a. Pondasi pada sebuah lereng (muka tanah miring)
b. Pondasi dengan dasar miring
Gambar 2.7. Pondasi pada kemiringan atau berlantai dasar miring
H
V
sumbu horizontal
Q θ
B
β
οD
η
οD
sumbu horizontal
H
B
V
Diskusi
Kapasitas daya dukung dari teori-teori klasik memang sangat menarik untuk dibahas mendalam. Walaupun teori ini dibuat telah berpuluh tahun yang lalu, dengan berdasarkan pada percobaan sederhana dan menggunakan parameter tanah yang ala kadarnya ( hanya menggunakan parameter tanah γ, c dan φ) namun telah banyak diterapkan dalam pekerjaan praktis dan tidak mengecewakan hasilnya. Percobaan khusus untuk membuktikan rumusan mana yang paling tepat telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Percobaan-percobaan dengan skala yang besar sangat jarang dilakukan mengingat biaya yang mahal. Hanya percobaan untuk pekerjaan / kegiatan maha penting yang menuntut ketelitian tinggi saja perlu dilakukan untuk membuat kesimpulan bahwa penggunaan satu rumusan tertentu lebih tepat dibanding yang lain.
Rumus buatan Terzaghi yang menjadi dasar dari rumus-rumus lain memang yang paling sering dan disukai untuk digunakan. Alasan utama adalah rumus tersebut sangat sederhana dan tidak banyak melibatkan faktor-faktor lain seperti faktor bentuk, kedalaman, kemiringan beban, muka tanah dan dasar pondasi. Namun disana pulalah letak dari kekurangan rumus tersebut. Sehingga rumus Terzaghi dapat digunakan dengan baik untuk kasus pondasi menerus dengan beban terpusat pada sumbu tengah pondasi. Rumus ini mestinya tidak digunakan untuk merencanakan pondasi yang memikul beban dari kolom yang meneruskan beban dengan momen dan gaya horizontal.
Rumus Meyerhof dan Hansen sangat penting untuk digunakan dibanding dengan rumus Vesic. Namun rumus Vasic juga perlu digunakan sebagai pembanding dari perhitungan rumus Hansen untuk kasus pondasi pada lereng atau dengan dasar miring (Gambar 2.7). Perkiraan pemilihan penggunaan rumus-rumus klasik dapat dilihat beperti pada Tabel 2.7. Sebagai bahan tambahan dalam mengambil nilai faktor daya dukung Nc, Nq dan Nγ, sebaiknya tidak menggunakan cara interpolasi dari tabel yang disediakan. Hal ini mengingat cara tersebut akan memberikan simpangan yang cukup besar. Untuk nilai yang tidak tercantum dalam tabel, sebaiknya ditentukan dari grafik faktor daya dukung atau menggunakan rumus yang disediakan. Untuk nilai sudut geser dalam tanah φ yang lebih besar dari 25o, penggunaan rumus untuk menghitung faktor daya dukung Nc, Nq dan Nγ sangat dianjurkan, mengingat faktor-faktor tersebut akan meningkat dengan tajam setelah sudut geser lebih besar dari 25o.
Rumus-rumus klasik diatas dibuat berdasarkan keruntuhan yang terjadi pada tanah padat (dense) atau dapat digunakan untuk tanah keras (stiff) dengan keruntuhan yang terjadi pada tanah dikenal sebagai keruntuhan menyeluruh (general shear failure). Sedangkan untuk penggunaan pada tanah yang lepas (loose) atau agak lunak (medium to soft), maka nilai parameter kekuatan harus dikurangi hingga duapertiga dari nilai aslinya, atau ditulis:
c’ = 2
/
3c 2.13φ’ = tan-1 (2
/
3tan φ)Pengurangan nilai parameter tahanan geser tersebut dilakukan pada awal proses perhitungan. Selanjutnya nilai faktor daya dukung dihitung dengan menggunakan nilai yang telah direduksi tersebut. Untuk kasus tanah lunak hingga sangat lunak (atau sangat lepas untuk tanah pasir), rumusan klasik sebaiknya tidak digunakan secara langsung. Rumus daya dukung pondasi untuk kasus pada tanah lunak dan sangat lunak akan dibahas pada bagian tersendiri dalam buku ini.
