Ebook Tenik Pondasi 1 - Harry Christiady [PDF]

Citation preview

ANALISIS & PERANCANGAN FONDASI Bagian I Edisi ke-2



GADJAH MADA UNIVERSITY PRESS



KATA PENGANTAR



Dengan mengucap syukur Alhamdulillah dan atas berkat rahmat serta hidayah Allah S.W.T., buku Analisis dan Peranca'1gan Fondasi Bagian I edisi 11 ini dapat disusun. Buku ini merupakan penyempumaan dari buku Teknik Fondasi I yang telah beredar sej ak tahun 1 996. Penyempumaan isi buku, disesuaikan dengan perkembangan teori-teori yang terkait dengan rekayasa geoteknik pada saat ini. Selain itu, dalam buku ini juga disajikan cara perancangan tulangan beton fondasi dangkal. Buku ini terdiri dari sepuluh bab. Bab I membahas tentang sifat-sifat teknis tanah dan batuan. Bab 11 tentang hal-hal yang harus diperhatikan dalam penyelidikan tanah. Bab Ill dan Bab IV membahas tentang teori kapasitas dukung tanah dan penurunan. Teori kapasitas dukung tanah disaj ikan secara lengkap yang mencakup pengaruh-pengaruh beban eksentris, beban miring, tanah berlapis dan lain-lain. Bab V membahas tentang pertimbangan-pertimbangan yang harus dilakukan dalam perancangan fondasi. Bab VI, VII dan VIII membahas cara-cara perancangan fondasi telapak individu, fondasi gabungan dan fondasi rakit. Bab IX dan X membahas tentang dinding penahan konvensional dan dinding penahan dari tanah bertulang. Walaupun buku ini sudah diusahakan sebaik mungkin penya jiannya, namun penulis percaya masih banyak kekurangan yang harus diperbaiki untuk penerbitan selanj utnya. Untuk itu, kritik chn saran membangun dari para pembaca sangat diharapkan. Ucapan terima kasih ditujukan kepada: Tri Wibowo Kada rusman, S.T., Didik Junaedi, S.T. dan Purbolaras Nawangalam, S.T., M.Eng., atas bantuan dalam persiapan naskah buku, dan kepada Ir. Didiek Djarwadi, M.T. atas buku-buku referensinya. Akhimya, terima kasih yang sebesar-besamya atas pengertian, perhatian dan -



Ana!isis V



dan



Perancangan



Fondasi



-



I



dorongannya dituj ukan kepada isteriku: Dra. Isminarti Rusmiyati dan anak-anakku: M. Kammagama Harismina, Egha Muhammad Harismina dan Merlangen Enfani Harismina.



Yogyakarta, Agustus 20 1 1



Hary Christady Hardiyatmo



vi Pengantar



Kata



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR



....................



. .. . . . . . . .. . . . . . . . .



. . . . . . . . ...... .. . . . . . ... . .



Vll



BAB 1



BAB 2.



Ana!isis dan Perancangan Fondasi - I



vii



2. 8 . 2.9. 2.10. 2. 11. 2. 12.



2. 7.5 . Uj i Pressuremeter .............. .. .. .. ... . .. .. . . . . .. . Penguj ian Di Laboratorium . . .... . ... .. .. ... . . ... .. .. ... . . 89 Denah Titik-titik Penyelidikan . . . . .. . . .. . . . . . . .. . . .. . . . .. Keda1aman Lubang Bor . . . . . . . . . . . .. ... . . ... .. .. ... . . ... .. .. Informasi Yang Dibutuhkan Untuk Penye1idik- an Tanah 97 Laporan Penyelidikan Tanah Untuk Perancang- an Fondasi .. . . .. .



... ... ..



99 BAB 3



KAPASITAS DUKUNG . .. .. .. ... . . ... .. . . ... . .. . . .. .. . . . . .. . . ... . . . . 3 . 1. Pendahu1uan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 2. Tipe-tipe Keruntuhan Fondasi .. ... . . ... .. .. ... . . ... .. .. . 3 . 3 . Teori Kapasitas Dukung . . .. . . .. . . . . . . .. . . .. . . . . . . .. . . .. . . . . 3 . 3 . 1. Ana1isis Terzaghi .. . . . . . . .. . . . .... . ... .. .. ... . . ... .. . . 3 . 3 . 2. Fondasi pada Tanah Pasir . . . . . . 3.3.3. Ana1isis Skempton untuk Fondasi pada Tanah Lempung . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . .. . . .. . .. .. .. ... . . 3 .3 .4. Ana1isis Meyerhof . ... .. .. ... . .... .. .. ... . .... . ... .. . 3 .3 .4 . 1. Beban Eksentris . . . ... .. .. ... . . ... .. .. . . 3. 3 .4.2. Beban miring . . . . . .. . . .. . . . . . . .. . . .. . . . . . 3. 3 .4.3 . Kombinasi Beban M iring dan Eksentris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. 3 .4.4. F ondasi pada Lereng . . . . . .. .. ... . . . . 3. 3. 5 . Persamaan Brinch Hansen . ... .. .. ... . .... . ... . . 3.3. 6. Persamaan Vesic (1975) . . .. . . . . . . .. . . .. . . . .. .. .. . 3.3.7. Tahanan Fondasi terhadap Gaya angkat ke Atas . . . . . . . . .. .. .. ... . . ... .. .. ... . .... .. .. ... . .... . ... .. . 3 .3 . 8 . Kapasitas dukung Fondasi pada Tanah Berlapis ... . .... .. .. ... . .... . ... .. .. ... . . ... .. .. ... . . ... .. . . 3 . 3 . 8 . 1. Dua 1apisan 1empung dengan sifat yang berbeda . .. . . .. . . . .. . ... . . .. 3 . 3 . 8 . 2. Tanah Gamu1er di Atas Tanah Lempung .. . . . . . .... . .. . . . . .... . .. . . . . .. . . .. 3.3.8.3 . Kapasitas Dukung Fondasi yang Berdekatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 .



