4
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1 Umum
Butiran lempung lebih halus dari lanau, merupakan kumpulan butiran mineral kristalin yang bersifat mikroskopis dan berbentuk serpihan-serpihan atau pelat-pelat. Material ini bersifat plastis, kohesif dan mempunyai kemampuan menyerap ion. Sifat tersebut sangat dipengaruhi oleh kandungan air dalam tanah. Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu: air, udara dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedang air sangat mempengaruhi sifat teknis tanah. Ruang diantara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi oleh air dan udara, tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated).
2.2 Sifat Tanah Sebagai Bahan Pondasi
Lempung inorganik, yang memiliki plastisitas lebih rendah dari harga rata-rata, lempung berpasir, lempung berlanau, lempung dengan viskositas kecil penyesuaiannya sebagai pengisi sangat stabil, cocok untuk inti dan selimut kedap air. Penyesuaiannya untuk tanah pondasi, daya dukungnya menjadi baik atau buruk. Sedangkan lempung inorganik berplastisitas tinggi, lempung berviskositas tinggi penyesuaiannya sebagai pengisi stabil pada lereng yang landai, dipakai untuk inti yang tipis, selimut dan tanah tanggul. Penyesuaiannya untuk tanah pondasi, daya dukungnya baik atau buruk.
2.3 Sifat Fisik Tanah
Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu: air, udara dan bahan padat/ butiran. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedang air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Hubungan-hubungan antara kadar air, angka pori, porositas, berat volume, dan lain-lainnya itu sangat diperlukan dalam praktek. Berikut adalah diagram fase tanah beserta komponen-komponennya.
5 Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah
Sumber : Hardiyatmo,2000 Teknik Pondasi 1
dengan:
Va = volume udara Vw = volume air
Vs = volume butiranpadat
Vv = volume rongga pori = Va + Vw V = volume total = Vv + Vs
Istilah umum yang dipakai untuk hubungan berat adalah kadar air (water
content), berat volume (unit weight) dan berat jenis (specific gravity). Definisi dari
istilah-istilah tersebut adalah sebagai berikut : 1. Kadar Air
Disebut juga water content didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki.
w = 𝑊
𝑊 x 100 % ………( 2.1 )
2. Berat Volume Basah (γb) dan Berat Volume Kering (γd) γb = 𝑊+𝑊
𝑉 ………..……. ( 2.2 )
γd = 𝑊
6 3. Berat Jenis (specific gravity, Gs)
Gs = 𝛄
𝛄 ……….………..…….( 2.4
)
W = Ws + Ww
Ws = berat butiran padat Ww = berat air
γw = berat volume air
2.4 Stabilitas Tanah dengan Semen
Menurut buku geoteknik yang ditulis oleh Kezdi (1979:108) Stabilisasi tanah dengan semen diartikan sebagai pencampuran antara tanah yang telah dihancurkan, semen dan air, yang kemudian dipadatkan sehingga menghasilkansuatu material baru disebut Tanah-Semen dimana kekuatan, karakteristik deformasi, daya tahan terhadap air, cuaca dan sebagainya dapat disesuikan dengan kebutuhan untuk perkerasan jalan, pondasi bangunan dan jalan, aliran sungai dan lain-lain.Tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan semen adalah sebagai berikut:
Absorbsi air dan reaksi pertukaran ion;
Bila Semen Portland ditambahkan pada tanah, ion kalsium Ca++ dilepaskan melalui proses hidrolisa dan pertukaran ion berlanjut pada permukaan partikel-partikel lempung, jbutiran lempung dalam kandungan tanah berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion hidrogen (H+), ion sodium (Na+), ion kalsium (K+), serta air yang berpolarisasi, Dari reaksi-reaksi kimia tersebut di atas, maka reaksi gutama yang berkaitan dengan kekuatan ialah hidrasi dari A-lit (3CaO. SiO2) dan B-lit (2CaO.SiO2), sehingga membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat. Reaksi pozolan, semuanya melekat pada permukaan butiran lempung. Dengan reaksi ini partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik.
a. Kombinasi Campuran
Dalam penelitian ini sampel uji terdiri dari masing-masing material asli dan campuran yang dibuat berdasarkan variasi penambahan abu batu bara dan pasir, penambahannya berdasarkan prosentase perbandingan berat abu batu bara dengan tanah lempung dan perbandingan abu batu bara dengan pasir, Lama waktu pemeraman ditentukan yaitu 0 dan 4 hari yang kemudian sampel berdasarkan variasi penambahan bahan campuran dan
7 lama waktu pemeraman dibuat 2 sampel yang sama. Dari kombinasi campuran pada ketiga jenis, tanah yang ada akan kami diperoleh pengaruh abu batu bara dan pasir terhadap perbaikan tanah dasar.
b. Pengujian Sampel
Tentukan indeks properties tanah. Sifat-sifat indeks ini diperlukan untuk mengklasifikasikan tanah dalam menentukan jenis bahan stabilisasi dengan serbuk pengikat yang sesuai dan menentukan perkiraan awal jumlah kadar bahan serbuk pengikat yang perlu ditambahkan ke dalam tanah yang akan distabilisasi.
