BAB II LANDASAN TEORI

(1)

Desain Struktur Bawah Proyek Gedung di Jakarta | II - 1 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pekerjaan Galian

Masalah galian dalam mendapat perhatian khusus terutama bila dilakukan pada daerah padat penduduk sehingga resiko galian menjadi sangat besar. Resiko galian menjadi lebih kritis bila kondisi tanah merupakan tanah lunak atau pasir lepas dalam kondisi muka air tanah yang tinggi. Galian untuk basement dapat dilakukan dengan beberapa metode tergantung kondisi tanah, geometri galian dan terutama kondisi lapangan dalam arti luas area yang tersedia dan bangunan-bangunan yang ada disekitarnya. Pada umumnya pemahaman tentang galian dalam adalah merupakan galian yang lebih dari 6 m dan biasanya menuntut suatu teknologi khusus. Namun galian pada tanah lunak, meskipun kedalamannya kurang dari 6 m, dapat dikategorikan sebagai galian yang cukup beresiko dan membutuhkan pertimbangan geoteknik yang mendalam. Keputusan jenis proteksi galian sangat bergantung pada kondisi penyelidikan tanah, oleh karena itu peranan penyelidikan tanah menjadi sangat menentukan dalam membuat keputusan tentang sistem yang akan dilaksanakan.

Kepentingan penyelidikan geoteknik dalam perancangan galian dalam diantaranya :

a. Menentukan profil dan stratifikasi tanah di area galian dan sekitarnya. b. Menentukan posisi muka air tanah

c. Menentukan parameter tanah untuk design, termasuk didalamnya yang terpenting adalah kuat geser tanah, modulus dan kondisi tegangan awal

Bila muka air tanah berada pada daerah dangkal (diatas elevasi dasar galian) serta air tanah cukup mengganggu proses galian, maka pekerjaan dewatering perlu dipersiapkan terlebih dahulu.

(2)

Desain Struktur Bawah Proyek Gedung di Jakarta | II - 2

Metode galian yang dipilih dipengaruhi oleh hal-hal sebagai berikut : a. Luas lahan

b. Kedalaman galian

c. Jenis tanah dan strukturnya

Untuk pekerjaan galian ini, terlebih-lebih galian yang dalam, sudah harus dipikirkan construction safety, agar dapat menghindari kecelakaan. Secara garis besar, metode penggalian dibagai menjadi 2 :

1. Galian terbuka tanpa penahan tanah

Kondisi galian yang menguntungkan adalah bila didapati :

a. Tanah memiliki kuat geser yang tinggi, umumnya berupa tanah lempung teguh (stiff clay) atau tanah pasir yang tersementasi dengan kuat.

b. Muka air tanah relatif rendah dibandingkan dengan dasar galian sehingga tidak banyak membutuhkan pemompaan.

c. Disekitar galian tidak terdapat bangunan yang dapat mengalami pergerakan akibat galian tersebut.

Pada metode ini tanah langsung digali tanpa perkuatan/penahan. Untuk galian tipe ini biasanya diperlukan slope, sehingga memerlukan lahan yang luas. Sudut slope yang diperlukan tergantung stabilitas struktur tanah. Bila tanah cukup stabil ada kemungkinan digali secara tegak.

Untuk melindungi slope lereng galian terhadap kelongsoran/erosi karena hujan, dapat digunakan short crete (lapisan beton yang disemprotkan) atau dapat juga ditutup terpal/plastik (khusus untuk mencegah erosi karena hujan). Untuk galian tanah yang luas dan cukup dalam, pada umumnya menggunakan alat berat berupa excavator untuk menggali dan dump truck untuk alat pengangkutnya. Oleh karena itu luas galian harus dilebihkan terhadap keperluan bangunan, karena diperlukan space untuk turun naiknya alat berat,

(3)

berupa ramp yang cukup kemiringannya. Untuk melayani keluar masuknya alat-alat gali dan alat angkut, ditepi galian dibuat ramp. Bila lokasi cukup luas, maka ramp dapat dibuat 2 buah, khusus untuk yang keluar dan masuk sehingga arus kegiatan pembuangan tanah dapat berjalan lebih lancar.

Gambar 2.1 – Galian Terbuka 2. Galian dengan penahan tanah

Untuk lahan yang sempit atau struktur tanah yang tidak stabil, maka galian tanah harus diberi penahan. Dinding strutkur penahan galian dipasang lebih dahulu sebelum galian dimulai. Struktur penahan ini dapat dibuat dengan pemancangan atau pengeboran untuk membentuk suatu dinding penahan.

