BEBAN AKSIAL PADA TANAH PASIR

A. Latar BelakangPondasi adalah suatu konstruksi pada bagian dasar struktur bangunan yang berfungsi meneruskan beban dari bagian atas struktur bangunan ke lapisan tanahyang berada dibagian bawahnya.Untuk tanah yang memiliki tanah keras tidak terlalu dalam dapat menggunakan pondasi dangkal. Pondasi dangkal didefinisikan sebagai pondasi yang mendukung bebannya secara langsung. Pondasi tapak merupakan bagian pondasi dangkal dimana beban yang disalurkan disebarkan melalui lebar telapak pondasi dan berdiri sendiri dalam mendukung kolom.Pasir adalah contoh bahan material butiran yang umumnya berukuran antara 0,0625 sampai 2 milimeter. Material pembentuk pasir adalah silikon dioksida dan ada juga yang dibentuk oleh batu kapur.Pasir tidak memiliki kohesi (c = 0), atau mempunyai kohesi namun sangat kecil sehingga dalam hitungan kapasitas dukung sering diabaikan. Pasir mempunyai permeabilitas yang besar, karena itu pada tiap-tiap tahap pembebanan, air selalu terdrainasi dari rongga pori tanah. Maka, hitungan kapasitas dukung pasir selalu didasarkan pada kondisi terdrainasi (drained) dengan menggunakan parameter tegangan efektif (` > 0 dan c` = 0). Sudut gesek dalam (`) pasir dipengaruhi oleh kerapatan relatif yang nilainya berkisar antara 28 sampai 45 (pada umumnya diambil sekitar 30 - 40).U.S. Engineer Corp (1946) menyarankan ` = 30 untuk pasir longgar atau tidak padat, dan ` = 35 untuk pasir padat. Tanah pasir yang padat mempunyai kerapatan relatif (Dr), dan ` yang besar, sehingga kapasitas dukung besar dan penurunan kecil.Kapasitas dukung pondasi pada pasir, dipengaruhi oleh kerapatan relatif (relative density)(Dr), kedudukan muka air tanah, tekanan kekang (confining presure) dan ukuran pondasi.Vesic (1963) melakukan uji model guna mengetahui pengaruh kepadatan pasir serta pengaruh lebar dibanding kedalaman pondasi ( Df/B ) terhadap mekanisme keruntuhan pondasi.Terzaghi dalam Christady (2002) melakukan analisis kapasitas daya dukung tanah dengan beberapa anggapan. Kapasitas dukung ultimit didefenisikan sebagai beban maksimum persatuan luas dimana dasar tanah masih dapat mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan. Lebar pondasi mempengaruhi besarnya penurunan. Pada beban per satuan luas yang sama, tanah dibawah pondasi akan mendukung tekanan lebih besar bila lebar pondasi (B) bertambah. Akibatnya, pada tekanan yang sama, penurunan pondasi akan bertambah besar bila lebar pondasi bertambah.Berdasarkan peneliti terdahulu, bentuk dan dimensi tapak pondasi sangat berpengaruh terhadap daya dukung pondasi dangkal, sehingga penelitian ini dilakukan untuk mengkaji lebih lanjut mengenai pengaruh bentuk tapak pondasi pada dimensi yang sama terhadap daya dukung pondasi dangkal akibat beban aksial.

B. Perumusan MasalahDari latar belakang masalah yang telah dijelaskan di atas, dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut:1. Seberapa besar pengaruh bentuk tapak pondasi pada dimensi yang sama terhadap daya dukung pondasi dangkal akibat beban aksial pada tanah pasir.2. Seberapa besar pengaruh dimensi tapak pondasi pada bentuk yang sama terhadap daya dukung pondasi dangkal akibat beban aksial pada tanah pasir.3. Seberapa besar perbedaan hasil daya dukung dari perbedaan bentuk tapak dan dimensi berdasarkan penelitian laboratorium dan dibandingkan dengan hasil analisa berdasarkan teoritis.

C. Tujuan dan ManfaatAdapun tujuan dan manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:1. Membandingkan daya dukung dari variasi bentuk tapak pondasi pada dimensi yang sama akibat beban aksial pada tanah pasir.2. Membandingkan daya dukung dari variasi dimensi tapak pondasi pada bentuk yang sama akibat beban aksial pada tanah pasir.

D. Batasan MasalahAdapun batasan-batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:1. Tanah yang digunakan pada penelitian ini adalah tanah pasir.2. Pembebanan yang diberikan hanyalah beban aksial dengan berbagai variasi bentuk dan dimensi yang telah ditentukan.

