Survey dan Disain Jembatan

BAB IV DAYA DUKUNG PONDASI DANGKAL

4.1 IDENTIFIKASI PROGRAM Program ini menggunakan satuan kN-meter dalam melakukan analisa daya dukung pondasi dangkal. Pendekatan yang digunakan dalam menghitung daya dukung pondasi dangkal didasarkan atas teori yang dikembangkan oleh Meyerhoff. Termasuk klasifikasi pondasi dangkal adalah pondasi sumuran dengan panjang pondasi lebih kecil dari 4 kali diameter pondasi sumuran tersebut. Keluaran dari program ini adalah daya dukung ultimate dan juga daya dukung ijin pondasi dangkal pada kedalaman yang diinginkan yang didasarkan atas angka keamanan yang diberikan. Perlu ditegaskan bahwa program ini dibuat untuk tujuan pendidikan dan pelatihan SRRP (Sumatera Region Road Project) IBRD Loan No. 4307-IND. Tanggung jawab terhadap pengunaan hasil keluaran program ini 100 % ada di pengguna. Pengguna wajib melakukan pengecekan terhadap kesahihan hasil keluaran program ini. Karena program ini tidak mencakup semua aspek disain, sebaiknya penggunaannya dibatasi untuk proses pra disain. 4.2 TEORI DASAR 4.2.1 PERSAMAAN UMUM Persamaan umum daya dukung pondasi dangkal yang diusulkan oleh Meyerhoff (1963)

idsqiqdqsqcicdcscu FFFBNNNNqNFFFcNq γγγγγ21

++= (4.1)

dimana c = Cohesi tanah q = Tegangan efektif di dasar pondasi γ = Berat jenis tanah B = Dimensi terkecil dari panjang dan lebar lebar pondasi

(diameter pondasi lingkaran) Fcs,Fqs,Fγs = Faktor bentuk Fcd,Fqd,Fγd = Faktor kedalaman Fci,Fqi,Fγi = Faktor inklinasi beban Nc,Nq,Nγ = Faktor daya dukung 4.2.2 FAKTOR DAYA DUKUNG Faktor daya dukung dihitung dengan rumus dibawah ini.

φπφ tahq eN

+=

245tan 2 (4.2)

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software Komputer IV - 1

Survey dan Disain Jembatan

φcot)1( −= qc NN (4.3)

( ) φγ tan12 += qNN (4.4) 4.2.3 FAKTOR BENTUK Faktor bentuk dihitung dengan rumus berikut (De Beer 1970)

c

qcs N

NLBF += 1 (4.5)

φtan1LBFqs += (4.6)

LBF s 4.01−=γ (4.7)

B adalah dimensi terkecil dari panjang atau lebar pondasi dangkal tersebut. 4.2.4 FAKTOR KEDALAMAN Faktor kedalaman dihitung dengan rumus berikut (Hansen 1970) a. Untuk Kasus Df/B ≤ 1

BD

F fcd 4.01+= (4.8)

( )( )B

DF f

qd2sin1tan21 φφ −+= (4.9)

1=dFγ (4.10) b. Untuk Kasus Df/B > 1

+= −

BD

F fcd

1tan4.01 (4.11)

( )( )

−+= −

BD

F fqd

12 tansin1tan21 φφ (4.12)

1=dFγ (4.13) B adalah dimensi terkecil dari panjang atau lebar pondasi dangkal tersebut. 4.2.5 FAKTOR INKLINASI Faktor Inklinasi Beban dihitung dengan rumus (Mayerhof 1963. Mayerhof & Hanna 1981)

2

901

−==

βqici FF (4.14)

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software Komputer IV - 2

Survey dan Disain Jembatan

2

1

−=φβ

γiF (4.15)

dimana β adalah inklinasi dari beban ke pondasi terhadap vertical seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1.

β

Gambar 4.1 Sudut Inklinasi Beban β 4.2.6 PENGARUH MUKA AIR TANAH Persamaan daya dukung pondasi dangkal diatas didasarkan atas asumsi bahwa muka air tanah terletak jauh dibawah dasar pondasi. Jika muka air tanah terletak di dekat dasar pondasi, perlu dilakukan modifikasi untuk menentukan daya dukung pondasi dangkal tersebut.