Secara garis besar struktur penahan galian ada 2, yaitu : 1. Free cantilever

Pada jenis ini, struktur penahan tertancap secara bebas, tanpa disokong dan berfungsi sebagai cantilever sepenuhnya. Sistem ini menguntungkan proses pelaksanaan bangunan basement, karena lubang galian bebas dari rintangan, tetapi hal ini memerlukan struktur penahan yang kuat.

(4)

Untuk galian yang cukup dalam atau beban horisontal yang terlalu besar, struktur penahan seperti ini menjadi mahal karena dimensi yang besar.

Gambar 2.2 –Penahan dengan Free Cantilever Penuh 2. Dengan penyokong

Bila struktur penahan tanah dengan struktur free cantilever sudah tidak efisien lagi (terlalu mahal), maka struktur penahan tanah perlu penyokong. Ditinjau dari letak penyokong, ada 2 cara yaitu :

a. Penyokong di dalam area galian b. Penyokong di luar area galian

Penyokong di dalam area galian dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu :

1. Penyokong horisontal, untuk galian yang tidak terlalu lebar, penyokong dapat langsung dari sisi yang satu ke sisi yang lain.

(5)

Gambar 2.3 – Galian dengan Penahan Horizontal Tahapan pelaksanaan penyokong horizontal, sebagai berikut: a. Pemancangan struktur penahan tanah

Gambar 2.4 – Pemancangan dasar galian b. Galian tahap 1, dan memasang strut 1, bagian atas.

(6)

c. Galian tahap 2, dan memasang strut 2, bagian bawah

.Gambar 2.6 – Galian Tahap 2

2. Penyokong bersudut, untuk galian yang lebar, maka tidak mungkin lagi menggunakan penyokong lansung, karena akan mahal sekali, oleh karena itu digunakan penyokong bersudut.

.

Gambar 2.7 – Galian dengan Penahan Bersudut Tahapan pelaksanaan penyokong bersudut, sebagai berikut: a. Galian tahap 1, menyisakan tanah untuk tahanan

sementara dan kemudian memasang penahan horizontal 1 dan penyokong 1.

(7)

Gambar 2.8 – Galian Tahap 1

b. Galian tahap 2, sedalam rencana penahan horizontal 2 dan dipasang penyokong 2, terakhir digali sisanya.

Gambar 2.9 – Galian Tahap 2

Penyokong di luar area galian menguntungkan seperti halnya free cantilever, karena daerah galian bersih dari rintangan. Namun cara ini perlu persyaratan apakah diluar area galian memungkinkan untuk pemilihan cara ini dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu :

a. Angker horisontal, galian tahap 1 dilaksanakan dilanjutkan dengan pengangkeran 1, galian tahap 2 diselesaikan dan dipasang angker 2, dst.

(8)

b. Angker bersudut, galian tahap 1 dilaksanakan dilanjutkan dengan pengangkeran bersudut 1, galian tahap 2 diselesaikan dan dipasang angker 2, selanjutnya menyelesaikan sisa galian.

Gambar 2.11 – Galian Angker Besudut

2.2 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb

Mohr (1900) menyunguhkan teori keruntuhan tentang material yang menyatakan bahwa keruntuhan pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum saja.

Gambar 2.12 – Lingkaran Mohr-Coulomb Persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut :

Ԏ = c+σ.tan φ

dimana :

Ԏ = Tegangan Geser

c = Kohesi

σ = Tegangan normal

(9)

Parameter-parameter tersebut merupakan hasil dari pengujian laboratorium yang disesuaikan dengan kondisi pekerjaan di lapangan. Berdasarkan konsep Terzaghi, tegangan geser tanah hanya dapat ditahan oleh partikel padatnya. Kuat geser tanah bila dinyatakan sebagai fungsi dari tegangan efektif adalah sebagai berikut :

Ԏ =c’+σf’.tan φ’

=c’+ (σ – ц).tan φ’