E. Tinjauan PustakaE.1. Pondasi DangkalPondasi adalah suatu bagian dari bangunan yang terletak dibawah permukaan tanah yang merupakan suatu konstruksi peralihan antara bangunan atas dengan tanah dibawahnya yang berfungsi untuk memikul beban yang berada diatas serta melimpahkan semua beban tersebut ke tanah yang berada dibawahnya serta didefenisikan sebagaibagian dari struktur yang berhubungan langsung (direct contact) dengan tanah yang berfungsi memindahkan beban-beban dari struktur ke tanah atau bagian bawah tanah atau batuan sekitarnya yang dipengaruhi oleh elemen bangunan baawah dan bebannya.Pondasi dangkal adalah pondasi yang memiliki kriteria Df/B 2.5 dimana Df adalah kedalaman dasar pondasi dari muka tanah dan B adalah lebar pondasi. Dalam perencanaan dan pelaksanaan konstruksi pondasi, hal yang paling penting adalah aman (safe), nyaman dan ekonomis. Untuk mendukung hal tersebut, maka diperlukan langkah yang pasti dalam setiap pemilihan pondasi. Pondasi dangkal terdiri dari pondasi tunggal (telapak), pondasi telapak gabungan, pondasi telapak menerus dan pondasi rakit/plat. Pemilihan tipe pondasi yang sesuai dipengaruhi beberapa faktor seperti fungsi bangunan, beban yang harus dipikul dan keadaan tanah dasar.

E.2. Kapasitas DukungKapasitas dukung adalah kemampuan tanah untuk menahan tekanan atau beban bangunan pada tanah dengan aman tanpa menimbulkan keruntuhan geser dan penurunan berlebihan. Daya dukung yang aman terhadap keruntuhan bukan berarti bahwa penurunan pondasi berada dalam batas-batas yang diizinkan. Oleh karena itu, analisis penurunan harus dilakukan karena umumnya bangunan peka terhadap penurunan yang berlebihan. Kapasitas dukung ultimit (qult) didefenisikan sebagai tekanan terkecil yang dapat menyebabkan keruntuhan geser pada tanah pendukung tepat dibawah dan disekeliling pondasi. Kapasitas dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan, yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh tanah disepanjang bidang-bidang gesernya. Daya dukung batas adalah kemampuan daya dukung rata-rata (beban persatuan luas) yang diperlukan untuk menimbulkan keruntuhan pada tanah atau peretakan pada massa batuan pendukung.Perencanaan pondasi harus mempertimbangkan adanya keruntuhan geser dan penurunan yang berlebihan. Untuk itu, perlu dipenuhi dua kriteria, yaitu kriteria stabilitas dan kriteria penurunan. Persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi dalam perencanaan pondasi adalah: Faktor aman terhadap keruntuhan akibat terlampauinya kapasitas dukung tanah harus dipenuhi. Penurunan pondasi harus masih dalam batas-batas nilai yang di toleransikanDidalam teknik pondasi terdapat banyak cara untuk menganalisa kapasitas dukung tanah pondasi dangkal yang dapat disebut pionir dan paling terkenal dikemukakan oleh Karl Terzaghi (1943).Analisa-analisa kapasitas dukung dilakukan dengan cara pendekatan untuk memudahkan perhitungan. Persamaan-persamaan yang dibuat dikaitkan dengan sifat-sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi pada saat keruntuhan. Analisisnya dilakukan dengan mengganggap bahwa tanah berkelakuan sebagai bahan yang bersifat plastis.Terzaghi memberikan pengaruh faktor bentuk terhadap kapasitas dukung ultimit yang didasarkan pada analisis pondasi memanjang. Untuk tanah tidak berkohesi, persamaan umum kapasitas dukung ultimit Terzaghi akan menjadi sebagai berikut:1. Pondasi berbentuk memanjang:qu = poNq + 0.5N2. Pondasi berbentuk bujursangkar:qu = poNq + 0.4N3. Pondasi berbentuk lingkaran:qu = poNq + 0.3N4. Pondasi berbentuk empat persegi panjang:qu = poNq + 0.5N(1-0.2B/L)dengan:B = lebar atau diameter pondasiL = panjang pondasipo = Df = tekanan overburden pada dasar pondasiDf = kedalaman pondasi = berat volume tanahNq , N= faktor-faktorkapasitas dukungLebar pondasi mempengaruhi besarnya penurunan. Pada beban per satuan luas yang sama, tanah dibawah pondasi akan mendukung tekanan lebih besar bila lebar pondasi (B) bertambah. Akibatnya, pada tekanan yang sama, penurunan pondasi akan bertambah besar bila lebar pondasi bertambah.