Tabel 2.7. Penggunaan rumus klasik
Rumus Penggunaan terbaik untuk kasus-kasus
Terzaghi Beban terpusat vertikal, tanah sangat kohesif, kedalaman pondasi kurang dari lebarnya (D<B), sebagai pembanding rumus yang lain
Meyerhof Untuk semua kasus tergantung kesukaan sesuai dengan kasusnya
Hansen Untuk semua kasus, untuk kasus dengan permukaan tanah miring dan/atau dasar pondasi yang miring, untuk kasus dengan kedalaman lebih dari lebarnya (D>B)
Vesic Untuk kasus dengan permukaan tanah miring dan/atau dasar pondasi yang miring, untuk kasus dengan kedalaman lebih dari lebarnya (D>B)
Terzaghi mengasumsikan bahwa zona tekanan aktif dibawah dasar pondasi mempunyai sudut sama dengan sudut geser
φ
, sedangkan Meyerhof (juga Hansen) mengasumsikan bahwa zone tekanan aktif mempunyai sudut serupa dengan tekanan aktif Rankine (45+φ/2) seperti ditunjukkan pada pada Gambar 2.2. Dengan demikian seharusnya nilai daya dukung Terzaghi memberikan nilai yang lebih kecil dibandingkan dengan yang lain. Namun pada kenyataannya di dalam beberapa kasus, hal tersebut tidak terbukti dan merupakan hal yang memang masih meragukan. Sebagai ilustrasi yang cukup mencolok mengenai perbedaan asumsi zona tekanan dibawah pondasi adalah untuk tanah kohesif dengan sudut geser nol, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8.Penulis menganjurkan untuk pekerjaan praktis, sebaiknya semua metoda tersebut diatas digunakan secara terpisah (dengan parameter tanah yang sama). Selanjutnya nilai yang diambil untuk keperluan disain adalah nilai terkecil yang logis dari kesemua metoda. Dapat pula digunakan nilai rata-rata dari beberapa nilai yang dianggap memberikan prediksi daya dukung yang baik (meyakinkan). Namun tetap harus diperhatikan penggunaan metoda yang sesuai dengan kasus-kasus yang dihadapi seperti pada Tabel 2.7 diatas.
Gambar 2.8. Asumsi bidang keruntuhan untuk tanah kohesif dengan φ=0
D Q Meyerhof α = 45o γ c φ = 0 B
α
Terzaghi, α = 0o 45o2.2. Pengaruh muka air tanah terhadap daya dukung pondasi dangkal
Penurunan formula klasik untuk mengestimasi daya dukung pondasi pada awalnya tidak mempertimbangkan kedalaman muka air tanah. Padahal pada kenyataan di lapangan, sering terdapat muka air tanah yang secara langsung maupun tidak langsung mempengaruhi segala kegiatan yang berkaitan dengan pekerjaan pondasi termasuk daya dukungnya. Perubahan estimasi daya dukung pondasi akibat pengaruh muka air tanah telah diusulkan beberapa orang sebelumnya antara lain dalam Das (1990), Liu dan Evett (1998) dan McCarthy (1977).
Pada tanah-tanah yang mempunyai sifat kembang susut yang tinggi, untuk menghindari pengaruh kembang susut pada tanah sebaiknya dasar pondasi diletakkan dibawah muka air tanah. Hal ini untuk menghindari pengangkatan dan penurunan yang terjadi akibat perubahan kedalaman muka air tanah.