viii



.



.



...



.



... ..



. .. .. .



Daftar !si



BAB 4. 4 . 1. 4. 2. 4.3.



Analisis dan Perancangan Fondasi - I



ix



BAB 5.



BAB 6.



BAB 7.



X



Daftar !si



BAB 8.



BAB 9. DINDING PENAHAN TANAH



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



.



. . . . .



475 9.4. 1. Aplikasi Teori Rankine dan Coulomb 9.4.2. Hitungan Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Secara Grafis . . . .. . 476 .... .



.. .. .. ... .



Analisis dan Perancangan Fondasi- I



xi



................. .



.



.. .. ..



.



.



.. .



44



9 05 0 9 06 0



97 0



0



9 08 0 9 09 0 9 010 0 9 011. Drainase Dinding Penahan Tanah BAB 10 0 TANAH BERTULANG 10 01 1002 10 03 0



0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 00000



0 0 0 0 0 00 0 00 0 0 0 000000 00000 0 0 0 0000000000000000000



532 5 35



10 .4 1005 10 06 0 10 07 10 08 0



xii



Daftar !si



10 .8.3. Distribusi Tegangan Horisonta1 . . . 10.8 .4. Gaya Horisontal yang Ditahan Tu1angan . . . . . . . . .. . . .. ... .. .. ... . . ... .. .. ... . . ... .. .. ... . . ... .. .. . . 10 . 8 .5 . Distribusi Gaya Tarik pada Tu1angan . . . 10. 8.6. Perancangan Dinding Tanah Bertu1ang ..



DAFTAR PUSTAKA TABEL KONVERSI



. . .. . . .. .. . .. . . .. ..



. .. . . ..



. .. .. . .. .. .. .. ..



.



. .. ..



.



.



.. . .. .. .. ..



.. ... .



..



. . ..



. .. ... .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .... .. .. .. .



Ana/isis dan Perancangan Fondasi -1



5 58 581 58 7



BABI SIFAT·SIFAT TEKNIS TANAH CAN BATUAN



l. l TANAH Tanah, di alam terdiri dari campuran butiran-butiran mineral dengan atau tanpa kandungan bahan organik. Butiran-butiran dengan mudah dipisah-pisahkan satu sama lain dengan kocokan air. Tanah berasal dari pelapukan batuan, yang prosesnya dapat secara fisik maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah, kecuali dipengaruhi oleh sifat batuan induk yang merupakan material asalnya, juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menj adi penyebab terj adinya pelapukan batuan tersebut. Istilah-istilah seperti kerikil, pasir, lanau dan lempung diguna kan dalam teknik sipil untuk membedakan jenis-jenis tanah. Pada kon disi alam, tanah dapat terdiri dari dua atau lebih campuran jeni s-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat pula kandungan bahan organik. Material campurannya, kemudian dipakai sebagai nama tambahan di belakang material unsur utamanya. Sebagai contoh, pasir berlempung adalah pasir yang mengandung lempung, dengan material utama pasir; lempung berlanau adalah lempung yang mengandung lanau, dengan material utamanya adalah lempung dan seterusnya. 1.1.1 ldentifikasi Tanah Tanah berbutir kasar dapat diidentifikasi berdasarkan ukuran butiran. Bergantung klasifikasi yang digunakan, jika dipakai MIT no menclature, butiran-butiran yang berdiameter lebih besar dari 2 mm, Analisis dan Perancangan Fondasi-I