Gambar 1. Hubungan antara lebar pondasi bujursangkar dan penurunan pada beban persatuan luas yang sama ( Kogler, 1993 ).

E.3. Tanah PasirTanah pasir adalah contoh bahan material butiran yang umumnya berukuran antara 0,0625 sampai 2 milimeter. Material pembentuk pasir adalah silikon dioksida dan ada juga yang dibentuk oleh batu kapur. Pasir tidak memiliki kohesi (c = 0), atau mempunyai kohesi namun sangat kecil sehingga dalam hitungan kapasitas dukung sering diabaikan. Pasir mempunyai permeabilitas yang besar, karena itu pada tiap-tiap tahap pembebanan, air selalu terdrainasi dari rongga pori tanah. Maka, hitungan kapasitas dukung pasir selalu didasarkan pada kondisi terdrainasi (drained) dengan menggunakan parameter tegangan efektif (` > 0 dan c` = 0). Sudut gesek dalam (`) pasir dipengaruhi oleh kerapatan relatif yang nilainya berkisar antara 28 sampai 45 (pada umumnya diambil sekitar 30 - 40). U.S. Engineer Corp (1946) menyarankan ` = 30 untuk pasir longgar atau tidak padat, dan ` = 35 untuk pasir padat. Faktor lain yang mempengaruhi sudut gesek dalam ` adalah bentuk dan gradasi butiran. Jika butiran bergerigi, bergradasi baik dan dalam kondisi padat maka sudut gesek dalam pasir diperkirakan akan besar. Tanah pasir yang padat mempunyai kerapatan relatif (Dr), dan ` yang besar, sehingga kapasitas dukung besar dan penurunan kecil. Kapasitas dukung pondasi pada pasir, dipengaruhi oleh kerapatan relatif (relative density)(Dr), kedudukan muka air tanah, tekanan kekang (confining presure) dan ukuran pondasi.Vesic (1963) melakukan uji model guna mengetahui pengaruh kepadatan pasir serta pengaruh lebar dibanding kedalaman pondasi ( Df/B ) terhadap mekanisme keruntuhan pondasi. Dari hasil uji tersebut, diperoleh hasil bahwa tipe keruntuhan pondasi bergantung pada kerapatan relatif (Dr)dan nilai Df/B. Menurut Vesic (1963), model keruntuhan geser umum diharapkan terjadi pada pondasi yang relatif dangkal yang terletak pada pasir padat atau kira-kira dengan ` > 36 sedangkan untuk keruntuhan geser lokal kira-kira ` > 29.Menurut Coduto (1994):1. Pondasi pada pasir padat cenderung runtuh pada keruntuhan geser umum. Dalam hal ini, pasir padat adalah pasir yang mempunyai kerapatan relatif Dr > 67%.2. Pondasi pada pasir tidak padat sampai kepadatan sedang ( 30% < Dr < 67% ), cenderung runtuh pada keruntuhan geser lokal.3. Pondasi pada pasir sangat longgar Dr < 30%, runtuh menurut keruntuhan penetrasi.Umumnya, dalam praktek, kapasitas dukung dihitung lebih dulu pada kasus keruntuhan geser umum kemudian dilakukan hitungan penurunan untuk mengecek apakah pondasi turun secara berlebihan. Analisa penurunan ini, secara langsung akan mengontrol hitungan yang didasarkan pada keruntuhan geser lokal maupun penetrasi. Pondasi yang terletak di tanah pasir akan lebih banyak dipertimbangkan terhadap penurunan, terutama penurunan tidak seragam, daripada kapasitas dukunganya. Pada tekanan dasar pondasi yang sama, pondasi yang terletak lebih dalam akan mengalami penurunan yang lebih kecil, akibat bertambahnya tekanan kekang ( confining pressure ).Pasir yang terdiri dari butiran sedang dan halus, pada kondisi alam, sering dalam kondisi yang tidak padat. Getaran yang kuat dapat menyebabkan penurunan pondasi. Jika pondasi terletak pada tanah pasir yang berkepadatan sedang sampai padat, atau kerikil, penurunan yang terjadi umumnya kecil.Untuk mereduksi penurunan pondasi pada pasir, kecuali dapat dilakukan dengan memperdalam pondasi, dapat pula dilakukan dengan mengurangi angka pori (e), yaitu melalui cara pemadatan dan dengan menambah tekanan kekang. Pengurangan angka pori dapat dilakukan melalui pemadatan dengan mesin pemadat atau dengan menggunakan vibroflotation.Tabel 1. Hubungan N, N60, , Dr dan `.

