HUBUNGAN ANTARA SOIL PROPERTIES DENGAN DAYA DUKUNG TANAH DIKAITKAN DENGAN JENIS PONDASI PDF

Preview

Summary

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tanah merupakan aspek yang sangat penting dalam suatu perencanaan bangunan, karena pada dasarnya tidak ada bangunan sipil yang tidak dibangun di atas tanah. Dari pemeriksaan tanah dapat diketahui data-data tanah yang digunakan dalam perencanaan bangunan, terutama...

Description

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Tanah merupakan aspek yang sangat penting dalam suatu perencanaan bangunan, karena pada dasarnya tidak ada bangunan sipil yang tidak dibangun di atas tanah. Dari pemeriksaan tanah dapat diketahui data-data tanah yang digunakan dalam perencanaan bangunan, terutama dalam mendesain pondasi dari bangunan tersebut. Dibutuhkan suatu penelitian guna mengetahui kondisi suatu tanah, apakah mampu memikul beban-beban konstruksi yang nanti dipikulnya. Penelitian dapat berupa penelitian langsung di lapangan maupun di laboratorium. Dari hasil penelitian tersebut akan diperoleh daya dukung tanah yang nantinya akan menjadi dasar dalam perencanaan pondasi. Daya dukung tanah adalah kemampuan tanah memikul tekanan atau tekanan maksimum yang diijinkan diterima oleh tanah pada dasar pondasi. Daya dukung tanah dapat diperoleh dari penelitian lapangan dan penelitian laboratorium. Dari lapangan dapat diperoleh dari hasil sondir dan boring, sedangkan dari laboratorium daya dukung dapat diketahui dari parameter-parameter tanah (soil properties) yang diperoleh dari hasil percobaan di laboratorium. Menurut Bowles, salah satu faktor yang mempengaruhi besar daya dukung tanah adalah nilai dari parameter kuat geser tanah yaitu, c, φ, dan γ. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dilihat bagaimana sebenarnya hubungan ketiga paremeter tanah diatas terhadap nilai daya dukung tanah yang akan di hasilkan. Di mana dapat dilihat dari beberapa variasi kedalaman serta parameter tanah, berapa daya dukung yang didapat, kemudian ditarik kesimpulan berdasarkan grafik hubungan antara daya dukung dengan parameter-parameter tanah tersebut.

1

1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam mempelajari pengaruh kondsi tanah terhadap pemilhan tipe pondasi adalah: 1. Bagaimana hubungan antara soil properties (parameter tanah) terhadap daya dukung tanah? 2. Berapa daya dukung tiap lapisan tanah, menurut masing-masing tipe pondasi?

1.3 Pembatasan Masalah Dalam melakukan penelitian ini, dipilih pembatasan masalah yang akan menjadi acuan dalam pelaksanaanya, antara lain : 1. Digunakan data sekunder pemeriksaan tanah dari tanah kawasan Citraland. 2. Dihitung daya dukung dari data sekunder. 3. Pondasi yang ditinjau adalah jenis pondasi telapak dan pondasi tiang. 4. Soil properties yang ditinjau hanya c, φ, dan γ. 5. Muka air tanah di anggap jauh dari dasar pondasi.

1.4 Tujuan Penelitian Tujuan yang akan di capai dalam penelitian ini adalah : 1. Mengetahui bagaimana hubungan Soil Properties dengan daya dukung tanah di kaitkan dengan jenis pondasi. 2. Mengatahui daya dukung tanah dari data yang diperoleh. 3. Mengetahui kekuatan tanah tiap kedalaman tanah menurut 2 tipe pondasi.

2

1.5 Manfaat Penelitian Dari penelitian ini di dapat beberapa manfaat, yaitu : 1. Pemlihan pondasi yang tepat berdasarkan daya dukung tanah, dapat mencegah keruntuhan bangunan yang di sebabkan kondisi tanah. Sehingga dapat memberi jaminan keselamatan bagi masyarakat pengguna bangunan tersebut. 2. Penulis dapat jauh lebih memahami dan mempu melaksanakan penyelidikan tanah dengan kaitan perencanaan jenis pondasi dengan lebih baik. 3. Dalam bidang pengetahuan, dapat menjadi bahan pembelajaran mahasiswa yang tertarik pada bidang geotek, dan dapat di gunakan untuk penelitianpenelitian selanjutnya.