1



diklasifikasikan scbagai keriki/. Jika butiran dapat dilihat oleh mata, tetapi ukurannya kurang dari 2 mm, disebut pasir. Tanah pasir disebut pasir kasar jika diameter butiran berkisar antara 2 - 0,6 mm, pasir sedang j ika diametcrnya antara 0,6 - 0,2 mm, dan pasir halus bila diamctemya antara 0,2 - 0,06 mm. Dalam ASTM D2487, pembagian klasifikasi butiran tanah ada lah sebagai berikut: • Cohhle adalah partikel-partikel batuan yang lolos saringan 12 in (300 mm) dan tinggal dalam saringan 3 in (75 mm) (untuk sa ringan dengan lubang bujursangkar standar Amerika). • Boulder adalah partikel-partikel batuan yang tidak lolos dalam saringan 12 in. (300 mm) ( untuk saringan dengan lubang b uj ur san gkar). • Kerikil adalah partik el-partik el batuan yang lolos saringan 3 in. (75 mm) dan tertahan dalam saringan no. 4 (4,75 mm). • Pasir adalah partikel-partikel batuan yang lolos saringan no. 4 (4,75 mm) dan tinggal dalam saringan no. 200 (0,075 mm), dengan pembagian sebagai berikut: Pasir kasar - butirannya lolos saringan no. 4 (4,75 mm) dan tcrtahan dalam saringan no. I 0 (2 mm). Pasir sedang -- buti rannya lolos saringan no. 1 0 (2 mm) dan tertahan dalam saringan no. 40 (0,425 mm). Pasir hal us - butirannya lolos saringan no. 40 (0,425 mm) dan te1iahan dalam saringan no. 200 (0,075 mm). • Lanau adalah tanah yang butirannya lolos saringan no. 200 (0,075 mm). Untuk klasifikasi, lanau adalah tanah berbutir ha Ius, atau fraksi halus dari tanah dengan indeks plastisitas kurang dari 4, atau jika diplot dalam grafik plastisitas letaknya di ba wah garis miring yang memisahkan antara lanau dan lempung (garis-A) . Lanau anorganik merupakan tanah berbutir halus yang terdiri dari fraksi-fraksi tanah mikroskopis yang mengem bangkan plastisitas atau kohesi . Pl astisitas menjadi kecil j ika terdapat kandungan butiran halus dan bulat quart dan disebut tepung batu. Jenis lanau yang lebih plastis mengandung banyak butiran herhentuk serpihan-serpihan yang disebut lanau plastis.



2 Batuan



BAB I-Sifat-sifat Tanah dan



•



Lempung adalah tanah berbutir halus yang lolos saringan no. 200 (0,075 mm). Lempung mempunyai sifat plastis dalam ki saran kadar air tertentu, dan kekuatannya tinggi bila tanahnya pada kondisi kering udara. Untuk klasifikasi, lempung adalah tanah berbutir halus dengan indeks plastisitas lebih dari 4, atau j ika diplot dalam grafik plastisitas letaknya pada atau di atas garis miring yang memisahkan antara lanau dan lempung (garis A, lihat Gambar 1.11). Butiran lempung lebih halus dari lanau, merupakan kumpulan butiran mineral kristalin yang bersifat mi kroskopis dan berbentuk serpih-serpih atau pelat-pelat. Material ini bersifat plastis, kohesif dan mempunyai kemampuan menye rap ion-ion. Sifat-sifat tersebut sangat dipengaruhi oleh kan dungan air dalam tanah.



Menurut Peck et al. ( 1953), cara membedakan antara lanau dan lempung, adalah dengan mengambil tanah basah yang dicetak dan dikeringkan, kemudian dipecah ke dalam fragmen-fragmen kira-kira berukuran 118 in. (3 , 1 mm) dan ditekan di antara jari telunjuk dan ibu j ari. Fragmen lempung hanya dapat pecah j ika ditekan dengan usaha yang relatif besar, sedang fragmen lanau dapat dipecah dengan mudah bila ditekan. 1.1.2 Kadar Air, Angka Pori, Po rositas, dan Berat Volume Tanah Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu: udara, air dan bahan pa dat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedang air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang di antara 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 udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau kadar aimya nol. Hubungan-hubungan antara kadar air, angka pori, porositas, berat volume, dan lain-lainnya tersebut sangat diperlukan dalam prak tek. Gambar 1.1 memperlihatkan diagram fase tanah beserta kom-



Analisis dan Perancangan Fondasi-1 3



ponen-komponennya. volume



volume



berat



udara



(V)



(W)



v .



Vw



w,



V,



I



Vv



(b)



(a)



Gambar 1.1 Diagram fase tanah.



Angka pori (e), didefinisikan sebagai:



e= -



vv



(1.1)



V,



dan porositas (n) , didefinisikan sebagai:



n=-V,. V



( 1 .2)



Hubungan antara e dan



n=



e



n,



adalah:



-l+e



( 1 .3)



atau ( 1 .4)



e=-n 1-n dengan, volume volume volume volume 4 Batuan



udara air butiran padat rongga pori = Va



+



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan



V volume total = Vv + V, Kadar air (w): Ww w = xlOO% W, Berat volume kering (Yct): =



rd



=



W, -v



(1 5 ) .