Sumber: Soil mechanics and foundationsTabel 2. Penjelasan secara kualitatif mengenai deposit tanah berbutir.

Sumber: Braja M DasTabel 3. Angka pori, kadar air dan berat volume kering untuk beberapa tipe tanah yang masih dalam keadaan asli.

Sumber: Braja M DasTabel 4. Kepadatan relatif dan gradasi (Schmertmann, 1978)

Sumber: Pedoman analisis pondasi dangkalTabel 5. Kepadatan relatif dan uji tanah dilapangan

Sumber: Pedoman analisis pondasi dangkalTabel 6. Kepadatan relatif versus N60 (Jamiwolkowski et.al 1988)

Sumber: Pedoman analisis pondasi dangkal

E.4. Metode Penentuan Daya Dukung Ultimit TanahPenentuan daya dukung ultimit tanah merupakankeharusan dalam menganalisa data pembebanan. Daya dukung ultimit diperlukan untuk keperluan mendesain pondasi. Berdasarkan data hasil uji pembebananyang dilakukan seringkali terjadi hambatan dalam menentukan daya dukung ultimit pada tanah.Pengujian pembebanan memberikan hasil berupa grafik hubungan beban vs penurunan. Dari grafik tersebut kemudian dilakukan interpretasi untuk mendapatkan nilai daya dukung aksial pondasi yang diuji. Terdapat beberapa metode interpretasi untuk mendapatkan nilai daya dukung tanah tersebut diantaranya yaitu: a) Metode Beban P-S atau Beban Kritis; b) Davisson 72; c) Chin 70 dan 72; d) de Beer 67; e) Hansen 90%; f) Mazurkiewiez 72; g) Fuller and Hoy 70; h) Butler and Hoy 77; i) Van der Veen; Hansen 80% (Niken Silmi Surjandari, 2008).

E.5. Analisa Daya Dukung Pondasi Dangkal Formula EmpirikAnalisa daya dukung pondasi dangkal dapat menggunakan beberapa metode. Untuk menganalisa daya dukung pondasi dangkal akibat beban aksial dapat menggunakan rumus di bawah: Analisis Terzaghi

Analisis Meyerhof

Persamaan Brinch Hansen= Persamaan Vesic

Dengan:qu = kapasitas dukungC = kohesidf = kedalaman pondasi (m) = berat volume tanahB = lebar pondasip0 = df = tekanan overburden pada dasar pondasiNc, Nq, N= faktor kapasitas dukung untuk setiap metodesc, sq, s= faktor bentuk pondasidc, dq, d= faktor kedalaman pondasiic, iq, i= faktor kemiringan pondasiQu = beban vertikal ultimitB`, L` = lebar dan panjang efektif pondasi (m)bc, bq, b= faktor-faktor kemiringan dasargc, gq, g= faktor-faktor kemiringan permukaan

F. Metodologi PenelitianE.1. Alat dan Bahan PenelitianDalam penelitian diperlukan alat bantu sebagai penunjang dalam melakukan penelitian. Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:1. Alat pengujian propertis tanah.2. Satu set bak pengujian.3. Variasi penampang pondasi berbentuk bujursangkar, persegi panjang dan lingkaran dengan variasi luasan 50 cm2, 100 cm2, 150 cm2.4. Dial gauge.5. Perlengkapan pembebanan.6. Pelat penopang beban.7. Stopwatch.

a.Tampak atas

b.Tampak samping

c. Variasi bentuk dengan luasan 50 cm2, 100 cm2, 150 cm2Gambar 2. Sketsa Rencana Alat Penelitian

E.2. Prosedur PenelitianAdapun tahapan dalam melaksanakan penelitian ini adalah sebagai berikut:1. Menyiapkan sampel tanah pasir dengan kondisi tertentu.2. Memasukkan sampel tanah pasir yang telah disiapkan ke dalam bak pengujian berukuran 100 cm x 100 cm dan tinggi 50 cm.3. Untuk memdapatkan kepadatan yang seragam untuk samua uji pembebanan, maka ketika memasukkan material pasir kedalam bak uji, tinggi jatuh dijaga agar terus konstan pada ketinggian tertentu sampai elevasi 40 cm.4. Melakukan setting alatsebelummelakukanpengujianpembebanan.5. Dilakukan pengujian dengan tapak pondasi berada diatas tanah pasir. Variasidimensi tapak pondasi mulai dari luasan 50 cm2, 100 cm2, 150 cm2.Sedangkanvariasibentuktapak pondasi adalah tapak bujursangkar, lingkaran danpersegi panjang.6. Melakukan pembebanan sampai terjadi keruntuhan:a. Pembebanan dilakukan secara bertahap dengan penambahan beban berikutnya merupakan dua kali beban sebelumnya.b. Selama pembebanan dicatat penurunan dan tekanan.c. Kondisi keruntuhan terjadi apabilapenurunansebesar 0,25 mm/jam tidaklebihdaridua jam.