3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Tanah Menurut Sosrodarsono (1980) “Tanah merupakan kumpulan partikel-partikel yang ukurannya dapat mencakup rentang yang luas, yang sebagian dari partikelpartikel di beri nama khusus seperti kerikil, pasir, humus, lanau. dan lempung”. Mengingat hal tersebut diatas, maka di dalam perencanaan atau pelaksanaan suatu bangunan, diperlukanlah pengertian yang mendalam mengenai fungsi-fungsi serta sifat tanah itu bila dilakukan pembebanan terhadapnya, melalui penelitianpenelitian di lokasi, ataupun di laboratorium.

2.2 Daya Dukung Tanah Pada dasarnya daya dukung tanah adalah kemampuan tanah memikul tekanan atau tekanan maksimum yang diijinkan diterima oleh tanah pada dasar pondasi. B.M Das (1999) mendefinisikan daya dukung batas atau

ultimate baring capacity

sebagai “beban maksimum per satuan luas, yang dapat dipikul suatu tanah dibawah pondasi di mana tanah masih mampu mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan". Tanah harus mampu memikul beban dari setiap konstruksi teknik yang diletakkan pada tanah tersebut tanpa kegagalan geser dan dengan penurunan yang dapat ditolerir untuk konstruksi tersebut. Bila dinyatakan dalam persamaan, maka

qu =

�� �

………………. (2.1)

4

Dimana, qu = daya dukung batas Pu = beban batas A = luas area beban

Bila tanah mengalami pembebanan seperti beban pondasi, tanah akan mengalami distorsi dan penurunan. Jika beban ini berangsur-angsur ditambah, penurunan pun juga bertambah. Akhirnya, pada suatu saat, terjadi kondisi di mana pada beban yang tetap, pondasi mengalami penurunan yang sangat besar. Kondisi ini menunjukkan bahwa keruntuhan daya dukung telah terjadi. Gambar kurva penurunan yang terjadi terhadap besarnya beban yang diterapkan diperlihatkan pada Gambar 2.3. Mula-mula, pada beban yang diterapkan penurunan yang terjadi kira-kira sebanding dengan bebannya. Hal ini digambarkan sebagai kurva yang mendekati garis lurus, yang menggambarkan hasil distorsi elastis dan pemampatan tanahnya. Bila beban bertambah terus, pada kurva terjadi suatu lengkungan tajam yang dilanjutkan dengan bagian garis lurus kedua dengan kemiringan yang lebih curam.

Gambar 2.1. Kurva penurunan terhadap beban yang dikerjakan

5

Dari pengujian model yang mengamati perilaku tanah selama mengalami pembebanan hingga sampai terjadinya keruntuhan, dapat dilihat sebagai berikut : 1. Terjadi perubahan bentuk tanah yang berupa penggembungan kolom tanah tepat di bawah dasar pondasinya ke arah lateral dan penurunan permukaan di sekitar pondasinya. 2. Terdapat retakan lokal atau geseran tanah di sekeliling pondasinya. 3. Suatu baji tanah terbentuk di lokasi tepat di bawah pondasinya yang mendesak tanah bergerak ke bawah maupun ke atas ( gambar 2.2).

Gambar 2.2. Keruntuhan Geser

4. Umumnya, pada saat keruntuhan terjadi zona geser melebar dalam batas tertentu dan suatu permukaan geser berbentuk lengkungan berkembang yang disusul dengan gerakan pondasi turun ke bawah. Permukaan tanah disekitar pondasi selanjutnya mengembung ke atas yang diikuti oleh retakan dan gerakan muka tanah sekitar pondasinya. Keadaan ini menunjukkan keruntuhan geser telah terjadi. Tipe – tipe keruntuhan : a. General shear failure 1. Pada awal pembebanan linier setelah pembebanan non-linear, beban dinaikkan sehingga terjadi keruntuhan.

6

2. Kondisi kesetimbangan penuh terjadi penuh di atas surface failure. 3. Muka tanah disekitarnya naik. 4. Keruntuhan (slip) terjadi disatu sisi. 5. Fondasi miring. 6. Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas rendah (padat dan kaku). 7. Daya dukung ultimit (qult) bisa diamati dengan baik b. Local shear failure 1. Terjadi desakkan besar dibawah fondasi (lokal). 2. Failure surface tidak sampai kepermukaan (muka tanah hanya sedikit mengembang). 3. Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas tinggi (mudah mampat). 4. Penurunan yang terjadi relatif besar. 5. Daya dukung ultimit sulit ditentukan dibatasi oleh settlement. c. Penetration failure 1. Keruntuhan geser tidak terjadi. 2. Akibat beban,Fondasi hanya menembus dan menekan kesamping sehingga tanah didekat fondasi menjadi mampat pada zona tepat didasar fondasi. 3. Penurunan fondasi bertambah secara linier dan tidak menghasilkan gerakan lateral menuju keruntuhan. 4. Bidang runtuh tidak terlihat sama sekali.

Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi daya dukung ultimate suatu tanah : -

σilai Parameter Tanah (φ,γ,c)

-

Kedalaman

-

Ukuran dan bentuk pondasi

-

Konsolidasi (Penurunan)

-

Kedalaman muka Air Tanah (Bowles:1987)

7

2.2.1 Teori Mohr-Coulomb Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis-analisis daya dukung tanah, stabilitas lereng, dan tegangan dorong untuk dinding penahan tanah. Mohr (1918) memberikan teori mengenai kondisi keruntuhan suatu bahan. Teorinya adalah bahwa keruntuhan suatu bahan dapat terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Selanjutnya, hubungan fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada bidang runtuhnya, dinyatakan menurut persamaan : =f(

)

Dengan adalah tegangan geser pada saat terjadinya keruntuhan atau kegagalan, dan adalah tegangan normal pada kondisi tersebut. Garis kegagalan yang didefinisikan dalam persamaan di atas, adalah kurva yang ditunjukkan dalam Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar pengertian ini, bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh :

8

1. Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi tidak tergantung dari tegangan vertikal yang bekerja pada bidang gesernya. 2. Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan tegangan vertikal pada bidang gesernya. Coulomb ( 1776 ) mendefinisikan fungsi ( =c+

) sebagai :

tan φ …………………………………………………. (2.2)

dengan : = kuat geser tanah c = kohesi tanah φ = sudut geser dalam tanah = tegangan normal pada bidang runtuh Persamaan di atas ini disebut kriteria keruntuhan atau kegagalan MohrCoulomb, dimana garis selubung keruntuhan dari persamaan tersebut ditunjukkan dalam Gambar 2.4. Bila bidang keruntuhan membentuk sudut φ dengan bidang utama besar, harga tegangan geser ( ) dan tengan normal (

) yang bekerja pada bidang tersebut

dapat ditentukan sebagai berikut.

=

� +�

dengan : f

=

� −�

+

� −�

cos 2

……………………………………………………(2.2a)

sin 2 ................................................................................................ (2.2b)

9

Gambar 2.4. Lingkaran Mohr

2.3 Pondasi Pondasi merupakan bagian paling penting dalam sistem rekayasa konstruksi yang bertumpu pada tanah. Pondasi merupukan suatu struktur yang meneruskan beban dari konstruksi ke tanah. Pondasi sangat erat kaitannya dengan daya dukung tanah, karena pondasi hanya dapat dibangun diatas tanah yang memiliki daya dukung untuk memikul pondasi tersebut.

2.3.1 Fungsi Pondasi 1. Menahan dan mendukung bangunan di atasnya 2. Meneruskan beban yang berada di atasnya dan beban sendiri ke dalam tanah dan batuan yang terletak di dalamnya. (Huznullah Pangeran.blogspot.com 2007)

2.3.2 Klasifikasi Pondasi Secara umum pondasi diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam (Huznullah Pangeran.blogspot.com 2007).

10

1. Pondasi Dangkal Pondasi yang kedalamannya dekat dengan permukaan tanah, serta mendukung beban secara langsung.

 Pondasi Telapak, Pondasi Memanjang

Syarat D/B < 1 2. Pondasi Dalam Pondasi yang kedalamannya cukup jauh dari permukaan tanah. Pondasi yang meneruskan beban konstruksi ke tanah keras/batu yang jauh dari permukaan.  Pondasi Tiang dan Pondasi Sumuran

Syarat D/B < 4 D = Kedalaman B = Lebar Pondasi

2.4 Persamaan Daya Dukung Pada penelitian ini akan ditinjau jenis pondasi dangkal dan pondasi dalam, untuk pondasi dangkal ditinjau untuk tipe pondasi telapak, sedangkan untuk pondasi dalam ditinjau pondasi tiang pancang. Dari data parameter tanah yang didapat dari lapangan maupun laboratorium, dipakai pada persamaan daya dukung dari tiap jenis pondasi diatas, yang nantinya dapat diketahui besarnya daya dukung tanah untuk tiap jenis pondasi di atas. Setelah diperoleh daya dukung tanah bisa ditarik hubungan antara parameter tanah (soil properties) dengan daya dukung tanah, serta dapat merekomendasikan pondasi pada tanah tersebut.

