Rekayasa Pondasi 1 

By Sri Wulandari

Jurusan Teknik Sipil

Universitas Gunadarma

 

1. Pengenalan Pondasi 

Definisi Pondasi

    Pondasi merupakan bagian dari suatu sistem struktur yang berfungsi untuk meneruskan beban dari struktur bagian atas ke lapisan tanah bagian bawah, tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah dan penurunan tanah (settlement) yang berlebihan.

Jenis pondasi berdasarkan kedalaman:

    1. Pondasi dangkal

          Pondasi yang kedalamannya masih dekat dengan permukaan tanah. 

    2. Pondasi dalam

          Pondasi yang kedalamannya cukup jauh dari permukaan tanah.        

 

Daya Dukung Pondasi 

Daya dukung tanah merupakan salah satu faktor penting dalam perencanaan pondasi beserta struktur di atasnya.  Daya dukung tanah yang diharapkan untuk mendukung pondasi adalah daya dukung yang mampu memikul beban struktur, sehingga pondasi mengalami penurunan yang masih berada dalam batas toleransi.

 

Tanah memiliki sifat untuk meningkatkan kepadatan dan kekuatan gesernya apabila mendapat tekanan berupa beban.  Apabila beban yang bekerja pada tanah pondasi telah melampaui daya dukung batasnya, tegangan geser yang ditimbulkan di dalam tanah melampaui ketahanan geser pondasi, maka akan terjadi keruntuhan geser pada tanah pondasi.

  

Daya Dukung Pondasi 

Dalam keadaan batas dimana keruntuhan akan terjadi, maka akan terbentuk daerah keseimbangan plastis di sekitar pondasi yang bersentuhan dengan pondasi.  Suatu daerah keseimbangan plastis tertentu diperkirakan terbentuk dengan pola yang sama, tidak hanya bila pondasi ditempatkan pada permukaan, tetapi juga pada pondasi yang dibuat pada galian dalam atau pada bagian ujung tiang pancang.

 

Tipe Keruntuhan Pondasi 

Tahap 1 (Tanah dalam keadaan elastis)

    Ketika beban awal diberikan, tanah di bawah pondasi turun diikuti oleh doformasi tanah secara lateral dan vertikal.  

Tahap 2 (Tanah dalam keadaan plastis)

    Pembebanan diberikan lagi.  Baji tanah terbentuk tepat di dasar pondasi dan deformasi plastis tanah menjadi semakin dominan.  Gerakan tanah pada kedudukan plastis dimulai dari tepi pondasi.  

Tahap 3

    Pada tahap ini deformasi bertambah akibat penambahan beban.  Deformasi yang terjadi diikuti gerakan tanah ke arah luar yang diikuti penggembungan tanah permukaan.    

 

Tipe Keruntuhan Pondasi

 

Tipe Keruntuhan Pondasi 

Berdasarkan pengujian model yang dilakukan oleh Vesic (1963), keruntuhan pondasi ada 3 macam :

          1. Keruntuhan geser umum

          2. Keruntuhan geser local

          3. Keruntuhan penetrasi

  

Gambar Keruntuhan Pondasi

 

Teori Daya Dukung 

Tujuan dari analisis daya dukung adalah untuk mempelajari kemampuan tanah dalam mendukung beban pondasi dan struktur di atasnya.  Daya dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan.

  Persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi dalam perancangan

pondasi adalah:

    1. Faktor aman terhadap keruntuhan akibat terlampauinya daya   dukung harus dipenuhi. 

    2. Penurunan pondasi harus masih dalam batas-batas nilai yang ditoleransikan.  Khusus untuk penurunan tak seragam (differential settlement) harus tidak mengakibatkan kerusakan struktur. 

 

Teori Daya Dukung 

Persamaan-persamaan daya dukung yang berkaitan dengan sifat-sifat tanah, umumnya dibagi menjadi dua klasifikasi tanah, yaitu:

 

tanah berbutir kasar (granular soil)

          Contoh tanah berbutir kasar adalah tanah pasir.  Salah satu  parameter penting tanah pasir adalah sudut geser dalam,  . (internal friction) 

tanah berbutir halus (cohesion soil)

          Contoh tanah berbutir halus adalah tanah lempung (clay)  dan tanah lanau (silt).  Parameter penting yang ada pada  tanah ini adalah nilai kohesi tanah, c.

 

Analisis Terzhagi 

Asumsi Terzhagi dalam menganalisis daya dukung :

Pondasi memanjang tak terhingga Tanah di dasar pondasi dianggap homogen

Berat tanah di atas pondasi dapat diganti dengan beban terbagi rata sebesar q = D x , dengan D adalah kedalaman dasar pondasi, adalah berat volume tanah di atas dasar pondasi.

Tahanan geser tanah di atas dasar pondasi diabaikan

Dasar pondasi kasar

Bidang keruntuhan terdiri dari lengkung spiral logaritmis dan linier

Baji tanah yang terbentuk di dasar pondasi dalam keadaan elastis dan bergerak bersama-sama dengan dasar pondasinya.

Pertemuan antara sisi baji dengan dasar pondasi membentuk sudut sebesar sudut gesek dalam tanah .