( 1 .6)



Berat volume basah (yb): ( 1. 7)



Berat udara (Wa) dianggap sama dengan nol. Berat volume butiran padat (Ys ): = W, r, -v s Berat jenis atau berat spesifik (specific gravity) ( G,):



G



s



=



�



( 1 .8)



( 1 .9)



rw



dengan, W W, Ww



Wa Yw



Ws + Ww + Wa = Tf's + Ww berat butiran padat berat air berat udara, dianggap sama dengan nol berat volume air



Deraj at kejenuhan (S), adalah perbandingan volume air (Vw) dengan volume rongga pori tanah ( Vv), atau



Ana!isis dan Perancangan Fondasi-1 5



S



Vw xlOO%



=



(l.lOa)



vv



Hubungan w,Gs dan e adalah: S



= w Gs



(l.lOb)



e



Bila tanah dalam keadaan jenuh air (S = 1 ) , berlaku: e =



wGs



(l.lOc)



Dari persamaan-persamaan diatas dapat dibentuk hubungan sebagai berikut: Yt> =



Gs Yw(I + w) 1+ e



(l.lla)



Berat volume basah (rb) dapat dinyatakan dalam hubungannya dengan berat volume kering ( rd) dan kadar air (w): (1.11b) Hubungan antara n, n, G " dan w:



(l.llc)



Berat volume jenuh (S = 1): (1.12)



Yw( Gs +e) +e



Berat volume kering (dalam pekerjaan di lapangan disebut kepadatan): G ,r (1 .13a) w r d = -l+e



Dari Persamaan (l.llc), bila w = 0 (tanah kering), (1.13b) Bila tanah terendam air, berat volume apung (buoyant unit weight) atau berat volume etktif (y'), dinyatakan dengan:



6 Batuan



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan



r'= Y.mr - Yw 3 3 Berat volume air, Yw = 1 t/m = 9,8 1 kN/m . Dapat pula dinyatakan dalam: , y= (Gs - l ) yw l+e



atau



y'= (l-n)(G, - l )y



( 1.14a)



( 1.1 4b) (1.14c)



11



Kcrapatan relatif (relative densi(y) (D,) umumnya dipakai untuk menunjukkan tingkat kepadatan tanah berbutir kasar di lapangan, yang dinyatakan dalam pcrsamaan: Dr



=



dengan, emaks emin e



emaks -e



( 1.15)



emaks- emin



kemungkinan angka pori maksimum kemungkinan angka pori minimum angka pori pada keadaan di lapangan.



Kemungkinan angka pori terbesar atau kondisi tcrlonggar dari suatu tanah disebut angka pori maksimum (emak,), sedang angka pori minimum (emin) adalah kemungkinan angka pori pada kondisi terpadat yang dapat dicapai oleh tanah. Pada tanah pasir dan kerikil, kcrapatan relati f digunakan untuk menyatakan hubungan antara angka pori nyata dcngan batas-batas maksimum dan minimum dari angka porinya. Persamaan (1. 13) dapat dinyatakan dalam persamaan, sebagai berikut: ( l. l 6a) Gsyw Yd(maks)=! +emin



dan G,.yw Y d(min) = l +emaks



Analisis dan Perancangan Fondasi-1



(l. l 6b)



7



Dari Persamaan (1.15) dan (1.16), dapat ditentukan persamaan: r D



Y



d (maks)



=



d



][ Y



d



-



Y d(maks)



Y



y



d (min)



-



d(min)



)



( 1 . 1 7)



dengan Yd(maks) dan YJ(min) berturut-turut adalah berat volume kering maksimum dan minimum pada tanah yang ditinj au . Kerapatan relatif dinyatakan dalam persen. Kepadatan relatif (relative compaction) (Re) didefinisikan sebagai nilai banding berat volume kering pada kondisi di lapangan dengan berat volume kering maksimumnya: ( 1 . 1 8) y d(maks)



Re dinyatakan dalam persen. Contoh soa/ 1.1:



Suatu contoh tanah mempunyai berat 1 7 ,75 gram dan volume 1 0 , 55 ml . Setelah contoh tanah ini dikeringkan dalam oven selama 24 j am, beratnya tinggal 1 5 ,2 gram. Jika Gs =2,7 ditanyakan: (a) Kadar air sebelum dikeringkan (w) . (b) Berat volume basah ( rh) Berat volume kering ( rJ) (d) Deraj at kejenuhan (S), sebelum dikeringkan. Penyelesaian:



(a)



Kadar air (w) : = Ww = 1 7,75 - 1 5,2x 1 00%= l 6 7% w ' 1 5,2 W,



(b) Berat volume basah (rh):



8 Batuan



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan



1 7,75 w y6 =-b = -- = 1,68 g/cm3 = 1 ,68 x 9,8 1 V 1 0,55 (c) Berat volume kering (yd): ' = 1 68 =1,44 g/cm3 = 1 ,44 r d = 1+ w 1 +0,1 67



X



=



3 1 6,5 kN/m



3 9,8 1 = 1 4, 1 3 kN/m



(d) Deraj at kejenuhan S, sebelum dikeringkan : 3 3 Volume air awal (Yw =9,8 1 kN/m = 1 g/cm ): Vw wf¥,(1/Yw) = 0,167 x 1 5, 2x1/1 = 2,54 cm3 =