2.4.1 Persamaan Daya Dukung Terzaghi Kapasitas daya dukung Terzaghi merupakan pengembangan dari analisis daya dukung Prandtl (1921), yang menganggap tanah adalah plastis ideal berdasarkan teori plastisitas.

11

A

B

III

I II C

Gambar 2.5 Zona Tegangan Terzaghi

Dari gambar di atas terlihat pembagian zone, yaitu zona I, zona II, dan zona III, yang terjadi akibat pembebanan yang terjadi pada tanah (site.google.com).

Zona I : Berada langsung di bawah pondasi, dicegah untuk bergerak lateral oleh friksi dan adhesi antara tanah dan dasar pondasi. Zona I tetap pada keadaan keseimbangan elastis dan bekerja sebagai bagian dari pondasi.

Zona II : Disebut zona geser radial, karena pada zona ini terbentuk dari satu set gayagaya geser radial dengan ujung dari dasar pondasi sebagai titik pusat spiral logaritma yang membentuk gaya-gaya geser radial tadi.

Zona III : Disebut zona gaya geser linear. Berdasarkan anggapan maka bidang tegangan adalah bidang longsor yang hanya sampai bidang ec. Hal ini mengakibatkan gaya geser di atas bidang horizontal tidak ada, dan diganti beban sebesar q = γDf’

.

Akibat beban yang diterima, pondasi mendorong bidang segitiga ABC ke bawah dengan pergerakan lateral dari zona I dan zona II. Pergerakkan ini ditahan oleh gaya-gaya yang bekerja pada bidang ab dan ac.

12

Gaya-gaya tersebut adalah : 1. Resultante dari tekanan pasif 2. Total kohesi yang bekerja sepanjang bidang ab dan ac

Tepat sebelum runtuh, keseimbangan vertical terjadi dengan gaya-gaya sebagai berikut: 1. Beban = qult . B = qf . B 2. Berat segitiga gaya = ½ . γ . Bf2 . tan φ

Gambar 2.6 Zona I dari zona keruntuhan Terzaghi (site.google.com)

Luas zona I = (½ . B . B/2 tan φ) / 2 Berat zona I = γt . Luas zona I

Gaya-gaya ke atas, 1. Resultante tekanan pasif Pp pada bidang ab dan ac. 2. Komponen vertical gaya kohesi yang bekerja pada bidang ab dan ac.

13

Panjang ab = panjang ac = (B/2) / cos φ

Sehingga komponen vertikal dari dari gaya kohesi pada bidang ab dan ac adalah =

C

B/2 sin φ = c B tan φ cos φ

2

Persamaan keseimbangan menjadi ;

qult . B + ¼ γ B2 tan φ = 2 Pp + 2 B/2 c tan φ…………………… (2.3) atau,

qult B = 2 Pp + B c tan φ - ¼ γ B2 tan φ……………………….. (2.4) Menurut Terzaghi, sebetulnya total tekanan pasif Pp dapat dibagi dalam 3 komponen : 1. Pp γ : Yaitu total tekanan aktif yang diproduksi oleh shear zone ( daerah geser ) a,c,e,d. 2. Pp C : Yaitu total tekanan pasif yang diproduksi oleh kohesi tanah 3. Pp q : Yaitu total tekanan pasif yang diproduksi oleh muatan.

Apabila tiga komponen pembentuk total tekanan pasif Pp dihitung secara terpisah, maka :

qultB = 2(Pp γ + Pp c + Pp q) + Bc tan φ – ¼ B2 tan φ…………….. (2.5) qultB = (2 Pp γ - ¼ B2 tan φ) + (2 Pp c + Bc tan φ) + 2 Pp q………….(2.6)

14

Apabila diambil ;

2 Pp γ - ¼ B2 tan φ = B x 1/2 γBN γ ...……………….…....... (2.7)

2 Pp c + Bc tan φ = B x cNc 2 Pp γ = B x γDf Nq

Maka persamaan (2.6) menjadi :

qu = cNc + qNq + 1/2 γBN γ…………………………………….. (2.8)

Tabel 2.1 Persamaan Daya dukung Terzaghi

Di mana : q = γDf = Efective overburden preasure Nq, Nc, Nγ = Faktor daya dukung Terzaghi

Untuk faktor daya dukung Terzaghi dapat dilihat pada tabel 2.2.

