Materi Fondasi Dangkal.doc

FONDASI DANGKAL

1 Definisi Fondasi Dangkal

1. Perbandingan antara kedalaman dengan lebar fondasi 1

2. Daerah penyebaran struktur fondasi pada tanah di bawahnya (lapisan

penyangga/bearing stratum) lebih kecil atau sama dengan lebar fondasi

Secara fisik umumnya fondasi dangkal berupa fondasi tapak dengan bentuk

empat persegi panjang, bujur sangkar, atau lingkaran (setempat atau menerus).

Sementara fondasi dalam umumnya berupa fondasi tiang dari hasil

pemancangan atau berupa sumuran.

Gambar 1: Fondasi Dangkal

PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 1

Df

B

Daerah penyebaran beban

Q

2 Kriteria Perencanaan

1. Daya dukung sistem fondasi (qult) > tegangan kontak yang terjadi akibat

beban

2. Penurunan fondasi akibat beban < penurunan yang diijinkan

3 Stabilitas Fondasi

Stabilitas fondasi ditentukan oleh :

1. Daya dukung fondasi, yang dipengaruhi oleh:

a. Macam Fondasi: dimensi dan letak fondasi

b. Sifat tanah (indeks dan teknis): berat volume (), kohesi (c), sudut

geser dalam ()

2. Penurunan (settlement):

a. Penurunan segera (immediately settlement); akibat elastisitas tanah

b. Penurunan konsolidasi (consolidation settlement), akibat keluarnya

air pori tanah yang disebabkan oleh adanya pertambahan tegangan

akibat beban fondasi

Bentuk terjadinya penurunan dibedakan atas:

a. Penurunan seragam (uniform settlement)

b. Penurunan tidak seragam (differential settlement)

a) b)

Gambar 2: Penurunan Fondasi Dangkala) Penurunan seragamb) Penurunan tak seragam


St

Q

St2

Q

St1

4 Daya Dukung Fondasi

4.1 Konsep Daya Dukung Fondasi Dangkal

Fondasi segi empat dengan lebar B diberi beban merata sebesar q, yang sedikit

demi sedikit ditambah. Seiring dengan bertambahnya harga q, fondasi akan

mengalami penurunan. Bila perbandingan harga q dan besarnya tiap penurunan

diplot akan didapat kurva:

Gambar 3: Keruntuhan daya dukung fondasi dangkal

c) General shear failure

d) Local shear failure

e) Punching shear failure


4.2 Jenis Keruntuhan

Pada lapisan tanah pasir padat atau pada tanah keras akan didapat kurva

4.3a). Jenis Keruntuhan yang terjadi disebut General Shear Failure

Pada lapisan pasir dengan kepadatan sedang akan didapat kurva 4.3b).

Jenis keruntuhan yang terjadi disebut Local Shear Failure

Apabila fondasi berada di atas tanah sangat lepas , kurva load-settlement

akan terlihat seperti kurva 4.3c), dan keruntuhan yang terjadi disebut

Punching Shear Failure.

Gambar 4: Mode keruntuhan fondasi pada pasir (Vesic, 1973)

4.3 Analisis Daya Dukung

Untuk menghitung besarnya daya dukung sistem fondasi dangkal, terdapat

beberapa formula, di antaranya menurut: Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Vesic, dll.

Perbedaan antara beberapa formula yang ada ini disebabkan oleh adanya

perbedaan asumsi mekanisme keruntuhan. Perbedaan asumsi mekanisme

keruntuhan ini dijelaskan pada Gambar 5:


Menurut Terzaghi, apabila bagian bawah fondasi mulai akan turun, maka zona

keruntuhan dibagi menjadi 3:

Zona I: Zona yang langsung di bawah fondasi dicegah untuk bergerak lateral

oleh gaya friksi dan adhesi antara tanah dan dasar fondasi, sehingga

Zona I selalu tetap dan dalam keadaan seimbang, serta bekerja

sebagai bagian dari fondasi.

Zona II: Juga disebut zona geser radial, karena zona ini terbentuk dari satu set

gaya-gaya geser radial dengan titik pusat spiral logaritmik pada ujung

dasar fondasi yang membentuk zona geser radial tersebut.

Zona III: Disebut juga zona geser linear. Batas Zona III dengan garis horisontal

membentuk (450-/2). Bidang geser di atas batas horisontal oleh

Terzaghi diabaikan, dan diganti oleh beban q sebesar .Df.