Muka air tanah (kasus 2) D2

d

D1 df

B

Muka air tanah (kasus 1)

Gambar 4.2 Pengaruh Muka Air Tanah a. Kasus 1

Jika muka air tanah terletak pada sedemikian sehingga 0≤D1≤Df maka parameter q dan γ pada persamaan daya dukung harus dihitung sebagai berikut

( wsatDDq γγγ −+= 21 ) (4.16)

wsat γγγ −=' (4.17)

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software Komputer IV - 3

Survey dan Disain Jembatan

b. Kasus 2 Jika muka air tanah terletak sedemikian sehingga 0≤d≤B maka parameter q dan γ pada persamaan daya dukung harus dihitung sebagai berikut

γ1Dq = (4.18)

)( ,, γγγγ +=Bd

− (4.19)

c. Kasus 3 Jika air tanah terletak sedemikian sehingga d≥B, maka air tanah tidak akan mempengaruhi daya dukung pondasi dangkal.

4.3 INPUT DATA a. Panjang dan Lebar Pondasi (meter)

Panjang dan Lebar Pondasi diperlukan untuk menentukan faktor bentuk, faktor kedalaman dan pengaruh muka air tanah. Untuk pondasi yang berbentuk lingkaran, panjang dan lebar pondasi didapat dengan mengekivalensikan luas lingkaran menjadi empat persegi.

b. Kedalaman Dasar Pondasi (m) Kedalaman Pondasi berkaitan dengan elevasi dimana dasar pondasi diletakkan. Elevasi tersebut sangat bergantung kepada kondisi tanah dan juga tipe pondasi yang digunakan.

c. Kedalaman Muka Air tanah (m)

Adanya muka air tanah akan mempengaruhi faktor q pada persamaan (4.1). Kedalaman muka air tanah akan berperan jika muka air tanah maksimum tidak terlalu dalam. Jika muka air tanah tidak berperan, gunakan angka yang besar untuk kedalaman muka air tanah.

d. Sudut Beban Terhadap Bidang Vertikal (derajat) Kemiringan beban terhadap bidang vertikal akan digunakan untuk menghitung Faktor inklinasi sesuai persamaan (1.14) dan (4.15). Jika beban tegak lurus dengan bidang horizontal, maka nilainya sama dengan 0.

e. Data Lapisan-Lapisan tanah Data lapisan tanah yang diperlukan adalah tebal lapisan (m), berat jenis γ (kN/m3), sudut geser dalam φ (derajat) , dan kohesi c (kN/m2). Untuk lapisan paling bawah sebaiknya ketebalan lapisan diambil suatu angka yang relatif besar.

f. Angka Keamanan

Daya dukung yang di dapat dari rumus umum diatas adalah daya dukung ultimate. Untuk mendapatkan daya dukung ijin/elastis, daya dukung tersebut perlu dibagi dengan suatu angka keamanan. Secara umum, disain pondasi dilakukan dengan cara elastis, sehingga yang dingin dicari adalah daya dukung ijin pada elevasi tertentu. Besarnya angka keamanan yang umum digunakan adalah • Untuk pembebanan sementara = 2 • Untuk pembebanan tetap = 3

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software Komputer IV - 4

Survey dan Disain Jembatan

4.4 CARA PEMAKAIAN PROGRAM a. Langkah pertama adalah mengaktifkan program/software dengan meng-klik file

program yaitu SHALW.EXE. Pada layar monitor akan muncul Form Input Data. b. Pada Form Input Data masukkan parameter-parameter Input Data. Jika ingin

menganalisa data yang sudah pernah disimpan, gunakan tombol BUKA FILE c. Pada Form Input Data jika ingin menyimpan data kasus yang sedang dianalisa,

klik tombol SIMPAN FILE dan tuliskan nama file yang akan digunakan. d. Pada Form Input Data melakukan analisis perhitungan daya dukung pondasi

dangkal dilakukan dengan meng-klik tombol HITUNG. Sehingga akan berada pada Lembar Analisis dan Output.

e. Pada Lembar Analisis dan Output ini ditampilkan semua parameter yang

digunakan dalam perhitungan daya dukung pondasi dangkal serta besarnya daya dukung pondasi dangkal ultimate dan elastis/ijin.

f. Pada Lembar Analisisi dan Output, jika ingin memodifikasi data input, gunakan

tombol KEMBALI untuk kembali berada di Form Input. g. Pada Lembar Analisis dan Output Jika ingin menyimpan file laporan perhitungan

gunakan tombol LAPORAN dan masukkan nama file yang akan digunakan untuk menyimpan data laporan yang berbentuk file dengan extension TXT.