Parameter diatas didapat dari hasil pengujian laboratorium berupa triaxial test, dimana pengujian ini digunakan untuk mengetahui karakteristik kuat geser pada tanah lempung jenuh. Pada tes triaxial terdapat tiga jenis tes untuk memodelkan pengaliran yang sesuai dengan kondisi di lapangan, yaitu :

a. Consolidated Drained Test

Test CD disebut juga S-tes (slow) karena penambahan tegangan aksial harus lambat agar air pori dapat benar-benar teralirkan. Tidak boleh ada tekanan air pori berlebih terjadi pada sampel saat pengujian. Penggeseran dengan kecepatan yang sangat rendah untuk mencegah munculnya tekanan air pori berlebih sehingga dapat menghasilkan parameter nilai c’ dan ’ yang digunakan pada analisis dengan kondisi teralir penuh (stabilitas lereng jangka panjang dan pembebanan yang sangat lambat).

(10)

b. Consolidated Undrained Test

Peningkatan tengan air pori selama test diukur. Tegangan air pori yang terukur bisa positif ataupun negatif. Tegangan air pori positif terjadi pada tanah NC, sedangkan negatif terjadi pada tanah OC. Tekanan air poriyang muncul saat penggeseran dapat menghasilkan parameter nilai c’ dan’yang kondisinya lebih cepat dari CD.

Gambar 2.14 – Consolidated Undrained c. Unconsolidated Undrained Test

Pada test triaxial UU tidak terjadi pengaliran maka tidak ada pengukuran tegangan air pori dan terukur hanya tegangan total. Cassagrande menamkan test ini dengan sebutan Q-test (quick) karena keruntuhan yang terjadi lebih cepat dibandingkan dengan S-tes. Lingkaran Mohr saat runtuh yang menggambarkan tegangan total diperlihatkan seperti gambar berikut.

(11)

2.3 Perhitungan Dewatering

Pekerjaan galian untuk basement seringkali terganggu oleh adanya air tanah. Oleh karena itu, sebelum galian tanah untuk basement dimulai sudah harus disiapkan pekerjaan pengeringan (dewatering) agar air tanah yang ada tidak mengganggu proses pelaksanaan basement.

Pedoman yang digunakan dalam perencanaan ini adalah sebagai berikut: Air tanah langsung dipompa melalui tiap sump pit, sehingga kapasitas pompa yang digunakan untuk menanggulangi air tanah ≥ debit air tanah. Sistem Dewatering untuk Kebutuhan Pompa :

( - )

...(2.1)

Dimana :

Q = Total debit air tanah (m3/sec.) k = Koefisien permeabilitas (m/det.)

R = Radius of influece dihitung dari pusat well (m) = Ro + rw rw = Radius ekuivalen daerah galian (m)

hw = Tinggi air di daerah galian (m) H = Tinggi air normal (m)

Sistem Dewatering menanggulangi Air Hujan :

...(2.2) Dimana :

Q = Debit air hujan (l/det) C = Run-off Coefficient

I = Intensitas hujan untuk waktu konsentrasi t (l/det/Ha) A = Luas daerah galian (Ha)

(12)

2.4 Definisi Pondasi

Pondasi merupakan struktur bawah dari suatu bangunan yang mempunyai kontak langsung dengan tanah dan berfungsi meneruskan beban yang berasal dari berat bangunan itu sendiri dan beban luar yang bekerja pada bangunan terhadap tanah yang ada disekitarnya. Perencanaan pondasi sebagai struktur bawah secara umum terdiri atas dua jenis, diantaranya :

1. Pondasi dangkal (Shallow Foundation)

Pondasi dangkal adalah pondasi yang memikul beban secara langsung, berikut merupakan jenis-jenis pondasi dangkal :

a. Pondasi telapak yaitu pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom.

b. Pondasi memanjang yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung sederetan kolom yang berjarak dekat sehingga bila digunakan pondasi telapak, sisinya akan terhimpit satu sama lainnya.

c. Pondasi rakit (raft foundation) yaitu pondasi berupa pelat tebal yang digunakan untuk mendukung seluruh struktur pada bangunan yang biasanya terletak pada tanah lunak.

2. Pondasi dalam (Deep Foundation).

Pondasi dalam adalah pondasi yang berfungsi meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batu yang terletak jauh dari permukaan tanah,berikut merupakan jenis-jenis pondasi dalam :

a. Pondasi sumuran(pier foundation) yaitu pondasi yang merupakan peralihan antara pondasi dangkal dan pondasi tiang, digunakan bila tanah dasar yang kuat terletak pada kedalaman yang relatif dalam, dimana pondasi sumuran nilai kedalaman (Df) dibagi lebarnya (B) lebih besar 4 sedangkan pondasi dangkal Df/B ≤ 1.

b. Pondasi tiang (pile foundation) digunakan bila tanah pondasi pada kedalaman yang normal tidak mampu mendukung bebannya dan tanah kerasnya terletak pada kedalaman yang sangat dalam.