Volume butiran padat: 3



V =� = � =5 ,63 cm GsYw 2,7xl 3 Vw +Vs =2,54 + 5,63 = 8, 1 7 cm s



Volume rongga udara: Va =V - (Vw +Vs) = 1 0 ,55 - 8 , 1 7 =2,38 cm



Derajat kej enuhan: 2 54 '



3



=0,52 =52%



2,54+ 2,38 Contoh soa/ 1.2:



Diketahui lapisan tanah beserta nilai-nilai n, G, dan w seperti yang ditunj ukkan dalam Tabel C l. l . (a) Gambarkan diagram tegangan yang menggambarkan distribusi tegangan di dalam tiap-tiap lapisan tanah, bila muka air tanah ter letak pada kedalaman 1 1 m dan lapisan lempung di atas muka air tanah dianggap tidak j enuh. (b) Gambarkan diagram tegangan, hila muka air tanah terletak 2 m di



Analisis dan Perancangan Fondasi-1 9



bawah permukaan. Tabel Cl.l.



Keda1aman (m) 0,0-2,0 2,0-6,0 6,0-13,0



Penyelesaian:



Berat volume basah: Yb = Gsy,,( l n)(l +w) Berat volume apung: y' = ( 1 n)(Gs 1 ) Yw -



-



-



Tanah 1 : Yb = 2,70 x 9,8 1 x ( 1 - 0,35) ( 1 + 0,05) = 1 8 , 1 kN/m3 3 Tanah 2 : Yb = 2,73 x 9,8 1 ( 1 - 0,38) ( 1 + 0, 1 8) = 1 9,6 kN/m 3 r' = ( 1 - 0,38) ( 2,73 - 1 ) X 9,8 1 = 1 0,4 kN/m 3 Tanah 3 : Yb = 2,74 x 9,8 1 x ( 1 - 0,42) ( 1 + 0, 27) = 1 9,80 kN/m 3 r' = ( 1 - 0,42) (2,74- 1 ) X 9,8 1 = 9,8 kN/m (a)



13,0



213,6 + (2 X 9,8) = 233,2



(b) Muka air t anah kedalaman Kedalaman (m) 0,0 2,0 6,0 11,0 13,0



10 Batuan



2 m.



2 'Lyz (kN/m )



0,0 2 X 18,1 = 36,2 36,2 + (4 X 10,4) 77,8 77,8 + (5 X 9,8) = 126,8 126,8 + (2 X 9,8) = 146,4 =



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan



Nilai-nilai tegangan yang diperoleh pada dua kondisi muka air tanah digambarkan pada Gambar C l.l. Satuan dalam kN!m2 0,0m



-----------



Tanah 1 m.a.t (a)



2,0m



Tanah



2



Tanah



3



(a)



(b)



-



6,0m (



(




>) 'A>: > : :::::: : •



13,0m



(a) Ma.t=ll



m.



(b) Ma.t=2



m.



Gambar Cl.l.



Contoh 1.3:



soa/



Lapisan tanah pasir di lapangan tebal H = 3,50 m, kerapatan relatif D,. = 20%, emin = 0,39 dan emaks = 0,92. Setelah dipadatkan kerapatan rela tifnya menj adi 80%. Bila perubahan volume dianggap hanya ke arah vertikal (satu dimensi), berapakah penurunan tanah setelah dipadat kan. Peny aian:



eles



Dari Persamaan (1.15) dapat diperoleh persamaan angka pori kondisi lapangan: e = emaks - D,. (emaks- emin) ( 1 ) Kondisi awal (Dr = 20%) :



Analisis



11



dan



Perancangan



Fondasi-1



e,



emaks - Dr (emaks- emin)



0,92 - 0,20(0,92 - 0,39) = 0,8 1



(2) Setelah dipadatkan (Dr= 80%):



e2 =



0,92 - 0,80 (0,92 - 0,39) =



�M



0,50



Rongga



e2



· · · Butiran. ·



Gambar C 1.2.



Bi1a volume butiran Vs dianggap 1 , e = VJVs = Vv atau dengan kata la-in volume rongga pori sama dengan angka pori. Dari Gambar C1.2, hila perubahan volume dianggap hanya ke arah vertikal: = e1 - e2 = 0,8 1-0,50 0' 1 7 h 1 + e1 1+ 0,8 1 =



Penurunan di lapangan (M-I), M!