Gambar 5: a) Fondasi dangkal; Terzaghi dan Hansen mengabaikan geseran sepanjang bidang c-d.

b) Interaksi tanah-fondasi secara umum untuk perhitungan daya dukung fondasi dangkal; kiri (asumsi Terzaghi & Hanse), kanan (asumsi Meyerhof)


4.3.1 Daya Dukung Fondasi Dangkal Menurut Terzaghi

Anggapan dan Dasar Teori

Gambar 6: Keruntuhan daya dukung pada sistem fondasi

(kasar & menerus)

a. Menghilangkan tahanan geser tanah di atas bidang horisontal yang melewati

dasar fondasi, dan menggantikannya dengan seolah-olah terdapat beban

sebesar q = . Df

b. Membagi distribusi tegangan di bawah fondasi menjadi 3 bagian

c. Tanah adalah homogen dan isotropik, dan kekuatan gesernya

dipresentasikan menurut persamaan Coulomb, = c + . tan

d. Dasar fondasi menerus, kasar, dan penyelesaian permasalahan adalah 2

dimensi

e. Zone elastis dibatasi oleh bidang lurus bersudut = dengan horisontal,

sedang zona plastis termobilisasi

f. Total tekanan pasif Pp terdiri dari tiga komponen pembentuk, dimana masing-

masing dapat dihitung sendiri-sendiri, kemudian ketiga komponen tersebut

ditambahkan meskipun permukaan kritis masing-masing komponen tidak

sama.


Formula Daya Dukung/

Type Fondasi Kapasitas Daya Dukung FS

Menerus qult. = c.Nc + q.Nq + 0,5. B..N 3

Empat Persegi Panjang qult. = 1,3.c.Nc + q.Nq + 0,4. B..N 3

Lingkaran qult. = 1,3.c.Nc + q.Nq + 0,3. B..N 3

dimana: q = .Df : Effective Overburden Pressure

c = kohesi

B = lebar fondasi

= berat volume tanah

Nc, Nq, dan Ng = fungsi dari : Faktor daya dukung Terzaghi

Harga Nq, Nc, dan N secara mudah bisa dilihat dari tabel atau nomogram yang

banyak tersedia.

Tabel 1: Faktor daya dukung (Terzaghi)


Gambar 7: Faktor daya dukung (Terzaghi)a) General Shear Failureb) Local Shear Failure


Pengaruh Muka Air Tanah

Kasus I:

q = (Df - D) + ’ D

’ = sat - w

pada suku ke-tiga formula

Terzaghi diganti ’

Kasus II:

q = .Df

pada suku ke-tiga formula

Terzaghi diganti ’

Kasus III:

q = .Df

pada suku ke-tiga diganti

formula Terzaghi

1

BD'(B-D)), untuk

DB

untuk D>B

Gambar 8: Pengaruh Muka Air TanahPada Daya Dukung Fondasi


4.3.2 Daya Dukung Fondasi Dangkal Menurut Meyerhof

Dibandingkan dengan metoda Terzaghi, metoda Meyerhof selain memperhatikan

faktor sifat tanah dan bentuk fondasi, juga memperhatikan faktor kedalaman dan

faktor pembebanan. Selain itu metoda Meyerhof juga memperhatikan arah

pembebanan, yakni beban arah vertikal dan beban berinklinasi.

Formula Daya Dukung

Type Pembebanan Kapasitas Daya Dukung

Beban vertikal qult. = c.Nc.sc.dc + q.Nq.sq.dq + 0,5. B..N.s.d

Beban berinklinasi qult. = 1,3.c.Nc.dc.ic + q.Nq.dq.iq + 0,4. B..N.d.i

Dimana: Nc, Nq, N : Faktor daya dukung Meyerhof

Nq = e tan tan2(450-/2)

Nc = (Nq-1) cot

N = (Nq-1) tan (1.4 )

si = faktor bentuk fondasidi = faktor kedalaman fondasi

ii = faktor inklinasi pembebanan

Tabel 2: Faktor daya dukung (Meyerhof)


Gambar 9: Faktor daya dukung (Meyerhof)

Tabel 3: Faktor bentuk, kedalaman, dan inklinasi (Meyerhof)


Nc

NNq

4.3.3 Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT

Secara praktis daya dukung fondasi dangkal juga bisa ditentukan berdasarkan

nilai SPT tanah pendukung fondasi. Terzaghi & Peck (1967), juga Meyerhof telah

menurunkan persamaan daya dukung berdasarkan nilai SPT ini, tetapi menurut

pengalaman hasil yang didapat masih terlalu konservatif, sehingga Bowles

(1982) menganjurkan untuk kenaikan harga 50% dari daya dukung ijin yang

dianjurkan Meyerhof.