(13)

Hal yang paling utama dan perlu diperhatikan dalam merencanakan pondasi, diantaranya :

1. Besarnya beban yang akan dipikul oleh pondasi tersebut.

2. Kekuatan/daya dukung tanah untuk dapat memikul beban yang bekerja.

2.5 Kapasitas Daya Dukung Pondasi Dangkal

Daya dukung tanah merupakan kemampuan tanah memikul tekanan atau tekanan maksimum yang diijinkan bekerja pada tanah pondasi ̅ ( ⁄ ). Daya dukung ultimate (Ultimite Bearing Capacity) (σult), merupakan daya kemampuan pada batas runtuh. Daya dukung tanah yang diijinkan dengan adanya faktor keamanan.

̅

...(2.3) Keterangan :

SF = Safety Factor(Faktor Keamanan) SF = 3 untuk beban normal

SF = 2 untuk beban darurat

Daya dukung tanah ditentukan dan dibatasi oleh :

 Aman terhadap runtuhnya tanah ( ⁄ ).

 Aman terhadap penurunan akibat konsolidasi tanah sehingga penurunan total tidak terlalu besar.

Daya dukung terfaktor dipengaruhi oleh :

 Nilai parameter tanah (φ, c, у).

 Kedalaman pondasi Df.

 Ukuran dan bentuk pondasi.

 Sifat tanah terhadap penurunan.

 Kedalaman muka air tanah.

Kapasitas daya dukung pondasi dangkal yang kami desain menggunakan Metode Terzaghi.

(14)

2.4.1 Kapasitas Daya Dukung Terzaghi

Kapasitas daya dukung ultimit dalam analisis teori Terzaghi didefinisikan sebagai beban maksimum per satuan luas dimana tanah masih dapat menopang beban tanpa mengalami keruntuhan. Pemikiran Terzaghi ini dinyatakan dengan persamaan :

...(2.4) Dimana :

qu = Daya dukung ultimit Pu = Beban ultimit A = Luas pondasi

Pada analisa daya dukung Terzaghi (1943), bentuk pondasi diasumsikan sebagai memanjang tak berhingga yang diletakkan pada tanah homogen dan dibebani dengan beban terbagi rata qu. Beban total pondasi per satuan panjang Pumerupakan beban terbagi rata quyang dikaliakan dengan lebar pondasi B sehingga tanah yang terletak tepat di bawah pondasi akan membentuk suatu baji tanah yang menekan tanah ke bawah. Berikut merupakan gambaran bidang baji.

Gambar 2.16 - Pembebanan Pondasi dan Bentuk Bidang Geser (Sumber : Hary C. H, 2002)

Kapasitas daya dukung tanah dasar dipengaruhi oleh parameter φ, c dan γ serta bentuk alas pondasi. Terdapat berbagai metode untuk menghitung kapasitas dukung tanah dasar dan metode yang sering

(15)

digunakan dalam mekanika tanah adalah analisis Terzaghi yang kemudian disempurnakan oleh Schultse. Persamaan daya dukung batas yang disarankan oleh Terzaghi adalah sebagai berikut :

... (2.5) Karena po = Df.γ, persamaan di atas menjadi :

...(2.6) dimana :

qu = daya dukung ultimit untuk pondasi memanjang (kN/m2) c = kohesi tanah (kN/m2)

Df = kedalaman pondasi yang tertanam di dalam tanah (m) γ = berat volume tanah (kN/m3

)

po = Df.γ= tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m2) Nc = faktor daya dukung tanah akibat kohesi tanah

Nq = faktor daya dukung tanah akibat beban terbai rata Nγ = faktor daya dukung tanah akibat berat tanah

Nilai faktor daya dukung ini merupakan fungsi dari sudut geser dalam tanah ø dari Terzaghi (1943).Daya dukung ultimit untuk pondasi memanjang (qu) adalah beban total maksimum per satuan luas ketika pondasi akan mengalami keruntuhan geser. Beban total tersebut terdiri dari beban-beban struktur, pelat pondasi dan tanah urugan diatasnya. Analisa daya dukung tersebut berdasarkan pada kondisi keruntuhan geser umum dari suatu bahan yang bersifat plastis dan tidak terjadi perubahan volum dan kuat geser oleh adanya keruntuhan tersebut.