Pengujian indeks ini adalah sebagai berikut:Batas cair ( LL), sesuai dengan SNI 03-1967-1990; Batas plastis dan indeks plastisitas sesuai dengan SNI 03-1966- 1990,Berat jenis tanah sesuai dengan SNI 03-1964-2008/ASTMD85488(72)Kadar air sesuai dengan ASTM D 2216-(71) Analisa saringan sesuai dengan SNI 03- 1968-1990 Analisis hidrometer, sesuai dengan SNI 03-3423-1994
a) Menyiapkan benda uji;
1) Siapkan contoh tanah yang kering udara dengan cara digemburkan. Apabila contoh tanah dalam kondisi basah, pengeringan dapat dilakukan dengan mengangin-anginkan (air-dry).
2) Ambil contoh tanah yang lolos saringan No.4 (4,75 mm) dan disimpan dalam kantong pada temperature ruangan. Jika tanah tersebut mengandung agregat tertahan No 4 (4,75 mm) maka ambil material tanah yang lolos saringan 19 mm tetapi mengandung bahan yang tertahan saringan No.4 (4,75 mm) maksimum. 35%. Berat contoh tanah disesuaikan dengan kebutuhan untuk masing-masing standar pengujian yang akan diterapkan.
3) Ambil contoh tanah secukupnya untuk pengujian kadar air awal (SNI 03-1965-1990).
b) Lakukan uji pemadatan ringan atau pemadatan berat, jika diperlukan, untuk mendapatkan kadar air optimum dan kepadatan kering maksimum Lakukan uji kekuatan tanah dengan uji kuat tekan bebas. Lakukan uji kekuatan tanah dengan uji kuat tekan bebas sesuai dengan SNI 03-3638-1994 atau uji CBR sesuai dengan SNI-1744-1989. Pengujian untuk tanah berbutir halus dianjurkan menggunakan uji kuat tekan bebas, sedangkan uji CBR digunakan untuk tanah berbutir kasar.Analisis butiran dari grafik diatas, hasil uji analisa diatas kemudian presentasi tanah lolos tersebut diplotkan kedalam klasifikasi tanah sistem USCS sehingga
8 diketahui jenis tanah yang diuji termasuk dalam klasifikasi tanah lempung
inorganic, dengan tingkat Plastisitas Tinggi (CH). Batas butir kasar dan tanah butir
halus adalh ayakan no.200 (0,075 mm). Jadi pada kurva tersebut tanah berbutir halus = 80,52% dan tanah butir kasar = 19,48%.
2.5 Pengujian Sifat Mekanika Tanah Pengujian Pemadatan Tanah (Standart Proctor Test).
Uji pemadatan standart ini di lakukan untuk mengetahui berat kering maksimum (MDD) dan kadar air optimum (OMC). Kepadatan tanah meningkat dengan bertambahnya berat isi kering yang dipengaruhi oleh penambahan semen dan renolith serta berkurangnya kadar air. meskipun air berfungsi sebagai “pelumas”, tapi penambahan air yang berlebihan dapat mengakibatkan kepadatan menurun karena air mengambil alih tempat-tempat yang semula ditempati oleh butiran. Olehnya kadar air dimana kepadatan tanah maksimun dinamakan kadar air optimun (ωc-opt). Analisis terhadap tanah dasar (subgrade), Bahwa tanah dasar pada tanah galian umumnya memiliki muka air tanah yang tinggi, sehingga harus dilengkapi dengan drainase bawah tanah yang baik. kondisi yang terbaik yaitu dapat memelihara kadar air dalam keadaan seimbang.
2.6 Pengujian CBR
2.6.1 CBR Tanpa rendaman ( Unsoaked )
Tanah lempung semula memiliki kekuatan bahan yang jelek ditandai dengan nilai indeks plastisitas tinggi, memiliki daya rekat yang baik dan butirannya termasuk butiran halus dengan gradasi buruk. Pencampuran dengan semen dan renolith renolit yang mampu bereaksi dengan tanah sehingga membentuk gumpalan-gumpalan menjadikan butiran tanah lempung menjadi besar, tekstur yang kasar dan sifatnya non kohesif dapat mempengaruhi gradasi butirannya dengan demikian dapat meningkatkan nilai CBRnya.