!:J.h



H



h



Jadi, penurunan sete1ah tanah dipadatkan : iJ.H = 0, 1 7 x 3,50 = 0,6 m 1. 1.3 Analisis Ukuran Butiran Di a1am, tanah terdiri dari berbagai macam ukuran butiran, dari yang terbesar sampai yang terkecil. Dalam Gambar 1.2, ditunjukkan pembagian nama j enis tanah didasarkan pada ukuran butiran menurut 12 Batuan



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan



Unified Classification System, ASTM, MIT nomenclature dan Inter national Nomenclature. Pembagian nama jenis tanah, umumnya dapat dibagi menjadi sebagai berikut: (a) Batuan, adalah butiran yang berdiameter lebih besar dari 3 ". (b) Kerikil adalah butiran yang tinggal dalam saringan berdiameter 2 mm (no. 1 0). (c) Pasir adalah butiran yang tinggal dalam saringan berdiameter 0,075 mm (no. 200). (d) Lanau dan lempung adalah butiran yang lolos saringan berdia meter 0,075 mm (no. 200). Variasi ukuran butir tanah dan proporsi distribusinya merupa kan indikator yang sangat berguna untuk mengetahui perilaku tanah dalam mendukung beban fondasi. Sebagai contoh, jika tanah terdiri dari berbagai macam ukuran butiran, maka tanah tersebut akan lebih padat dan stabil dibandingkan dengan tanah yang terdiri dari butiran butiran yang seragam. Karena tanah yang berisi berbagai macam ukuran butiran mempunyai sifat-sifat yang baik, maka tanah ini di sebut bergradasi-baik (well graded). Sebaliknya, tanah yang terdiri dari sedikit variasi ukuran butiran, kurang dapat mendukung beban dengan baik. Tanah ini disebut tanah bergradasi-buruk (poorly-gra ded), yang umumnya sangat sulit dipadatkan, terutama saat kering. Pasir laut umumnya bergradasi buruk (gradasi seragam) dan tidak dapat dipadatkan dengan baik, sehingga tidak dapat mendukung beban yang besar. Tanah dengan ukuran butiran yang seragam juga bergra dasi buruk. Di laboratorium, untuk mengetahui proporsi distribusi butiran, dilakukan analisis saringan dan uj i sedimentasi atau uj i hidrometer. Contoh hasil penguj ian disajikan dalam Gambar 1.3. Dalam analisis butiran, Dw yang disebut ukuran efektif (effec tive size), didefinisikan sebagai berat butiran total yang mempunyai diameter butiran lebih kecil dari ukuran tertentu. D10 = 0,5 mm, artinya 10% dari berat butiran total berdiameter kurang dari 0,5 mm. Dengan cara yang sama, D30 dan D60 didefinisikan seperti cara tersebut.



Analisis 13



dan



Perancangan



Fondasi-I



1 7mm



038



0075



Umf1ed Class



haIus



sedang



system



Butiran halus (lanau dan lempung)



pasir



0,075



Lanau



pasir halus



Lempung kolosoidal



ASTM



20mm



06



02



006



002



0006



0002



00006



0 0 002mm



Mrr nomen



kasar



sedang



halus



kasar



clatur



sedang



pas1r



20mm



10



05



ha Ius



kasar



lanau



02



01



005



002



sedang



halus



Lempung



0006



0002



000 0 6



0 0 002mm



Inter national



sangat



nomen· clatur



kasar



kasar



Gambar 1.2



sedang



halus



Klasifikasi butiran menurut Sistem Unified, International Nomenclature.



ASTM, MIT,



100 80



?f. .,;



70



Gradasi buruk D6o = 0,14 mm D,o = 0,09 mm



60



Dto



0



=



0,053 mm



0



...J c:



I"



:g "'



Gradasi baik Dso:;; 2mm



40



D,o Dto



= =



0,07 mm 0,001 mm



20



10



10



0.1



0.01



0.001



Ukuran butiran, mm



Gambar 1 .3.



Distribusi ukuran butir tanah.



14



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan Batuan



Kemiringan dan bentuk umum dari kurva distribusi butiran di nyatakan oleh koefisien keseragaman, Cu (coefficient of uniformity) dan koefisien gradasi atau koefisien kurva, Cc (coefficient ofgradation atau coefficient ofcurvature), yang diberikan menurut persamaan: C



=



u



D6o Dw



( 1.19)



( 1.20)



Untuk pasir, tanah bergradasi baik, j ika 1 < Cc < 3 dengan Cu > 4. Kerikil bergradasi baik, j ika 1 < Cc < 3 dengan Cu > 6. Bila per syaratan Cc telah terpenuhi, dan nilai Cu > 15, maka tanah termasuk bergradasi sangat baik. Distribusi ukuran butir tanah berbutir kasar ditentukan dari ana lisis saringan. Ukuran saringan terkecil, umumnya, dipakai saringan nomer 200 standar Amerika atau ukuran diameter lubang 0,075 mm. Karena ukuran ini sangat dekat dengan batas ukuran butiran lanau dan pasir, maka saringan nomer 200 sering dipakai untuk memisahkan antara material berbutir kasar dan yang berbutir halus ketika hanya dipakai analisis saringan saja. Butiran-butiran yang lolos saringan no. 200 diuj i dengan cara sedimentasi atau hidrometer. 1. 1.4 Kuat Geser Kuat geser tanah dapat dinyatakan dalam persamaan Coulomb: -r = c + (cr u) tg

Kerikll gradasi buruk dan



campuran pasir-kerikil � � . E -� E halus)



_



Gambut ('peat') dan tanah lain dengan kandunagn organik tinggi



10 60



20



30



40



50



80



90



100



Batas Ca1r LL (%,)



Garis A: P1 = 0 . 73 {Ll 20)



Manual untuk identifikasi secara visual dapat dilihat di ASTM Destgnation D-2488



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan Batuan



A



Tabel C 1 .2.