Gerakan baji tanah ke bawah pada tanah yang mengalami regangan yang besar sebelum mencapai keruntuhan geser mungkin hanya memampatkan tanah tanpa menimbulkan regangan yang cukup untuk menghasilkan keruntuhan geser umum. Menurut Terzaghi, tidak ada analisis rasional sebagai pemecahannya. Oleh karena itu Terzaghi memberikan koreksi empiris pada perhitungan faktor daya dukung pada kondisi keruntuhan geser umum yang

(16)

digunakan untuk perhitungan daya dukung pada keruntuhan geser lokal. Nilai cʹ = 2/3 c dan øʹ = arc tan (2/3 tan ø) digunakan sebagai koreksi tersebut sehingga persamaan umum daya dukung ultimit pada pondasi memanjang pada keruntuhan geser lokal menjadi :

⁄ ...(2.7) Persamaan daya dukung pondasi di atas hanya dapat digunakan untuk perhitungan daya dukung ultimit pondasi memanjang. Oleh karena itu Terzaghi memberikan pengaruh faktor bentuk terhadap daya dukung ultimit yang didasarkan pada analisa pondasi memanjang sebagai berikut :

 Untuk pondasi bujur sangkar :

...(2.8)

 Untuk pondasi lingkaran :

...(2.9)

 Untuk pondasi persegi panjang :

( ⁄ ) ( ⁄ ) ...(2.10) dimana :

qu = daya dukung ultimit untuk pondasi memanjang (kN/m2) c = kohesi tanah (kN/m2)

γ = berat volume tanah yang dipertimbangkan terhadap posisi muka air tanah (kN/m3)

po = Df.γ= tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m2) B = lebar atau diameter pondasi (m)

L = panjang pondasi (m)

Nc = faktor daya dukung tanah akibat kohesi tanah Nq = faktor daya dukung tanah akibat beban terbai rata Nγ = faktor daya dukung tanah akibat berat tanah

Nc, Nq, Nγ adalah faktor daya dukung tanah (bearingcapacityfactors) yang besarnya tergantung dari sudut geser tanah. Untuk menghitung daya dukung tanah, perlu diketahui berat volume tanah (γ), kohesi tanah (c) dan sudut geser tanah (ø). Rumus

(17)

daya dukung tanah Terzaghi tersebut berlaku pada kondisi “general

shear failure” yang terjadi pada tanah padat atau agak keras, yaitu

karena desakan pondasi bangunan pada tanah, maka mula-mula terjadi penurunan kecil, tetapi bila desakan bertambah sampai mlampaui batas daya dukung tanah ultimit, maka akan terjadi penurunan yang besar dan cepat, dan tanah di bawah pondasi akan mendesak tanah sekitarnya ke samping dan menyebabkan tanah tersebut terdesak naik ke atas permukaan tanah.

Pada lapisan tanah yang agak lunak atau kurang padat, karena desakan pondasi bangunan pada tanah, maka akan tampak adanya penurunan yang besar sebelum terjadi, keruntuhan pada keseimbangan tanah di bawah pondasi. Kondisi ini disebut “local

shear failure”.Untuk kondisi ini rumus daya dukung tanah Terzaghi

harus diberi reduksi. c′ = 2/3 c

tan ø′ = 2/3 tan ø

c′ = kohesi tanah pada “local shear failure” ø′ = sudut geser tanah pada “local shear failure”

Sedangkan faktor daya dukung tanah dipakai Nc′, Nq′, Nγ′. Untuk tanah non-kohesif, dapat digunakan pedoman :

1. “general shear failure” (Gambar 2.2) terjadi jika ø > 38o. 2. “local shear failure” (Gambar 2.3) terjadi jika ø ≤ 28o.