2.6.2 CBR rendaman ( soaked )
Pengujian CBR rendaman adalah pengujian yang di lakukan didalam Laboratorium mekanika tanah yang bertujuan untuk mencari besarnya nilai CBR, dan nilai pengembangan CBR didalam keadan jenuh air. sehingga tanah mengalami
9 pengembangan yang maksimum, yang berarti tanah dan cetakan direndam didalam air selama 4 hari.
2.7 Stabilisasi Tanah Ekspansif Dengan Penambahan Kapur (Lime) Aplikasi Pada Pekerjaan Timbunan.
Menurut (Sutikno, 2010) perilaku tanah sangat dipengaruhi oleh kadar air yang dikandungnya. Salah satu jenis tanah yang mempunyai banyak masalah dalam pembangunan konstruksi pada umumnya dan konstruksi jalan khususnya adalah tanah ekspansif. Tanah jenis ini memiliki sifat kembang susut sangat tinggi. Pada penelitian ini tanah ekspansif ditambahkan beberapa persen kapur sebagai pengikat mineral pembentuk utamanya. Yaitu montmorilonite sebagai material timbunan, bentuk ASTM kesimpulan yang di dapat adalah besarnya stabilitas (CBR) tanah ekspansif yang belum ditambahkan kapur padam namun telah melalui proses pemadatan standar Compaction mempunya nilai CBR sebesar 2,316 %. Besarnya nilai CBR sebagai bentuk stabilitas dari tanah ekspansif yang ditambahkan kapur padam dari 3%, 6%, 9% dan 12 % sebagai material timbunan, mendapatkan nilai CBR sebesar 12,5 % pada saat kadar kapur optimum antara 4% sampai dengan 6 %. Perbedaan stabilitas (CBR) antara tanah ekspansif dengan tanah ekspansif dengan penambahan kapur sebesar 10,184 %. Pengaruh penambahan kapur pada tanah ekspansif yang dipadatkan terhadap stabilitas (CBR) memberikan nilai sangat signifikan pengaruhnya terutama sampai penambahan kadar kapur padam sebesar 4% s/d 6%.
2.8 Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Abu Terbang Dan Kapur.
Menurut (Wahana teknik sipil, 2010) Tujuan pemadatan adalah mempertinggi kuat geser tanah, mengurangi sifat mudah mampat (compresibilitas), mengurangi permeabilitas, dan mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lain-lain. Pemadatan tanah lempung secara benar akan memberikan kuat geser yang tinggi, sedangkan stabilitas terhadap kembang susut tergantung dari jenis kandungan mineralnya. Tingkat kepadatan tanah diukur dengan berat volume kering tanah yang dipadatkan, jika ditambahkan pada tanah yang dipadatkan air akan berfungsi sebagai pelumas pada partikel tanah. Adanya air pada partikel tanah akan lebih mudah bergerak dan bergeser satu sama lain dan membentuk kedudukan yang lebih rapat atau padat. Karakteristik kepadatan tanah dinilai daiuji standar laboratorium yang disebut dengan uji proctor. Pemadatan menghasilkan kurva hubungan antara kadar air dengan berat
10 volume kering tanah. Kurva menunjukan nilai kadar air optimum untuk mencapai berat volume kering maksimum atau kepadatan maksimum. Derajat kepadatan tanah diukur dari berat volume kering. Hubungan berat volume kering (γd) dengan berat volume basah (γb) dan kadar air (w) dinyatakan pada
persamaan :
γd = 𝛾 1+𝑤 dengan :
γd: berat volume tanahbasah(kg/cm3), γb: berat volume tanahkering(kg)
w: kadar air (%)
Kuat geser tanah adalah perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan persatuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud. Jika tanah mengalami pembebanan, maka akan ditahan oleh:
a) kohesi tanah yang tergantung dari jenis tanah dan kepadatannya tetapi tidak tergantung dari tegangan normal yang bekerja pada bidang geser.
b) gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan tegangan normal pada bidang gesernya.
2.9 Stabilisasi Tanah Lempung dengan Kapur Karbit dan Semen
Penelitian yang dilakukan oleh (Nanang Haryo Edhy dan Yosika Alinsari, 2004) tentang campuran kapur karbit dan semen dengan tanah lempung. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut:
a) Berdasarkan data hasil pengujian sifat fisik data mekanika tanah dengan sistem tanah Unified Soil Classification System (USCS), maka secara fisik tanah lempung hitam yang diambil dari daerah Prigi termasuk golongan berbutir halus dan secara mekanik tanah tersebut termasuk golongan tanah lempung organic dengan plastisitas sedang samapai tinggi (OH).
b) Berdasarkan data hasil pengujian tingkat kepadatan dengan uji standar Proctor, perubahan kepadatan tanah yang terjadi pada sempel tanah lempung setelah dicampur kapur karbit adalah mencapai nilai optimum yang memberikan tingkat kepadatan maksimum pada 3 % dari berat sample tanah kering yang diuji, sedangkan perubahan kepadatan tanah yang terjadi pada sempel tanah lempung setelah dicampur dengan cleanset cement pada kadar campuran sebesar 12 % dari
11 berat sample tanah kering yang diuji mendapat tingkat kepadatan yang semakin tinggi.
2.10 Batas-batas Atterbergth
Menurut buku mekanika tanah yang ditulis oleh Albert Atterberg (1911), memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya. Dari test batas konsistensi tanah maka akan diketahuiparameter batas plastis, batas cair, batas susut yang merupakan keadaan konsistensi tanah. Berikut adalah gambar batas Atterberg.
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg
Sumber : Hardiyatmo, 2002 Mekanika Tanah 1
2.10.1 Batas Cair ( Liquid Limit )
Batas cair (LL) didefinisikan sebagai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis, yaitu batas atas dari daerah plastis. Hasil uji batas cair dapat dilihat pada Gambar 3
12
2.10.2 Batas Plastis (Plastic Limit)
Batas plastis (PL) didefinisikan sebagai kadar air pada kedudukan antara daerah plastis dan semi padat, yaitu persentase kadar air dimana tanah dengan diameter silinder 3,2 mm mulai retak-retak ketika digulung
2.10.3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)
Indeks plastisitas merupakan interval kadar air, yaitu tanah masih bersifat plastis. Jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis kecil, maka keadaan ini dengan tanah kurus. Kebalikannya, jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis besar disebut tanah gemuk. Nilai indeks plastis dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.
IP = LL – PL ……….(2.5)
Tabel 2.1. Batasan Indeks Plastis Menurut Atterberg
Sumber : Hardiyatmo, 2002, Mekanika Tanah 1
2.11 Klasifikasi Tanah
Suatu klasifikasi mengenai tanah adalah perlu untuk memberikan gambaran sepintas mengenai sifat-sifat tanah dalam menghadapi perencanaan dan pelaksanaan. Jadi, untuk maksud pemanfaatan contoh-contoh perencanaan dan pelaksanaan di masa lampau atau ketelitian penggunaan syarat-syarat perencanaan yang digunakan dalam peraturan perencanaan (spesifikasi perencanaan), ternyata diperlukan suatu klasifikasi tanah yang dikelompokkanmenurut suat kriteria yang sama.
Untuk memperoleh hasil klasifikasi yang objektif, biasanya tanah itu secara sepintas dibagi dalam tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus berdasarkan suatu hasil analisa mekanis. Selanjutnya tahap klasifikasi tanah berbutir halus diadakan berdasarkan percobaan konsistensi
13
2.11.1 Klasifikasi Tanah Unified
Pada sistem Unified, suatu tanah diklasifikasikan ke dalam tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) jika lebih dari 50 % tinggal dalam saringan nomer 200, dan sebagai tanah berbutir halus (lanau dan lempung) jika lebih dari 50 % lewat saringan 200. Yang selanjutnya tanah diklasifikasikan dalam sejumlah kelompok dan sub kelompok.
Tabel 2.2. Sistim Klasifikasi Tanah ( ASTM D 2487 – 66T )
Sumber : Sosrodarsono, 2000, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi Batas konsistensi tanah menurut sistem klasifikasi tanah unifed
Gambar 4. Grafik Sistem Klasifikasi Tanah Unified
14
2.11.2 Tanah Lempung (Clay)
Menurut buku Mekanika tanah yang di tulis oleh L. D. Wesley (1972), lempung adalah satu istilah yang dinyatakan untuk menyatakan tanah yang berbutir halus yang memiliki sifat kohesi, plastisitas, tidak memperlihatkan sifat dilatasi, dan tidak mengandung jumlah bahan kasar yang berarti, sedangkan fraksi lempung merupakan bagian berat butir-butir dari tanah yang lebih halus dari 0,002 mm. atau dapat juga dikatakan tanah halus mengandung butir-butir yang sangat kecil dan menunjukkan sifat-sifat plastisitas dan kohesi. Perilaku tanah lempung sangat dipengaruhi oleh sifat partikel-partikel lempung secara individual dan air pori. Tipikal tanah lempung secara alami dapat dilihat dari kadar air, angka pori dan berat unit.