4.5 INTERPRETASI HASIL KELUARAN. 4.5.1 NOTASI YANG DIGUNAKAN

Lapisan 2 : γ2,c2,φ2

Lapisan 1 : γ1,c1,φ1

Batas lapisan 1

Muka air tanah

Muka tanah

Kedalaman muka air tanah

Kedalaman pondasi

dimensi (panjang x lebar) pondasi

β

Gambar 4.3 Notasi Yang Digunakan

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software Komputer IV - 5

Survey dan Disain Jembatan

4.5.2 OPTIMASI DARI PENGGUNAAN PROGRAM. Setelah didapat hasil keluaran berupa daya dukung ijin untuk dimensi pondasi tertentu, maka nilai tersebut bisa digunakan untuk menghitung dimensi pondasi yang diperlukan. Jika dari hasil perhitungan ternyata dimensi pondasi yang didapat dari perhitungan berbeda dengan dimensi yang digunakan untuk menentukan daya dukung, maka untuk hasil yang lebih akurat sebaiknya prosedur perhitungan diulang sekali lagi. Untuk pondasi yang berbentuk lingkaran, bisa dilakukan dengan cara ekivalensi luasan untuk mendapatkan dimensi dari empat persegi panjang. 4.6 CONTOH KASUS Suatu pondasi pelat setempat dengan dimensi 1.5 m x 1.5 meter diletakkan pada kedalaman 1.2 meter dari permukaan tanah. Tentukan daya dukung ijin pada dasar pondasi tersebut jika data lapisan tanah adalah a. lapisan 1 : tebal 1 meter c=1.5 t/m2 = 15 kN/m2, φ=20°, γ=1.6 t/m3 = 16 kN/m3 b. lapisan 2 : c=1.0 t/m2 = 10 kN/m2, φ=30°, γ=1.8 t/m3 = 18 kN/m3 c. Tidak ada pengaruh muka air tanah pada lokasi tersebut. d. Angka keamanan diambil = 3, e. Beban yang bekerja mempunyai sudut 0° terhadap sumbu vertikal.

4.6.1 FAKTOR DAYA DUKUNG Faktor daya dukung dihitung dengan rumus dibawah ini.

φπφ tahq eN

+=

245tan 2 = 18.401

φcot)1( −= qc NN = 30.140

( ) φγ tan12 += qNN = 22.402 4.6.2 FAKTOR BENTUK Faktor bentuk dihitung dengan rumus berikut (De Beer 1970)

c

qcs N

NLBF += 1 = 1.611

φtan1LBFqs += = 1.577

LBF s 4.01−=γ = 0.600

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software Komputer IV - 6

Survey dan Disain Jembatan

4.6.3 FAKTOR KEDALAMAN Untuk kasus Df/B ≤ 1, factor kedalaman dihitung dengan rumus

BD

F fcd 4.01+= = 1.320

( )( )B

DF f

qd2sin1tan21 φφ −+= = 1.231

1=dFγ = 1.000 4.6.4 FAKTOR INKLINASI Faktor inklinasi beban dihitung dengan rumus

2

901

−==

βqici FF = 1.000

2

1

−=φβ

γiF = 1.000

dimana β adalah inklinasi dari beban ke pondasi terhadap vertical. 4.6.5 γ DAN q a. γ pada lapisan 2 dimana dasar pondasi diletakkan = 18 kN/m3 b. q pada dasar pondasi = Σγh = 19.6 kN/m2 4.6.6 DAYA DUKUNG ULTIMATE Daya dukung ultimate dihitung dngan rumus berikut

idsqiqdqsqcicdcscu FFFBNNNNqNFFFcNq γγγγγ21

++= = 1522.47 kN/m2

4.6.7 DAYA DUKUNG IJIN Daya dukung ijin dengan Angka Keamanan 3 dihitung sebagai berikut

347.1522

==SFqq u

all = 507.49 kN/m2

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software Komputer IV - 7