(18)

Gambar 2.18 - Local Shear Failure

Gambar 2.19 - Grafik Koefisien Kapasitas Daya Dukung Terzaghi Atau dengan versi dari sumber lain :

Gambar 2.20 - Grafik Hubungan ø dan Nγ, Nc, Nq Menurut Terzaghi (1943) (sumber : Braja M. Das, 1984)

(19)

Tabel - 2.1

Faktor Daya Dukung Terzaghi untuk Kondisi Keruntuhan Geser Umum (general shear failure)

 Nc Nq N  Nc Nq N 0 5,70 1,00 0,00 26 27,09 14,21 9,84 1 6,00 1,10 0,01 27 29,24 15,90 11,60 2 6,30 1,22 0,04 28 31,61 17,81 13,70 3 6,62 1,35 0,06 29 34,24 19,98 16,18 4 6,97 1,49 0,10 30 37,16 22,46 19,13 5 7,34 1,64 0,14 31 40,41 25,28 22,65 6 7,73 1,81 0,20 32 44,04 28,52 26,87 7 8,15 2,00 0,27 33 48,09 32,23 31,94 8 8,60 2,21 0,35 34 52,64 36,50 38,04 9 9,09 2,44 0,44 35 57,75 41,44 45,41 10 9,61 2,69 0,56 36 63,53 47,16 54,36 11 10,16 2,98 0,69 37 70,01 53,80 65,27 12 10,76 3,29 0,85 38 77,50 61,55 78,61 13 11,41 3,63 1,04 39 85,97 70,61 95,03 14 12,11 4,02 1,26 40 95,66 81,27 115,31 15 12,86 4,45 1,52 41 106,81 93,85 140,51 16 13,68 4,92 1,82 42 119,67 108,75 171,99 17 14,60 5,45 2,18 43 134,58 126,50 211,56 18 15,12 6,04 2,59 44 151,95 147,74 261,60 19 16,56 6,70 3,07 45 172,28 173,28 325,34 20 17,69 7,44 3,64 46 196,22 204,19 407,11 21 18,92 8,26 4,31 47 224,55 241,80 512,84 22 20,27 9,19 5,09 48 258,28 287,85 650,67 23 21,75 10,23 6,00 49 298,71 344,63 831,99 24 23,36 11,40 7,08 50 347,50 415,14 1072,80 25 25,13 12,72 8,34 * Kumbhojkar (1993)

(20)

Tabel - 2.2

Faktor Daya Dukung Terzaghi untuk Kondisi Keruntuhan Geser Setempat (locall shear failure)

 N′c N′q N′  N′c N′q N′ 0 5,70 1,00 0,00 26 15,53 6,05 2,59 1 5,90 1,07 0,005 27 16,30 6,54 2,88 2 6,10 1,14 0,02 28 17,13 7,07 3,29 3 6,30 1,2 0,04 29 18,03 7,66 3,76 4 6,51 1,30 0,055 30 18,99 8,31 4,39 5 6,74 1,39 0,074 31 20,03 9,03 4,83 6 6,97 1,49 0,10 32 21,16 9,82 5,51 7 7,22 1,59 0,128 33 22,39 10,69 6,32 8 7,47 1,70 0,16 34 23,72 11,67 7,22 9 7,74 1,82 0,20 35 25,18 12,75 8,35 10 8,02 1,94 0,24 36 26,77 13,97 9,41 11 8,32 2,08 0,30 37 28,51 15,32 10,90 12 8,63 2,22 0,35 38 30,43 16,85 12,75 13 8,96 2,38 0,42 39 32,53 18,56 14,71 14 9,31 2,55 0,48 40 34,87 20,50 17,22 15 9,67 2,73 0,57 41 37,45 22,70 19,75 16 10,06 2,92 0,67 42 40,33 25,21 22,50 17 10,47 3,13 0,76 43 43,54 28,06 26,25 18 10,90 3,36 0,88 44 47,13 31,34 30,40 19 11,36 3,61 1,03 45 51,17 35,11 36,00 20 11,85 3,88 1,12 46 55,73 39,48 41,70 21 12,37 4,17 1,35 47 60,91 44,54 49,30 22 12,92 4,48 1,55 48 66,80 50,46 59,25 23 13,51 4,82 1,74 49 73,55 57,41 71,45 24 14,14 5,20 1,97 50 81,31 65,60 85,75 25 14,80 5,60 2.25 * Kumbhojkar (1993)

(21)

2.6 Pengaruh Muka Air Tanah

Kapasitas daya dukung berkurang dengan adanya muka air tanah yang tinggi. Hal ini disebabkan karena berkurangnya overburden pressure dan rusaknya ikatan kohesi didalam struktur tanah dengan adanya air tersebut.

a. Pengaruh muka air tanah diatas telapak pondasi terhadap kapasitas daya dukung.