Angka pori (e)



WN



Keterangan



ratarata



No.



(%) 21



63



73



66



28



25



?



Bervariasi 2



38



105



1 40



?



52



3 6-26



?



3



21



56



1 00



?



38



?



25



4



95



35



•



1 65



85



62



32



?



? PI bervariasi terhadap kedalaman ?



Nampak sebagai lempung platisitas tin



Tanah 1 :



LL = 28% ; PL 25% ; maka PI = LL - PL = 3%. Dari Gambar 1.11 atau Tabel 1.3, tanah termasuk klasifikasi ML (lanau plastisitas rendah, karena tanahnya anorganik). Kadar air di lapangan WN 2 1 %, lebih kecil dari w = e!Gs = 0,63/2,65 0,24 = 24%, maka tanah di lapangan dalam kondisi tidak jenuh dengan kadar air di lapangan lebih rendah daripada PL (karena kadar air pada batas plastis PL 0,66/2,65 = 25%). Dengan cara lain, untuk memperlihatkan tanah dalam kondisi tidak jenuh: deraj at kej enuhan S = wGsfe = 0,2 1 =



=



=



=



x



2, 65/0,63 jenuh. •



=



0,88 < 1 , j adi tanah di lapangan tidak dalam kondisi



Tanah 2:



Kadar air rata-rata di lapangan WN = 38%, sedikit lebih besar daripada PL maksimum = 36%, jadi tanah di lapangan dalam keadaan plastis. Dari nilai LL 52% dan PI yang berkisar antara (52 - 36)% = 1 6% dan (52-26)% = 26%, menurut Gambar 1 . 11 atau Tabel 1.3 tanah termasuk lanau anorganik plastisitas tinggi (MH) (karena tanah nya anorganik). Perhatian, jika tanahnya organik, maka tanah terma suk OH (tanah organik plastisitas tinggi) . Karena PI bertambah de=



Analisis 41



dan



Perancangan



Fondasi-I



ngan kedalamannya, dapat diperkirakan kuat geser tanah ini bertam bah, jika kedalaman bertambah, yaitu dengan menggunakan korelasi antara rasio antara kuat geser undrained (c1) dan tekanan overburden efektif dengan indeks plastisitas (PI) menurut Skempton ( 1 957): culpa' = 0, 1 1 + 0,0037(PI) . •



Tanah 3 :



LL = 38% dan PI = 25%, maka PL = (3 8 - 25)% = 1 3 %. Dari nilai-nilai LL dan PI, menurut Tabel 1.3 atau Gambar 1.11 maka tanah termasuk lempung anorganik berplastisitas rendah (CL). Nilai kadar air di lapangan wN = 2 1 %, maka tanah masih dalam daerah plastis. Dari angka pori e = 0,56 (kolom 3), maka tanah dalam kondisi j enuh, karena w = 0,56/2,65 = 2 1 % = WN, atau dapat pula dihitung S = wGsle = 0,2 1 x 2,65/0 ,56 = 1 (tanah kondisi jenuh) . •



Tanah 4:



PI = LL - PL = (62 - 32)% = 30 %. Jika PI = 30% dan LL = 62% diplot pada Tabel 1.3 atau Gambar 1.11, maka akan j atuh di dekat batas antara l anau kompresibilitas tinggi (MH) dan lempung pla stisitas tinggi (CH) . Untuk perancangan fondasi, maka perlu dilakukan uj i konsolidasi.



1.2 BATUAN Batuan, dalam kondisi alam, terbentuk dari butiran-butiran yang terikat oleh kohesi yang kuat. Tiga kelompok batuan yang terdapat di kulit bumi, adalah: batuan igneous, batuan sedimen, dan batuan meta morf. Batuan igneous merupakan batuan primer yang terbentuk dari pembekuan magma, atau dari rekristalisasi dari batuan lama oleh panas dan tekanan yang sangat tinggi sehingga membuatnya menjadi cair dan kemudian membeku kembali. Batuan sedimen merupakan batuan yang dihasilkan dari pengendapan sisa-sisa tumbuh-tumbuhan dan binatang, dan dari material-material yang terbentuk oleh pem busukan secara fisik maupun kimia dari batuan-batuan asalnya. Batu-