Berlaku prinsip superposisi

 

Pengaruh Bentuk Pondasi 

    Terzhagi memberikan pengaruh factor bentuk terhadap daya dukung ultimit yang didasarkan pada analisis pondasi memanjang, yang diterapkan pada bentuk pondasi yang lain:

Pondasi bujur sangkar:

          q.U = 1.3 c.NC +PoNQ+ 0,4. .B.N     

Pondasi lingkaran:

          q.U = 1.3 c.NC +PoNQ+ 0,3. .B.N     

Pondasi empat persegi panjang: 

    q.U = c.NC (1+0.3 B/L) + PoNQ + 0,5. .B.N (1-0.2 B/L)

 

Pengaruh Air Tanah 

Daya dukung tanah dipengaruhi oleh Berat Volume Tanah.  Berat volume tanah sendiri dipengaruhi oleh kadar air dan kedudukan air tanah.

  

Bila letak air tanah sangat dalam dari muka tanah dan nilai jarak air tanah jauh lebih besar dibandingkan dengan lebar pondasi (z > B), maka:

1. yang digunakan pada suku kedua dari persamaan daya dukung adalah b (berat volume basah) atau d (berat volume kering)

2. yang digunakan pada suku ketiga dari persamaan daya dukung adalah b (berat volume basah) atau d (berat volume kering)

 

Pengaruh Air Tanah 

Bila letak air tanah berada di atas atau sama dengan dasar pondasi (dw B), maka:

  yang digunakan pada suku ketiga dari persamaan daya dukung

adalah ’ (berat volume efektif).  Karena zona geser terletak di bawah pondasi yang sepenuhnya terendam air.

  Nilai Po suku kedua pada kondisi muka air ini adalah:

                     Po = ’ (Df – dw) + b.dw

 

Pengaruh Air Tanah 

Bila letak muka air tanah berada pada kedalaman z di bawah dasar pondasi (z<B), maka:

  nilai pada suku kedua dari persamaan daya dukung diganti

dengan b bila tanahnya basah, d bila tanahnya kering.

  nilai pada suku ketiga menjadi rt karena masa tanah dalam

zona geser sebagian terendam air:

                     rt = ’ +  (b - ’)

Jika letak muka air tanah berada pada permukaan tanah (dw = 0),

maka

  yang digunakan pada suku kedua dari persamaan daya dukung

adalah ’ (berat volume efektif). 

  yang digunakan pada suku ketiga dari persamaan daya dukung

adalah ’ (berat volume efektif).

 

Pengaruh Air Tanah

 

Distribusi Tegangan Dalam Tanah      

    Analisis tegangan di dalam tanah dirumuskan berdasarkan asumsi bahwa tanah bersifat elastis, homogen, isotropis, dan terdapat hubungan linier antara tegangan dan regangan: 

    Apabila penurunan terjadi pada kondisi tanpa drainase, volume konstan dengan =0, maka nilai yang digunakan adalah 0.5.  Jika pembebanan menyebabkan perubahan volume dengan >0 (contohnya pada proses konsolidasi), maka nilai <0.    

 

Distribusi Beban Titik 

    Persamaan untuk penyebaran beban akibat pengaruh beban titik di permukaan (Boussinesq, 1885), adalah:  

    Jika faktor pengaruh untuk beban titik teori Boussinesq, didefinisikan sebagai: 

sehingga persamaan tegangan vertical dapat dinyatakan:

 

Beban Terbagi Rata Berbentuk Lajur Memanjang   

    Tambahan tegangan vertical pada titik A di dalam tanah akibat beban terbagi rata fleksibel yang berbentuk lajur memanjang adalah:

 

Beban Terbagi Rata Berbentuk Empat Persegi Panjang  

Tambahan tegangan vertical akibat beban terbagi rata fleksibel berbentuk empat persegi panjang (dari teori Boussinesq), dengan ukuran L dan lebar B, dapat dihitung dengan:

 

z = q.I 

dengan:  

        I =  

    Tambahan tegangan vertical pada sembarang titik di bawah luasan empat persegi panjang dapat ditentukan dengan cara membagi-bagi empat persegi

panjang, dan kemudian menjumlahkan tegangan yang terjadi pada tiap-tiap bagiannya.

 

Metode Penyebaran 2V : 1H 

Metode ini dihitung dengan cara membuat garis penyebaran beban 2V : 1H. Q dianggap didukung pyramid yang mempunyai kemiringan sisi 2V : 1H

 

    Cara ini dapat juga digunakan untuk menghitung pondasi memanjang.  Tambahan tegangan vertical pada pondasi memanjang adalah:

 

Analisis Skempton  

    Skempton (1951) memberikan persamaan daya dukung ultimit pondasi untuk tanah lempung jenuh.  Faktor-faktor yang mempengaruhi perumusan daya dukungnya adalah factor-faktor bentuk dan kedalaman pondasi.

 

Penurunan 

Penurunan pondasi dibagi menjadi dua jenis:

    1. Penurunan Segera (immediate settlement)

          Penurunan yang terjadi segera setelah beban diberikan pada  anah.  Biasanya terjadi pada jenis tanah berbutir kasar dan  tanah butir halus yang tak jenuh. 

    2. Penurunan Konsolidasi

          Penurunan ini memiliki dua tahap yaitu:

Konsolidasi Primer

          Penurunan yang terjadi karena aliran air yang meninggalkan  daerah yang terbebani sehingga terjadi pengurangan volume  tanah yang diikuti

juga oleh pengurangan kelebihan tekanan  air pori (excess pore water pressure).  Besarnya penurunan  tergantung dari waktu.

Konsolidasi Sekunder

          Penurunan yang terjadi setelah konsolidasi primer selesai, di  mana tegangan efektif akibat pembebanan telah konstan.

 

Penurunan 

Penurunan total pondasi bila dirumuskan menjadi:

 

di mana:  S   = penurunan total

                Si  =  penurunan segera (immediate settlement)

                SC =  penurunan konsolidasi primer

                SS =  penurunan konsolidasi sekunder