15

Faktor Daya Dukung Terzaghi

Tabel 2.2 Faktor daya dukung Terzaghi (Coduto, 2001)

16

2.4.2 Persamaan Daya Dukung Pondasi Tiang Pondasi tiang digunakan apabila lapisan tanah keras terletak sangat dalam. Menurut Hary Christady Hardiyatmo (2008), pondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain : 1. Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke tanah pendukung yang kuat. 2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dengan tanah di sekitarnya. 3. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan. 4. Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring. 5. Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut bertambah. 6. Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya tergerus air.

Gambar 2.7 Panjang dan beban maksimum untuk berbagai tipe tiang yang umum dipakai dalam praktek (Carson, 1965)

17

Untuk analisis daya dukung tanah untuk pondasi tiang, akan menggunakan metode Janbu (1976). Qp = Ap (cσc* + q’ σq*) ……………………………………………... (2.11) Nc* dan Nq* dihitung dengan asumsi permukaan kegagalan dalam tanah di ujung tiang mirip dengan gambar 2.9.

Nq* = (tan φ + 1 + tan φ2) 2 (e2ή tan φ) ……………………………….. …(2.12) Nc* = (Nq* - 1) cot φ …………………………………………………...(2.13) Hubungan lebih jelas dapat dilihat pada gambar berikut,

Gambar 2.8 Faktor daya dukung Janbu (B.M. Das. 1999)

18

2.5 Program 2.5.1 Bahasa Pemrogaman Basic Basic merupakan salah satu bahasa pemrograman yang termudah untuk dipelajari. Basic mula-mula dikembangkan pada tahun 1963 oleh Prof.John G. Kemeny dan Prof. Thomas E. Kurtz di Dartmouth College, New Hampsphire, USA. Pada saat itu merupakan suatu penemuan yang berharga yang dapat memungkinkan orang awam menggunakan komputer. Basic dibuat sedemikian rupa agar mudah dipelajari serta dipergunakan. Bahasa ini sangat berguna untuk memecahkan masalah-masalah di bidang ilmu pengetahuan, matematik, teknik, dan lain-lain. 2.5.2 Just Basic v1.01 Just basic v1.01 adalah aplikasi pemrograman dengan menggunakan bahasa pemrogrman Basic. Aplikasi ini sendiri mengadaptasi aplikasi serupa yang lebih dahulu popular yaitu Liberty Basic. Just Basic mulai dikembangkan pada tahun 2001 dan mulai dirilis pada tahun 2004. Just Basic didesain oleh Carl Gundel dan disalurkan melalui Perusahaan Shoptalk System. Aplikasi ini sangat mudah digunakan dan sangat cocok dengan Windows, bahasanya mudah digunakan dan kemudian telah dilengkapi dengan fasilitas pemrograman terstruktur.

19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Analisis Data Data sekunder yang digunakan dalam penelitian ini adalah, data parameter tanah yaitu kohesi, sudut geser

dan berat volume tanah. Data – data tersebut

kemudian dianalisis dengan persamaan daya dukung untuk dua jenis pondasi memakai bahasa pemrogaman basic, lalu hasilnya yang berupa daya dukung dibuatkan grafik hubungan antara daya dukung tersebut dan parameter-parameter tanah yang ada, setelah itu di tarik kesimpulan dari grafik tersebut.

3.1.1 Tempat Penelitian Penelitian ini dapat dilakukan diberbagai tempat, karena tidak membutuhkan penelitian secara laboratorium.

3.1.2 Bahan Penelitian Tidak ada karena, hanya digunakan data sekunder saja. Mengingat besarnya biaya bila melakukan suatu pemeriksaan tanah disuatu lokasi.

3.1.3 Tahapan Penelitian Tahapan penelitian, yaitu : 1. Persiapan data sekunder 2. Pembuatan progam dengan menggunakan bahasa pemrogaman basic. 3. Perhitungan daya dukung dengan menggunakan program basic. 20

4. Pembuatan grafik berdasarkan parameter tanah dan daya dukung yang telah dihitung. 5. Penarikan kesimpulan dari grafik yang dihasilkan.

3.2 Metode Analisa  Dalam perhitungan daya dukung dan pembuatan grafik, menggunakan program Basic.  Untuk pondasi dangkal memakai metode Terzaghi.  Untuk Pondasi Tiang memakai persamaan daya dukung ujung dari metode janbu.

21

3.3 Bagan Alir Penelitian