42 Batuan



BAB 1-SJfat-sifat Tanah dan



an metamorf merupakan batuan igneous atau batuan sedimen yang telah berubah sifatnya oleh akibat tekanan yang tinggi atau oleh akibat lain yang berlangsung secara kimia maupun fisik. 1 .2.1 Sifat-sifat Teknis Batuan Sifat-sifat teknis batuan, dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut : (1) Struktur dan tekstur (texture) . Struktur batu dapat berupa batuan massif, padat, dan berpori (banyak mengandung pori). Tekstur batuan digambarkan sebagai batuan berbutir kasar dan berbutir halus. (2) Kandungan mineral. Batu terbentuk dari satu atau beberapa ma cam mineral-mineral yang masing-masing mempunyai perbedaan dalam hal kekuatan dan kekerasannya. M ineral-mineral dapat menj adikan batuan menjadi lebih kuat atau mudah pecah dalam hal menahan geseran atau momen lentur. (3) Sambungan Ooint), bidang lapisan (bedding plane), dan folia tion. Sambungan-sambungan yang terdapat pada hampir semua tipe batuan mungkin terbuka dan nampak oleh mata, atau tertutup dan tidak dapat dilihat dengan jelas. Bidang lapisan adalah batas antara lapisan-lapisan batuan sedimen. Foliation adalah karak teristik beberapa batuan metamorf yang struktur mineralnya ter susun dalam pelat-pelat yang sejaj ar. Ketiga macam bentuk bentuk di atas mengurangi kekuatan batuan. (4) Kondisi cuaca. Mineral-mineral pembentuk batuan dapat berubah bentuknya oleh pengaruh cuaca, baik oleh reaksi kimia ataupun fisik. Zona yang dipengaruhi perubahan cuaca mungkin di dekat permukaan atau sampai pada kedalaman tertentu yang kadang kadang tertutup oleh pembentukan batuan yang lain. (5) Sedimentasi atau rekatan. Kumpulan mineral dapat mempunyai rekatan yang lemah atau kuat pada sembarang tipe batuan. Bah kan dapat terjadi batuan masif yang keras dapat mempunyai kohesi yang kecil atau mempunyai rekatan yang lemah di antara butirannya. Ana/isis 43



dan



Perancangan



Fondasi-I



Sifat-sifat teknis hatuan, secara umum, adalah sehagai herikut: •



Batuan igneous (granit, basalt, dan lain-lain):



(1)



Mempunyai karakteristik material yang haik, keras, padat dan herkualitas haik hila digunakan sehagai material hangunan. (2) Kapasitas dukung tinggi, sehingga sangat haik untuk mendukung fondasi hangunan. •



Batuan metamorf (gneiss, schist, marble, dan lain-l ain) :



( 1 ) Merupakan material yang keras dan kuat, dan hampir tidak ter pengaruh oleh peruhahan cuaca. (2) Kuat geser tergantung dari samhungan-samhungan, lapisan-lapis an dan patahan dalam hatuannya. (3) Mengandung lapisan-lapisan lemah di antara lapisan-lapisan yang keras. •



Batuan sedimen (batu kapur, batu pasir, dan serpih ) :



a) Batu kapur



( 1)



Kekuatan hatu kapur hervariasi dari lunak sampai keras, tergan tung dari macamnya. Kuat gesemya tergantung dari tekstur hatu annya. Batuan kapur yang herpori hanyak mempunyai kuat geser yang rendah. Sehaliknya, hatuan yang padat mempunyai kuat geser yang tinggi. (2) Butiran-hutiran hatu kapur hiasanya terekat hersama-sama de ngan material lempung dan kekuatan rekatan herkurang hila ter kena pengaruh air. (3) Batu kapur umumnya mengandung retakan, luhang-luhang mung kin kosong atau dapat terisi oleh tanah herhutir halus. (4) Batu kapur dapat mengandung lapisan tipis hatu pasir. Lapisan ini lehih mudah meloloskan air dan kadang-kadang lehih lemah daripada hatu kapumya. b) Batu pasir



(1 ) Kekuatan hatu pasir hergantung pada deraj at rekatan dan tipe material rekatnya. 44



BAB 1-Sifat-sifat Tanah dan Batuan



(2) Mempunyai daya tahan kekuatannya.



yang



umumnya proporsional dengan



(3) Sambungan-sambungan umumnya berj arak agak besar. c) Serpih



( 1 ) Kekuatan serpih bervariasi. Serpih lunak dapat tergaruk dengan pemukul atau dapat digali dengan alat berat tanpa menggunakan bahan peledak. Sedang serpih yang keras harus digali dengan menggunakan bahan peledak. (2) Serpih mempunyai struktur berlapis dengan j arak dekat dan cenderung sangat mudah terpisah di sepanjang bidang lapisannya. Ketika basah, kuat geser pada batas lapisannya sangat rendah. (3) Serpih sering menjadi lunak atau menj adi lempung atau lanau tidak padat sesudah terendam air dalam beberapa hari. Contoh tanah harus diuj i sesudah pergantian dari keadaan terendam ke kering. 1.2.2 Kapasitas Dukung Pada pekerj aan fondasi, material batuan merupakan lapisan pen dukung yang baik, dan dapat mendukung beban yang besar bila di bawahnya tidak terletak lapisan tanah lunak. Bila lapisan batuan sa ngat tebal, namun beban sangat besar, masih dibutuhkan pemeriksaan adanya retakan-retakan, patahan, dan kemiringannya. