Kuat Dukung Tanah Semester 4 | HMTS UNSOED kuat dukung tanah

(1)

Kapasitas Dukung Tanah

(

Soil Bearing Capacity)

by :

A. Adhe Noor PSH, ST., MT

(2)

Konsep

Dasar

Kapasitas Dukung Tanah :

Kemampuan tanah dalam menahan beban yang

bekerja padanya

Sumber beban :

1. Fondasi



transfer beban dari struktur di

atasnya

2. Beban langsung (beban bergerak)



pergerakan kendaraan pada perkerasan jalan

(3)

Pentingnya kita mempelajari kapasitas

dukung tanah …….

Konsep Dasar

Keruntuhan kapasitas dukung tanah



penurunan tanah



ketidak stabilan

(4)

Tinjauan Analisis Kapasitas Dukung Tanah :

1. Fondasi Dangkal (

Shallow Foundation

)

Fondasi Telapak (

Foot Plate

)

Fondasi Menerus (

Continuous Footing

)

Strap Footing

Mat Footing

2. Fondasi Kaison/Sumuran (

Caisson Foundation

)

3. Fondasi Dalam (

Deep Foundation

)

Fondasi Tiang Pancang (

Driven Pile Foundation

)

Fondasi Tiang Bore (

Bored Pile Foundation

)

(5)

Keruntuhan kapasitas dukung tanah yang ditinjau pada

materi ini :

Pada fondasi dangkal (

shallow foundation

)

tipe fondasi Menerus (

continuous footing

)

(6)

Proses Keruntuhan

Tanah Dasar

I II III

Beban

P

en

ur

un

an

S₁ S₂ S₃

Fase 1 :

Tanah di bawah fondasi turun  terjadi deformasi tanah pada arah vertikal dan horisontal ke bawah

Penurunan yang terjadi sebanding dengan besar beban (selama beban yang bekerja cukup kecil)

(7)

Proses Keruntuhan

Tanah Dasar

I II III

Beban

P

en

ur

un

an

S₁ S₂ S₃ Fase 2 :

Terbentuk baji tanah pada dasar fondasi

Deformasi plastis tanah dimulai dari ujung tepi

fondasi  zona plastis semakin berkembang seiring dengan pertambahan beban

Gerakan tanah arah lateral makin tampak  tampak retakan lokal dan geseran tanah di sekeliling tepi fondasi

Kuat geser tanah sepenuhnya berkembang untuk menahan beban pada zona plastis

(8)

Proses Keruntuhan

Tanah Dasar

I II III

Beban

P

en

ur

un

an

S₁ S₂ S₃

Fase 3 :

Deformasi tanah semakin bertambah  diikuti dengan menggelembungnya tanah permukaan  tanah mengalami keruntuhan.

Bidang runtuh berbentuk lengkungan dan garis yang disebut bidang geser radial dan bidang geser linier

(9)

Tipe Keruntuhan Kapasitas Dukung

Tanah

General Shear Failure

PROSES KERUNTUHAN

Baji tanah di bawah di dasar fondasi terbentuk (zona A)

_{baji kemudian menekan tanah di} bawahnya sehingga terbentuk zona plastis yang semakin lama semakin berkembang (zona B)

2 zona ini bergerak ke arah luar dan ditahan oleh tanah di zona C

_{Saat tahanan tanah di zona C}

terlampaui  terjadi gerkan tanah yang mengakibatkan penggembungan tanah di sisi fondasi.

A B

(10)

General Shear Failure

KARAKTER KERUNTUHAN

1. Kondisi keseimbangan plastis terjadi penuh di atas failure plane

2. Muka tanah di sekitarnya mengembang naik

3. Keruntuhan (slip) terjadi pada salah satu sisi sehingga fondasi miring

4. Terjadi pada tanah dengan

kompresibilitas rendah atau kaku

5. Kapasitas dukung tanah ultimit (q_ult) dapat teramati dengan baik

6. Keruntuhan terjadi relatif mendadak dan diikuti penggulingan fondasi

A B

(11)

Local Shear Failure

KARAKTER KERUNTUHAN

Bidang runtuh yang terbentuk tidak sampi ke permukaan tanah

Pergerakan fondasi bersifat tenggelam  terjadi pada tanah dengan

kompresibilitas tinggi

Mampatnya tanah tidak sampai mengakibatkan tercapainya

kedudukan kritis tanah keruntuhan tanah

Zona plastis tidak berkembang

Kuat dukung ultimit tanah (q_ult) susah diamati

A B

(12)

Punch / Penetration Shear Failure

KARAKTER KERUNTUHAN

Tidak terjadi keruntuhan geser tanah

Penurunan fondasi bertambah secara linier seiring dengan penambahan beban

Pemampatan tanah terjadi terbatas pada area di sekitar dasar fondasi

Penurunan yang terjadi tidak cukup memberikan gerakan ke arah lateral yang menuju kedudukan kritis tanah  kuat geser ultimit tanah tidak tercapai

q_ultimit tanah tidak tercapai.

Bidang runtuh tidak nampak sama sekali

(13)

Distinction between General Shear & Local

Shear Failures 32

General Shear Failure Local/Punching Shear Failure

Occurs in dense/stiff soil Φ>36o_{, N>30, I}

D>70%, Cu>100 kPa

Occurs in loose/soft soil Φ<28o_{, N<5, I}

D<20%, Cu<50 kPa

Results in small strain (<5%) Results in large strain (>20%)

Failure pattern well defined & clear Failure pattern not well defined

Well defined peak in P-Δ curve No peak in P-Δ curve

Bulging formed in the neighbourhood of footing at the

surface No Bulging observed in the neighbourhood of footing

Extent of horizontal spread of disturbance at the surface

large Extent of horizontal spread of disturbance at the surface very small

Observed in shallow foundations Observed in deep foundations

Failure is sudden & catastrophic Failure is gradual

(14)

(15)

Beberapa teori kapasitas dukung tanah :

1. Terzaghi (dan contoh soal)

2. Skempton(dan contoh soal)

3. Meyerhoff (dan contoh soal)

4. Brinch Hansen (dan contoh soal)

5. Vesic (dan contoh soal)

BAB 2

(16)

Asumsi yang digunakan :

1. Fondasi berbentuk memanjang tak berhingga (continous

footing)

2. Tanah dasar homogen

3. Berat tanah di atas dasar fondasi diganti dengan beban terbagi

rata P

o

= D

f

.



4. Tahanan geser di atas dasar fondasi diabaikan

5. Dasar fondasi kasar

6. Bidang keruntuhan berupa lengkung spiral logaritmis dan linier

7. Baji tanah yang terbentuk di dasar fondasi dalam kedudukan

elastis dan bergerak bersama – sama dengan dasar fondasi

8. Pertemuan antara sisi baji dan dan dasar fondasi membentuk

sudut (



)sebesar sudut gesek dalam tanah (



)

9. Berlaku prinsip superposisi

(17)

Terzaghi

Persamaan Umum :

dengan po Df .

Dari mana asal persamaan ini ????

I

II II

III III

A B

(18)

Terzaghi (1943)

analisis Terzaghi)

W

dengan :

Pp : tekanan pasif total yang bekerja pada bidang BD dan AD

W : berat baji tanah ABD per satuan panjang = ¼.B2_{..tg }

c: kohesi tanah

B : sudut antara bidang BD dan BA

(19)

P_p = P_pc + P_pq + P_p_

Pp  Tekanan Tanah Pasif Total

B

analisis Terzaghi)

P_pn

akibat kohesi (P_pc) H_/

akibat beban terbagi rata (P_pq) H_/

2

P_pc : tahanan tanah pasif dari komponen kohesi tanah (BDEF)

P_pq : tahanan tanah pasif akibat beban terbagi rata di atas dasar fondasi (di atas BF)

P_p_ : tahanan tanah pasif akibat berat tanah

(20)

Terzaghi (1943)

Tekanan tanah pasif yang bekerja tegak lurus (arah normal) sisi baji tanah (BD) adalah Ppn





_

Kpc : koefisien tekanan tanah pasif akibat kohesi

Kpq : koefisien tekanan tanah pasif akibat beban terbagi rata

Kp koefisien tekanan tanah pasif akibat berat tanah di atas dasar fondasi

Gesekan antara tanah dan bidang BD menyebabkan arah Pp miring sebesar 

(21)

Terzaghi (1943)

Persamaan umum P

p

menjadi :







Substitusi Pp ke Persamaan di bawah ini

Akan menghasilkan

(22)

Terzaghi (1943)



q

_u



_c



_q



Secara singkat :



N

B

N

p

N

c

q

_u



.

_c



_o

.

_q



0 ,

5 .

.

Persamaan Umum Kapasitas Dukung Tanah untuk Fondasi Memanjang menurut Teori Terzaghi (1943) :

D_f.

dengan :

q_u : kapasitas dukung ultimit tanah untuk fondasi memanjang (kPa)

c : kohesi (kPa)

D_f : kedalaman fondasi (m)

berat volume tanah (kN/m3_

P_o : tekanan over burden pada dasar fondasi (kPa)

(23)

Terzaghi (1943)

Nilai N

_c

, N

_q

dan N



dapat dicari dari :

1. Grafik Hubungan



dan N

_c

, N

_q

dan N



Terzaghi, 1943



2. Secara analitis

(24)

Tabel nilai-nilai faktor kapasitas dukung tanah Terzaghi

Terzaghi

(1943)

(o₎

General Shear

Failure Local Shear Failure

(25)

Korelasi parameter kapasitas dukung tanah antara

keruntuhan geser umum dan keruntuhan geser lokal

Terzaghi (1943)

tg



’ = (2/3) tg



c’ = (2/3) c

dengan



’ : sudut gesek internal tanah pada

local shear failure

c’ : kohesivitas tanah pada

local shear failure



N

B

N

p

N

c

q

_u





.

_c





_o

.

_q





0 ,

5 .

.



Persamaan kapasitas dukung tanah untuk

Local Shear Failure

dengan N’c, N’q dan N’



adalah parameter kapasitas

(26)

Beberapa istilah dalam kapasitas dukung

tanah menurut Terzaghi :

Tekanan fondasi total

Tekanan fondasi netto

Kapasitas dukung tanah ultimit

Kapasitas dukung tanah ultimit netto

Kapasitas dukung tanah perkiraan

Kapasitas dukung tanah izin

Faktor aman

(27)

Terzaghi

(1943)

Pengaruh Bentuk Fondasi pada Persamaan Kapasitas

Dukung Tanah

1. Fondasi Lajur Memanjang

kapasitas dukung ultimit (q

_u

)



q_u = c.N_c + p_o.N_q + 0,5.B.N_

kapasitas dukung ultimit netto (q

_un

)



q_u = c.N_c + p_o.(N_q -1)+ 0,5.B.N_

2. Fondasi Berbentuk Bujur Sangkar

kapasitas dukung ultimit (q

_u

)



q_u = 1,3.c.N_c + p_o.N_q + 0,4.B.N_

kapasitas dukung ultimit netto (q

_un

)



q_u = 1,3.c.N_c + p_o.(N_q -1)+ 0,4.B.N_

3. Fondasi Berbentuk Lingkaran

kapasitas dukung ultimit (q

_u

)



q_u = 1,3.c.N_c + p_o.N_q + 0,3.B.N_

kapasitas dukung ultimit netto (q

_un

)



q_u = 1,3.c.N_c + p_o.(N_q -1)+ 0,3.B.N_

4. Fondasi Berbentuk Empat Persegi Panjang

(28)

Terzaghi

(1943)

Pengaruh keberadaan air tanah pada Persamaan

Kapasitas Dukung Tanah

B

D

_f

z

d

_w

mat

(1)

Persamaan Umum :



N

B

N

p

N

c

q

_u



.

_c



_o

.

_q



0 ,

5 .

.

Suku ke-1 Suku ke-2 Suku ke-3

Kondisi 1

muka air tanah terletak sangat dalam (jauh di bawah dasar fondasi)  z >>B, maka :

pada suku ke-2  nilai p_o = D_f._b

pada suku ke-3  nilai  adalah _b atau _d

(29)

B

z

d

w

mat

D

_f

(2)

Terzaghi

(1943)

Kondisi 2

muka air tanah terletak pada kedalaman z di bawah dasar fondasi (z<B) maka :

pada suku ke-2  nilai p_o = D_f._b

pada suku ke-3  nilai  adalah _rt karena zona geser di bawah fondasi sebagian terendam

air.

(30)

B

d

_w

D

_f

(3)

Terzaghi

(1943)

Kondisi 3

muka air tanah terletak pada dasar fondasi maka : pada suku ke-2  nilai p_o = D_{f .}_b

pada suku ke-3  nilai  adalah ’ (karena zona geser di bawah fondasi

sepenuhnya terendam air)

D

_f

B

d

_w

(4)

Kondisi 4

muka air tanah terletak di atas dasar fondasi maka : pada suku ke-2  nilai p_o = ’(D_f- d_w) + _bd_w