2.11.3 Pengaruh Air pada Tanah Lempung
Air biasanya tidak banyak mempengaruhi kekakuan tanah nonkohesif. Sebagai contoh, kuat geser tanah pasir mendekati sama pada kondisi kering maupun jenuh air. Tetapi, jika air berada pada lapisan pasir yang tidak padat, beban dinamis seperti gempa bumi dan getaran lainnya sangat mempengaruhi kuat gesernya. Sebaliknya, tanah butiran halus khususnya tanah lempung akan banyak dipengaruhi oleh air.
Partikel-partikel lempung mempunyai muatan listrik negatif. Dalam suatu kristal yang ideal, muatan-muatan negatif dan positif seimbang. Air lapisan ganda pada bagian paling dalam, yang sangat kuat melekat pada partikel lempung, disebut air serapan (absorbed water). Pertalian hubungan mineral-mineral lempung dengan air serapannya, memberikan bentuk dasar dari susunan tanahnya. Maka, adanya ion-ion yang berbeda , material organik, beda konsentrasi, dan lain-lainnya akan berpengaruh besar pada sifat tanahnya. Jadi, jelaslah bahwa ikatan antara partikel tanah yang disusun oleh mineral lempung akan sangat besar dipengaruhi oleh besarnya jaringan muatan negatif pada mineral,tipe,konsentrasi, dan distribusi kation-kation yang berfungsi untuk mengimbangkan muatannya.
2.12 Sifat Mekanis Tanah
Untuk mengetahui sifat-sifat mekanis pada tanah, akan dilakukan beberapa pengujian terhadap tanah tersebut.
15
2.12.1 Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)
Terdapat beberapa batasan ataupun kekurangan dalam pengujian geser langsung, antara lain :
1. Tanah benda uji dipaksa untuk mengalami keruntuhan (fail) pada bidang yang telah ditentukan sebelumnya.
2. Distribusi tegangan pada bidang kegagalan tidak uniform. 3. Tekanan air pori tidak dapat diukur.
4. Deformasi yang diterapkan pada benda uji hanya terbatas pada gerakan maksimum sebesar alat geser langsung dapat digerakkan.
5. Pola tegangan pada kenyataannya adalah sangat kompleks dan arah dari bidang-bidang tegangan utama berotasi ketika regangan geser ditambah. 6. Drainasi tidak dapat dikontrol, kecuali hanya dapat ditentukan kecepatan
penggeserannya.
7. Luas bidang kontak antara tanah di kedua setengah bagian kotak geser berkurang ketika pengujian berlangsung. Koreksi mengenai kondisi ini diberikan oleh Petley (1966). Tetapi pengaruhnya sangat kecil pada hasil pengujiannya, hingga dapat diabaikan.
8. Alat uji Geser Langsung
Gambar 2.5 Alat Pengujian Geser Langsung
Sumber : Hardiyatmo, 2002, Mekanika Tanah 1
Perlatan pengujian meliputi kotak geser dari besi, yang berfungsi sebagai tempat benda uji. Kotak geser benda uji dapat berbentuk bujur sangkar atau lingkaran, dengan luas kira-kira 19,35 cm2 sampai 25,8 cm2 dengan tinggi 2,54 cm. Kotak terpisah
16 menjadi 2 bagian yang sama. Tegangan normal pada benda uji diberikan dari atas kotak geser. Gaya geser diterapkan pada setengah bagian atas dari kotak geser, untuk memberikan geseran pada tengah-tengah benda ujinya.
Tegangan normal dapat dihitung dengan persamaan :
σ (tegangan normal) = ……….………(2.6) Tegangan geser yang melawan pergerakan pergeseran geser dapat dihitung dengan
persamaan :
τ( tegangan geser) = ………(2.7)
Gambar 2.6 Grafik hubungan τ (kg/cm2) dengan σ (kg/cm2)
Sumber : Hardiyatmo, 2002, Teknik Pondasi 1
Analisisnya dilakukan dengan menganggap bahwa tanah berkelakuan sebagai bahan yang bersifat plastis. Pada umumnya didasarkan pada persamaan Mohr - Coulomb :
τ = c + σ tg φ……….(2.8) dengan
τ = tahanan geser tanah (kN/m2)
c = kohesi tanah (kN/m2) σ = tegangan normal (kN/m2) φ = sudut geser dalam tanah (º)
2.12.2 Kapasitas Dukung Tanah
Analisis kapasitas dukung tanah mempelajari kemampuan tanah dalam mendukung beban pondasi dari struktur yang terletak diatasnya. Kapasitas dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan, yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh tanah disepanjang
17 bidang-bidang gesernya. Apabila beban yang bekerja pada tanah pondasi telah melampaui daya dukung batasnya, tegangan geser yang ditimbulkan didalam tanah pondasi melampaui ketahanan geser tanah pondasi maka akan berakibat keruntuhan geser dari tanah pondasi. Analisis kapasitas dukung, dilakukan dengan cara pendekatan untuk memudahkan hitungan. Persamaan-persamaan yang dibuat, dikaitkan dengan sifat-sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan.
2.13
Persamaan TerzaqhiTeori terzaqhi ( Mengenai Daya Dukung Tanah )
Dimisalkan pondasi lajur dengan lebar B, yang dalamnya Df dan memikul beban QkN/m² ( Lihat Gambar ), Pada tanah dasar bekerja tekanan s = Q/BkN/m². Jika Q atau σ terlalu besar, pondasi akan turun , jika tercapai ultimit tanah akan runtuh dan menggeser ke samping.
Gambar 2.7 Tekanan pada tanah akan menyebabkan keruntuhan dan menimbulkan tekanan
aktif dan pasif sehingga tanah menggeser ke samping.
Pada gambar di atas disederhanakan dan dianggap sebagai berikut:
Bidang longsoran dianggap garis lurus.
Yang mendorong tekanan aktif, yang melawan tekanan pasif.
Muka tanah dianggap satu bidang dengan dasar pondas, berat tanah setebal Df dianggap beban terbagi rata q = Df γ kN/m2
18 KM = H = B tg(45 – φ/2) = B
Gambar 2.8 Tekanan aktif dan pasif yang disebabkan tekanan normal. Pada keadaan ultimit
sama dengan kondisi seimbang yang terakhir sebelum runtuh σ = σ untuk lebar a meter
Pada keadaan ini :
maka didapat :
Dengan H = B
Dan dapat ditulis sebagai berikut :
Oleh Terzaqhi digunakan rumus dengan bentuk persamaan /b/ tetapi nilainya tidak sama persis seperti persamaan /a/, diadakan koreksi mengingat Bidang longsor buang garis lurus Diperhitungkan terhadap 3 macam bentuk pondasi
Persegi ( square)
Bulat ( Round )
Lajur ( Continuous )
Dibedakan keadaan : Kondisi general shear Ditulis dalam 3 buah Rumus ;
General Shear 1. Continuous footing σult = c. Nc + q. Nq + 0,5 B . γ Nγ 2. Square footing σult = 1,3 c . Nc + q. Nq + 0,4 B . γ Nγ 3. -Round footing
19
σult = 1,3 c. Nc + q. Nq + 0,3 B.γ Nγ
Rumus di atas agak disederhanakan menjadi rumus : General Shear :
σult = α c.Nc + q.Nq+β B.γ Nγ
Dalam rumus tersebut :
1) α dan β adalah faktor bentuk pondasi dimana
Tabel 2.3 Faktor Bentuk Pondasi, Sumber : Hardiyatmo, 2006, Teknik Pondasi 1
2) Nc, Nq, Nγ serta Nc’,Nq’,Nγ’ adalah
Koefisien daya dukung tanah untuk general shear dan lokal shear.
Besarnya ditentukan oleh tanah di bawah dasar pondasi.
Disajikan dalam tabel dan grafik atau rumus tapi bukan seperti persamaan/a/ 3) Lebar Pondasi ( B)
Untuk pondasi lajur adalah lebarnya.
Untuk lingkaran dimana B adalah diameter.
Untuk segi empat diambil sisi yang kecil.
4) Nilai parameter f, c , g yang dipakai pada rumus adalah parameter dari tanah yang ada dibawah dasar pondasi.
Jika tanah ada di bawah muka air terendam maka digunakan berat volume terendam (γ)
Jika kondisi tanah di bawah dasar pondasi itu tidak homogen atau berlapis – lapis digunakan nilai φ, c, dan γ rata – rata
2.14
Teori Brinch HansenTeori Brinch Hansen mengenai persamaan daya dukung pada dasarnya sama dengan Terzaghi. Yang membedakan adalah Brinch Hansen memperhatikan pengaruh bentuk pondasi, kedalaman pondasi, inklinasi beban, inklinasi dasar dan inklinasi permukaan tanah.
Qu = 𝑄𝑢
𝐵′𝐿′ = sc.dc.ic.bc.gc.cNc + sq.dq.iq.bq.gq.po.Nq + s.d. i.b.g.0,5 .B N Dengan :
20 Qu = komponen vertikal ultimit
B = lebar pondasi (m)
L’, B = panjang dan lebar efektif pondasi (m)
= berat volume tanah (kN/m3) C = kohesi tanah (kN/m2)
Po = tekanan overburden di dasar pondasi (kN/m2)
scsqs = faktor-faktor bentuk pondasi
dcdqd = faktor-faktor kedalaman pondasi
iciqi = faktor-faktor kemiringan beban
bcbqb = faktor-faktor kemiringan dasar
gcgqg = faktor-faktor kemiringan permukaan
NcNqN = faktor-faktor kapasitas dukung Hansen.
Nilai faktor daya dukung lainnya terdapat pada tabel 2.4. Dalam perhitungan faktor kemiringan beban nilai kohesi c diganti dengan nilai ca (adhesi) apabila dasar pondasi tidak terlalu kasar. Nilai adhesi ca ini diperoleh dari mengalikan faktor adhesi dengan nilai kohesi.
Tabel 2.4. Faktor Daya Dukung Hansen (Sumber : Hary C.H., 2002),Mekanika Tanah 1 φ (°) Nc Nq Nγ φ (°) Nc Nq Nγ 0 5,14 1,00 0,00 26 22,25 11,85 7,94 1 5,38 1,09 0,00 27 23,94 13,20 9,32 2 5,63 1,20 0,01 28 25,80 14,72 10,94 3 5,90 1,31 0,02 29 27,86 16,44 12,84 4 6,19 1,43 0,05 30 30,14 18,40 15,07 5 6,49 1,57 0,07 31 32,67 20,63 17,69 6 6,81 1,72 0,11 32 35,49 23,18 20,79 7 7,16 1,88 0,16 33 38,64 26,09 24,44 8 7,53 2,06 0,22 34 42,16 29,44 28,77 9 7,92 2,25 0,30 35 46,12 33,30 33,92 10 8,34 2,47 0,39 36 50,59 37,75 40,05 11 8,80 2,71 0,50 37 55,63 42,92 47,38 12 9,28 2,97 0,63 38 61,35 48,93 56,17 13 9,81 3,26 0,78 39 67,87 55,96 66,76 14 10,37 3,59 0,97 40 75,31 64,20 79,54 15 10,98 3,94 1,18 41 83,86 73,90 95,05 16 11,63 4,34 1,43 42 93,71 85,37 113,96 17 12,34 4,77 1,73 43 105,11 99,01 137,10 18 13,10 5,26 2,08 44 118,37 115,31 165,58 19 13,93 5,80 2,48 45 133,87 134,87 200,81 20 14,83 6,40 2,95 46 152,10 158,50 244,65 21 15,81 7,07 3,50 47 173,64 187,21 299,52 22 16,88 7,82 4,13 48 199,26 222,30 368,67 23 18,05 8,66 4,88 49 229,92 265,50 456,40 24 19,32 9,60 5,75 50 266,88 319,06 568,57
21
Hansen menganalisa daya dukung dalam kondisi plane strain seperti yang dilakukan Meyerhof dimana analisa ini hanya dapat digunakan apabila pondasi berbentuk memanjang tak berhingga. Oleh karena itu, Hansen menyarankan adanya koreksi sudut geser dalam sehingga nilai sudut geser dalam φ ps = 1,1 φtr dengan φ ps adalah sudut geser dalam yang digunakan dalam perhitungan daya dukung tanah dan φ Dr adalah sudut geser dalam dari uji triaksial.
2.15
Kapasitas Dukung Menurut VesicMenurut Vesic (2003), fase-fase keruntuhan fondasi pada pembebanan yang berangsur-angsur :
Fase I. Saat awal penerapan beban, tanah di bawah fondasi turun yang diikuti oleh deformasi tanah ke arah lateral dan vertikal kebawah. Sejauh beban yang diterapkan relatif kecil, penurunan yang jadi kira-kira sebanding dengan besarnya beban yang diterapkan. Dalam keadaan ini, tanah masih dalam kondisi keseimbangan elastis. Massa tanah yang terletak di bawah fondasi mengalami kompresi atau pemadatan yang mengakibatkan kenaikan kuat geser tanah, sehingga menambah kapasitas dukungnya.
Fase II. Pada penambahan beban selanjutnya, baji tanah terbentuk tepat di dasar fondasi dan deformasi plastis tanah menjadi semakin nampak. Gerakan tanah pada kedudukan plastis dimulai dari tepi fondasi. Dengan bertambahnya beban. zona plastis berkembang. Gerakan tanah ke arah lateral menjadi semakin nyata yang diikuti oleh retakan lokal dan geseran tanah di sekeliling tepi fondasi. Dalam zona plastis, kuat geser tanah sepenuhnya berkembang untuk rnenahan beban yang bekerja.
Fase III. Fase ini dikarakteristikkan oleh kecepatan deformasi yang semakin bertambah seiring dengan penambahan beban. Deformasi tersebut diikuti oleh gerakan tanah ke luar yang disertai dengan menggelembungnya tanah permukaan, dan kemudian tanah pendukung fondasi mengalami keruntuhan dengan bidang runtuh yang
berbentuk lengkungan dan garis, yang disebut bidang geser radial dan bidang geser
linier.
Berdasarkan hasil uji model, Vesic (2003) membagi mekanisme keruntuhan fondasi menjadi 2 macam
22 (1) Keruntuhan geser umum (general shear failure)
(2) Keruntuhan geser lokal (local shear failure).
Analisis kapasitas daya dukung dilakukan dengan cara pendekatan untuk mempermudah perhitungan-perhitunganya. Persamaan-persamaan yang dibuat dikaitkan dengan sifat-sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan . Vesic menyarankan penggunaan faktor-faktor kapasitas daya dukung yang diperoleh oleh beberapa peneliti. Persamaan kapasitas daya dukung Vesic (2005) selengkapnya memberikan pengaruh-pengaruh seperti kedalaman, bentuk pondasi, kemiringan dan eksentrisitas beban, kemiringan dasar dan kemiringan permukaan.
Rumus perhitungan kapasitas dukung (qu) yang digunakan adalah dengan menggunakan persamaan Vesic (2005), yaitu :
Qu = 𝑄𝑢
𝐵′𝐿′ = sc.dc.ic.bc.gc.cNc + sq.dq.iq.bq.gq.po.Nq + s.d. i.b.g.0,5 .B N
Dengan :
Qu = komponen vertikal ultimit B = lebar pondasi (m)
L’, B’ = panjang dan lebar efektif pondasi (m)
= berat volume tanah (kN/m3) C = kohesi tanah (kN/m2)
Po = tekanan overburden di dasar pondasi (kN/m2)
scsqs = faktor-faktor bentuk pondasi
dcdqd = faktor-faktor kedalaman pondasi
iciqi = faktor-faktor kemiringan beban
bcbqb = faktor-faktor kemiringan dasar
gcgqg = faktor-faktor kemiringan permukaan
NcNqN = faktor-faktor kapasitas dukung Vesic
Faktor-faktor bentuk pondasi Vesic menyarankan pemakaian faktor bentuk pondasi dari De Beer(2000), sedangkan untuk faktor-faktor kedalaman Vesic menyarankan dari Hansen (2000).
23
Tabel 2.5 Faktor bentuk pondasi Vesic ,Sumber : Hardiyatmo, 2006, Teknik Pondasi 1
Faktor bentuk
Pondasi memanjang Pondasi empat persegi panjang Pondasi bujur sangkar atau lingkaran Sc Sq Sy 1 1 1 1 + (B/L) (Nc/Nq) 1 + (B/L) tg φ 1 – 0,4(B/L) ≥ 0,6 1 + (Nc/Nc) 1 + tg φ 0,6
Tabel 2.6 Faktor bentuk pondasi Vesic, Sumber : Hardiyatmo, 2006, Teknik Pondasi 1
Faktor bentuk Nilai Keterangan dc dq dy 1 + 0,4 (D/B) 1+2 (D/B) tg φ(1sin φ)2 1 Batasan : Bila (D/B) > 1, maka (D/B) Diganti dengan arc tg (D/B)
Tabel 2.7 Pertimbangan pemakaian persamaan kapasitas dukung,(Sumber : Hary C.H., 2002),Mekanika Tanah 1
Cara Sangat Baik digunakan untuk
Terzaghi
Hansen, Meyerhoff, dan Vesic
Hansen, Vesic
Tanah berkohesi, dimana D/B ≤ 1 atau untuk estimasi qu secaracepat untuk dibandingkan dengan cara lain. Jangan digunakan digunakan bila pondasi mengalami momen ( beban tidak sentris) dan atau gaya horisontal , atau bila dasar pondasi miring.
Sembarang situasi dapat diterapkan, tergantung pada kesukaan pemakai
Jika dasar pondasi miring atau pondasi pada lereng atau bila D/B > 1