Bila muka air tanah terletak diatas atau sama dengan pondasi, berat volume yang dipakai dalam suku persamaan ke-3 harus berat volume efektif atau berat volume apung (γ’), karena zona geser yang terletak dibawah pondasi sepenuh terendam air pada kondisi ini, nilai P0 pada suku persamaan ke-2, menjadi :

γ' (Df – dw) + γb dw...(2.11) dengan γ’ = γsat – γw dan dw = kedalaman muka air tanah.

Jika muka air tanah dipermukaan atau dw = 0, maka γ pada suku persamaan ke-2 digantikan dengan γ’, sedang γ pada suku persamaan ke-3 juga dipakai berat volume apung (γ’).

b. Pengaruh muka air tanah dibawah telapak pondasi terhadap kapasitas daya dukung.

Jika muka air sangat dalam dibandingkan dengan lebar pondasi atau z > β, dengan z adalah jarak muka air tanah dibawah datar pondasi. Nilai γ dari suku ke-2 persamaan kapasitas dukung yang dipakai adalah γb atau γd, demikian pula dalam suku persamaan ke-3 dipakai nilai berat volume basah (γt) atau kering (γd). Untuk kondisi ini, parameter kuat geser yang digunakan dalam hitungan adalah parameter kuat geser dalam tinjauan tegangan efektif (c’dan φ’).

(22)

Gambar 2.21- Pengaruh Muka Air Tanah

Jika muka air tanah terletak pada kedalaman z dibawah dasar pondasi (z < β), nilai γ pada suatu persamaan ke-2 digantikan dengan γb atau γd, , karena massa tanah dalam zona geser sebagian terendam air, berat volume tanah yang diterapkan dalam persamaan kapasitas dukung suku ke-3 dapat didekati dengan :

γrt = γ’ + (Z/B) (γb-γ’) ...(2.12) Dimana :

(23)

2.7 Penurunan (Settlement)

Penurunan suatu bangunan terdiri dari penurunan segera dan penurunan konsolidasi.

Bila dinyatakan dalam persamaan, penurunan total adalah ;

S = Si + Sc + Ss...(2.13) dengan ;

S = penurunan total Si = penurunan segera

Sc = penurunan konsolidasi primer Ss = penurunan konsolidasi sekunder

Gambar 2.22 - Penurunan

Tanah pasir akan mengalami Si dan Ss dan penurunan terbesar adalah Sitanah lempung jenuh air, Si tidak dominan dan Sc dominan karena K realtif kecil.

a. Penurunan Segera

Penurunan segera terjadi pada tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus kering (tidak jenuh) terjadi segera setelah beban bekerja. Penurunan ini bersifat elastis, dalam prakteksangat sulit diperkirakan besarnya penurunan ini. Penurunan segera ini banyak diperhatikan pada fondasi bangunan yang terletak pada tanah granuler atau tanah berbutir kasar. Persamaan penurunan segera dinyatakan oleh :

Si = qnB/E (1 - 2) Ip...(2.14) Si

Sc

(24)

Dengan :

qn = tekanan pada dasar pondasi netto B = lebar fondasi

E = modulus elastisitas tanah

 = angka poison

Ip= faktor pengaruh didapat dari tabel di bawah ini.

Tabel - 2.3

Faktor Pengaruh Im (Lee, 1962) dan Ip (Schleicher, 1962) untuk pondasi kaku dan faktor-faktor pengaruh untuk pondasi fleksibel (Terzaghi, 1943)

Bentuk

Fleksibel (Ip) Kaku

Pusat Sudut Rata-rata Ip Im

Lingkaran 1,00 0,64 0,85 0,88 Bujur sangkar 1,12 0,36 0,95 0,82 3,70 Segi empat L/B = 1,5 1,36 0,68 1,20 1,06 4,12 2,0 1,53 0,77 1,31 1,20 4,38 5,0 2,10 1,05 1,83 1,70 4,82 10,0 2,52 1,26 2,25 2,10 4,93 100,0 3,38 1,69 2,96 3,40 5,06

Perkiraan nilai angka poison dapat dilihat pada Tabel 2.4. Terzaghi menyarankan :

 = 0,3 untuk pasir

 = 0,4 sampai 0,43 untuk lempung Umumnya, digunakan :

 = 0,3 sampai 0,35 untuk pasir

 = 0,4 sampai 0,5 untuk lempung

Modulus elastisitas E dapat ditentukan dari kurva tegangan regangan yang diperoleh dari uji triaksial.