Menurut Meyerhof, besarnya daya dukung fondasi dangkal adalah sebagai

berikut:

untuk B F4

untuk B > F4

dimana: qall = daya dukung ijin untuk penurunan yang diijinkan tidak

melampaui 25 mm, dengan satuan kPa atau ksf

Kd = 1 + 0.33 (Df/B) 1.33 : faktor kedalaman

Df = kedalaman fondasi

B = lebar fondasi

F = faktor koreksi (faktor keamanan) dengan harga sebagai

berikut:

Tabel 4: Faktor koreksi F

N55 N70

SI Fps SI Fps

F1

F2

F3

F4

0.050.080.31.2

2.5414

0.040.060.31.2

23.21.04.0

Harga N55 dan N70 adalah harga SPT yang telah dikoreksi

berdasarkan perbandingan energi standard Erb.


Selain itu N adalah nilai SPT rata-rata yang dihitung dari 0.5Df di

atas dasar fondasi sampai 2B di bawah dasar fondasi.

Gambar 10: Penetuan nilai SPT rata-rata

Gambar 11: Hubungan antara NSPT dengan qall

Menurut Parry (1977) harga qall untuk tanah berbutir kasar (c = 0) adalah sebagai

berikut:


Df

B

Nrata-rata

0.5 Df

2B

qult = 30N [kPa] untuk Df B

dimana N dihitung sebagai N rata-rata dari dasar fondasi sampai 0.75 B

di bawah fondasi.

Parry juga memperkirakan besarnya harga sudut geser dalam sebagai:

dimana q = effective overburden

4.3.4 Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Data CPT

Schmertmann (1978) mengusulkan hubungan faktor daya dukung Terzaghi

dengan harga tahanan konus qc sebagai berikut:

0.8 Nq 0.8 N qc

dimana qc adalah harga tahanan konus rata-rata yang dihitung dari B/2 di atas

alas fondasi sampai dengan 1.1 B di bawah dasar fondasi, untuk D/B 1.5.

Untuk tanah berbutir kasar (-soils):

Fondasi lajur qult = 28 – 0.0052 (300-qc)1.5 [kg/cm2 atau ton/ft2]

Fondasi tapak qult = 48 – 0.009 (300-qc)1.5 [kg/cm2 atau ton/ft2]

Untuk tanah berbutir halus (c-soils):

Fondasi lajur qult = 2 + 0.28 qc [kg/cm2 atau ton/ft2]

Fondasi tapak qult = 5 + 0.34 qc [kg/cm2 atau ton/ft2]

PENGARUH BEBAN EKSENTRIS PADA FONDASI


Dalam beberapa kasus, selain beban vertical fondasi juga harus menahan

momen (Gambar 12).

Gambar 12: Fondasi dengan beben eksentris

Pada kejadian ini tegangan kontak yang terjadi pada dasar fondasi menjadi tidak

seragam. Distribusi tegangan akibat eksentrisitas beban tersebut bisa dituliskan

sebagai berikut:


dimana Q adalah beban vertical dan M adalah momen.

Selanjutnya untuk menghitung daya dukung sistem fondasi dipergunakan formula daya dukung Meyerhof (1953), yang umumnya memperhatikan metoda bidang kontak efektif (effective area). Dan langkah penyelesaian perhitungan daya dukung ditunjukkan seperti urutan berikut:

1. Perhitungan tegangan kontakPada Gambar 1b ditunjukkan sistem pembebanan yang ekivalen dengan Gambar 1a. Jarak eksentrisitas e adalah:

Dengan menstubtitusikan persamaan eksentrisitas di atas ke persamaan tegangan kontak didapat:

dan

Perhatikan persamaan qmin di atas; jika harga e sama dengan B/6, maka harga qmin akan menjadi 0. Bahkan bila e > B/6, maka harga qmin akan menjadi negatif. Ini berarti akan terjadi tegangan kontak yang berupa tegangan tarik. Karena tanah tidak bisa menerima tegangan tarik, maka pada dasar sebagian bidang kontak (dasar fondasi) akan terjadi celah antara dasar fondasi dengan permukaan tanah. Dan distribusi tegangan pada alas fondasi akan terlihat seperti Gambar 1a. Sementara harga qmax bisa ditulis sebagai berikut:

2. Perhitungan lebar dan panjang efektif

B’ = lebar efektif = B – 2eL’ = panjang efektif = L

Sebaliknya, jika eksentrisitas berada pada arah memanjang, maka panjang efektif L’ = L – 2e dan lebar efektif B” = B.

3. Perhitungan daya dukung (qu) dengan cara Terzaghi atau Meyerhof

Apabila daya dukung dihitung berdasarkan teori Meyerhof, perlu diperhatikan: Faktor bentuk dan factor inklinasi dihitung berdasarkan lebar dan

panjang efektif


Faktor kedalaman dihitung berdasarkan lebar dan panjang total

4. Daya dukung total

Qult = qult x B’ x L’

5. Faktor keamanan:

FS = Qult / Q

Seperti telah dibahas di atas, bahwa adanya eksentrisitas bisa menyebabkan

berkurangnya daya dukung. Untuk itu salah satu cara untuk lebih mengefisienkan

struktur perlu adanya modifikasi penampang fondasi seperti ditunjukkan pada

gambar di bawah.

Gambar 13: Modifikasi penampang fondasi

PENURUNAN FONDASI DANGKAL

Jenis Penurunan:

1. Penurunan Segera (elastis), Se

2. Penurunan Konsolidasi, Sc


B/2B/2

e

M

Q

Se terjadi segera setelah pelaksanaan konstruksiSc = f(waktu), akibat disipasi air pori pada lempung jenuh

2 fase penurunan konsolidasi:1. Konsolidasi primer:

- Akibat disipasi air pori- Pada lempung inorganik dan kelanauan

2. Konsolidasi sekunder:- Akibat selip dan reorientasi partikel tanah- Pada tanah organik (gambut)

Penurunan total:

Stotal = Se + Sc

Penurunan Elastis

q0 : tegangan kontak

s : Poisson’s ratio

Es : Modulus elastisitas tanah

Harr (1966): (flexible)

(sudut fondasi)

(pusat fondasi)


dimana: m = B/LB = lebar fondasiL = panjang fondasi

Penurunan rata-rata:

(flexible)

(rigid)

Janbu, Bjerrum, Kjaernsli (pada lempung jenuh)


q0

B

Df

H

s = 0.50

A1 = f(H/B)

A2 = f(Df/B)

Hartman (1978) (pada tanah pasir)

dimana: Iz = faktor pengaruh reganganC1 = faktor koreksi kedalaman fondasi


= 1 - 0.5 (q/(qc-q))

C2 = faktor koreksi terhadap rangkak tanah= 1 + 0.2 log(10 t) t : dalam tahun

qc = tegangan kontak fondasiq = overburden pressure pada level dasar fondasi

Faktor pengaruh regangan:

pada fondasi bujur sangkar dan lingkaran

z = 0 Iz = 0.1z = 0.5B Iz = 0.5z = 2B Iz = 0

pada fondasi dengan L/B 10

z = 0 Iz = 0.2z = B Iz = 0.5z = 4B Iz = 0

Untuk 1 < L/B < 10 Iz : interpolasi

: Bujur sangkar/lingkaran

: Empat persegi panjang, dengan L/B 10

Perkiraan Harga Parameter Elastis Tanah:

Es = 766 NSPT [kN/m2]

Es = 2 qc [pada satuan yang sama]

Es = 250 c – 500 c [lempung NC]

Es = 750 c – 1000 c [lempung OC]


0 0.2 0.4 0.60

B/2

B

2B

4B

N : nilai SPT tanahqc : tahanan konus (sondir)c : kohesi tanah (undrained)

Harga-harga empiris:

Tipe tanah Es (MN/m2) s

Pasir lepasPasir agak padatPasir padatPasir kelanauanPasir dan kerikilLempung lunakLempung mediumLempung padat

10.35 – 24.1517.25 – 27.6034.50 – 55.2010.35 – 17.25

69.00 – 172.502.07 – 5.18

5.18 – 10.3510.35 – 24.15

0.20 – 0.400.25 – 0.400.30 – 0.450.20 – 0.400.15 – 0.35

0.20 – 0.50

Contoh kasus: Penurunan elastis pada pasir


0 10 20 30

2

4

6

8

qc

2

4

6

8

1600 2400 0.2 0.40

Q=1440 kN

Es

Iz

NSPT

=17.8 kN/m3

7600

11490

9192

11490

14554

16852

16086

zz’ z’

Berapa penurunan elastis fondasi setelah 5 tahun?

Luas Fondasi = 3 x 3 = 9 m2

Q = 1440 kN qc = 1440/9 = 160 kN/m2

Overburden pressure q = .h = 17.5 x 1.5 = 26.7 kN/m2

Dengan formula pendekatan Es [kN/m2] = 766 NSPT, kurva SPT-z dikembangkan menjadi kurva Es-z’ dengan harga Es rata-rata seperti pada Tabel di bawah:

No Z’ [m] z [m] Es [kN/m2] Iz

1234

0-11-1.51.5-44-6

10.52.52

8 00010 00010 00016 000

0.2330.4330.3610.111

0.291 10-4

0.217 10-4

0.903 10-4

0.139 10-4

1.550 10-4

C1 = 1-0.5 [q/(qc-q)] = 1-0.5 [26.7/(160-26.7)] = 0.9C2 = 1+ 0.2 log (10 t) = 1 + 0.2 log(10 x 5) = 1.34

= 0.9 1.34 (160-26.7) 1.55 10-4 = 249.2 10-4 m

= 24.9 mm


Materi Fondasi Dangkal.doc

Documents

Transcript of Materi Fondasi Dangkal.doc