Pada banyak kasus nyata di lapangan, muka air tanah berada pada level yang beragam pula. Adanya muka air tanah ini harus disertakan dalam perhitungan daya dukung pondasi. Secara garis besar terdapat empat kasus tipikal dimana elevasi muka air tanah memberikan pengaruh yang berbeda pada perhitungan daya dukung pondasi. Kasus yang pertama adalah muka air tanah tidak mempengaruhi perhitungan daya dukung, yaitu bilamana letak muka air tanah dari dasar pondasi berjarak sama atau lebih dari lebar pondasi. Pada bagian berikut ini dibahas pengaruh muka air tanah terhadap perhitungan daya dukung pondasi dengan menggunakan rumusan klasik.
a. Muka air tanah pada/diatas permukaan tanah
Kasus ini sering terjadi pada daerah-daerah yang secara alami tergenang, terutama pada musim basah (penghujan). Contoh daerah yang biasanya selalu atau sering tergenang adalah daerah rawa, sekitar tepian sungai, daerah tepian danau dan daerah muara. Pada keadaan dimana muka air tanah berada tepat atau diatas muka air tanah, maka dapat dianggap bahwa tanah berada pada kondisi jenuh air. Sehingga berat volume tanah adalah berat volume dalam keadaan jenuh,
γ
sat. Untuk memasukkan pengaruh tersebut, maka pada perhitungan dengan rumusan klasik harus menggunakan berat volume effektif. Bila rumus Terzaghi digunakan, maka dapat dituliskan seperti pada persamaan 2.14. Penggunaan berat volume effektif serupa juga harus dilakukan pada rumusan dari pengusul-pengusul lainnya seperti Meyerhof, Hansen dan Vesic. Dapat dilihat dari persamaan tersebut bahwa pada kasus di tanah lempung jenuh dengan φ=0 (sehingga Nq = 1 dan Nγ = 0), keberadaan muka air tanah secara teori tidak ada pengaruhnya pada perhitungan daya dukung pondasi. Namun perlu diketahui bahwa pengaruh air secara tidak langsung telah tercantum dalam nilai kohesi, c dari tanah tersebut.qu = cNc (sc) + q’ Nq + ½ γ’ B Nγ (sγ) 2.14
Dimana: q’ = γ’ D γ’ = (γsat - γw)
Gambar 2.9. Muka air tanah diatas permuakan tanah
b. Muka air tanah diantara dasar pondasi dan permukaan tanah
Pada daerah dengan muka air tanah yang dangkal, maka sering terjadi dasar pondasi harus diletakan dibawah muka air tanah. Walaupun dalam pelaksanaan pekerjaan konstruksi pondasi cukup menyulitkan, keadaan ini dapat terjadi dikarenakan pertimbangan akan daya dukung sehingga perletakan dasar pondasi direncanakan berada dibawah muka air tanah. Daerah yang biasanya mempunyai muka air tanah yang tinggi adalah daerah pasang surut, daerah reklamasi (timbunan), daerah rawa atau daerah tepian sungai dan danau serta muara. Pada keadaan dimana muka air tanah berada diantara muka tanah dan dasar pondasi, maka bagian tanah yang berada diatas muka air tanah bersifat kering (lembab) dan yang berada dibawah muka air tanah pada kondisi jenuh air. Pada kondisi ini, berat volume tanah dibawah muka air tanah dianggap berada dalam keadaan jenuh,
γ
sat. Sehingga dalam perhitungan dengan harus menggunakan berat volume yang sesuai dengan keadaan tanah pada titik tinjauan, dan tentu secara prinsip harus tetap mempergunakan berat volume effektif dari tanah. Bila rumus Terzaghi digunakan, maka dapat dituliskan seperti pada persamaan 2.15. Hal serupa harus dilakukan pada rumusan Meyerhof, Hansen dan Vesic.qu = cNc (sc) + q’ Nq + ½ (γsat - γw) B Nγ (sγ) 2.15 dengan:
q’ = γ1 D1 + (γsat - γw) D2 2.16
D1 dan D2 masing-masing adalah kedalaman lapisan tanah (Gambar 2.10).