(25)

Tabel - 2.4 Perkiraan Angka Poisson () (Bowles, 1968)

Macam Tanah 

Lempung jenuh Lempung tak jenuh Lempung berpasir Lanau

Pasir padat

Pasir kasar (angka pori, e = 0,4 – 0,7) Pasir halus (angka pori, e = 0,4 – 0,7) Batu (agak tergantung dari macamnya)

Loess 0,4 – 0,5 0,1 – 0,3 0,2 – 0,3 0,3 – 0,35 0,2 – 0,4 0,15 0,25 0,1 – 0,4 0,1 – 0,3

Tabel - 2.5 Perkiraan Modulud Elastisitas (E) (Bowles, 1968) Macam Tanah Es (kN/m2) Lempung Sangat lunak Lunak Sedang Keras Berpasir Pasir Berlanau Tidak padat Padat

Pasir dan kerikil Padat Tidak padat Lanau Loess Serpih 300 – 3000 2000 – 4000 4500 – 9000 7000 – 20000 30000 – 42500 5000 – 20000 10000 – 25000 50000 – 100000 80000 – 200000 50000 – 140000 2000 – 20000 15000 – 60000 140000 – 1400000

(26)

Penurunan segera akibat luasan beban empat persegi panjang yang terletak pada lapisan tanah dengan tebal H yang terletak diatas lapisan yang keras (Steinbrenner – 1934). Penurunan segera dinyatakan dengan persamaan.

Si = qn B/E. Ip...(2.15) Dengan :

Ip = (1- 2) F1 + (1-  - 22) F2...(2.16) Nilai F1 dan F2 diperoleh dari grafik di bawah ini :

Gambar 2.23 – Grafik untuk Nilai F1 dan F2

Jika tanah elastis dan pondasi tidak terletak dipermukaan tanah, koreksi penurunanperlu diadakan. Fox dan Bowles (1977), nilai koreksi merupakan fungsi dari Df/B, L/B, dan μ dimana L dan B adalah dimensi

fondasi, Df kedalaman pondasi. Sehingga besarnya penurunan menjadi :

(27)

dengan :

 adalah faktor koreksi untuk dasar pondasi pada kedalaman Df, yang diperoleh dari grafik di bawah ini :

Gambar 2.24 – Grafik untuk Nilai α

Bjerrum, Janbu dkk memberikan persamaan penurunan pondasi untuk nilai angka poison = 0,5

Si = 10 qn B/E...(2.18) Dengan :

1 : faktor koreksi untuk lapisan tanah dengan tebal terbatas H

0 : faktor koreksi untuk kedalaman pondasi Df Kedua nilai di atas diperoleh dari grafik di bawah ini. 

(28)

Gambar 2.25 – Grafik untuk Nilai 1dan 0 b. Penurunan konsolidasi

Penurunan konsolidasi terjadi pada tanah berbutir halus yang terletak dibawah muka air tanah. Penurunan ini butuh waktu yang lamanya tergantung pada kondisi lapisan tanah.

Bila tanah mengalami pembebanan dan berkonsolidasi maka penurunan tanah tersebut berlangsung 3 fase yaitu :

(29)

 Fase awal

Penurunan terjadi segera setelah beban bekerja, diakibatkan oleh keluarnya udara darirongga pori. Proporsi penurunan awal dapat diberika dalam perubahan angka pori dandapat ditentukan dari kurva waktu terhadap penurunan dari uji konsolidasi.

 Fase konsolidasi primer

Penurunan yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran air pori yang meninggalkan ronggapori tanah akibat beban. Sangat dipengaruhi sifat tanah.

 Fase kosolidasi sekunder

Merupakan proses lanjutan dari konsolidasi primer, proses ini berjalan sangat lambat.

Analisa Penurunan Konsolidasi Primer :

...(2.19) Lempung Normally Consolidation

...(2.20) Lempung Over Consolidation

Jika p1’ < pc’

dimana p1’ = po’ + ∆p…... (2.21) Jika’ po’ < pc’ < p1

...(2.22) Untuk menghitung tambahan tegangan akibat beban di atasnya (∆p) dapat dilakukan berdasarkan teori :

(30)

 Teori Boussinesq