Tabel7.BacaanPenurunanPadaSetiapTahapPembebananJenis penampang

Luasan

Waktu (menit)JamPenurunanBebanTekanan

gaugemmKgP/A

0

0,5

1

5

15

30

45

60

d. Melakukanprosedur5 dan 6untukvariasiluasandanvariasibentukpenampangtapak pondasiselanjutnya.

E.3. Bagan Alir Penelitian

Mulai

StudiLiteratur

RumusanMasalah

PersiapanBahanPersiapanAlat

PengujianSifatFisisdanMekanis Tanah Pasir

SifatFisisdanMekanisBahan

A

ASetting Alat

PersegipanjangLingkaranBujursangkar

DimensiDimensiDimensi

PengujianPembebanandenganPenambahanBebansecarabertahap

Pembacaan Data berupa Penurunan dan Tekanan

AnalisaDatadanPembahasanHasil

KesimpulandanSaran

Selesai

Gambar 3. Bagan Alir PenelitianG. Jadwal Rencana Pelaksanaan Tugas AkhirAdapun jadwal rencana pelaksanaan tugas akhir dapat dilihat pada table berikut:Tabel 8. Jadwal Rencana Pelaksanaan Tugas AkhirNoKegiatanBulan ke-

IIIIIIIVVVI

1Studi literatur

2Pengambilan sampel

3Pengujian

4Analisa hasil pengujian

5Pembuatan dan penyusunan laporan

6Seminar hasil

7Sidang tugas akhir

H. Sistematika PenulisanPenulisan tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut:BAB I PENDAHULUANBab ini menjelaskan pokok-pokok pikiran yang menggambarkan konsep-konsep dasar permasalahan yang terdiri atas latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah serta sistematika penulisan.BAB IITINJAUAN PUSTAKABab ini meliputi dasar-dasar teori yang menjadi acuan dalam melakukan penelitian mengenai pengaruh bentuk dan dimensi tapak pondasi terhadap daya dukung pondasi dangkal akibat beban aksial pada tanah pasir.BAB IIIMETODE PENELITIANBab ini berisikan uraian jalannya penelitian, variabel dan data yang telah dikumpulkan dan analisa hasil.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASANBab ini berisikan hasil-hasil yang diperoleh dari penelitian dan pembahasan dari data-data tersebut, terutama kaitannya dengan pengaruh bentuk dan dimensi tapak pondasi terhadap daya dukung pondasi dangkal akibat beban aksial pada tanah pasir.BAB VKESIMPULAN DAN SARANMerupakan penutup yang berisikan kesimpulan tentang hasil penelitian yang diperoleh dari bab analisa dan pembahasan serta dari bab-bab terdahulu dan rekomendasi untuk penelitian selanjutnya.

I. Daftar PustakaDas, B. M., Noor Endah, Indrasurya B. Mochtar. 1985. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1. Jakarta. Erlangga.Das, B. M., Noor Endah, Indrasurya B. Mochtar. 1985. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 2. Jakarta. Erlangga.Hardiyatmo, H. C. 2002. Teknik Fondasi I Edisi Kedua. Yogyakarta.Beta Offset.Mentang, Olivia Stephani. et, al. 2013. Analisi Penurunan Pada Pondasi Rakit Jenis Plat Rata Dengan Metode Konvensional. Jurnal Sipil Statik. Vol.1 No.11 ISSN 2337-6732.Nugroho, S.A. et, al. 2010. Perilaku Daya Dukung Ultimit Pondasi Dangkal di Atas Tanah Lunak yang di Perkuat Geogrid. Media Teknik Sipil, Volume X, Januari 2010. ISSN 1412-0976.Nugroho, S. A. 2011. Studi Daya Dukung Pondasi Dangkal pada Tanah Gambut dengan Kombinasi Geotekstil dan Grid Bambu. Jurnal Teknik Sipil. Vol.18 No.1 ISSN 0853-2982.Soedarmo, Djatmiko dan Edy Purnomo. 1993. Mekanika Tanah 1. Malang. Kanisius.Utomo, Pontjo. 2004. Daya Dukung Ultimit Pondasi Dangkal Di Atas Tanah Pasir Yang Di Perkuat Geogrid. Civil Engginerring Dimension, Vol.6 No.1 ISSN 1410-9530.10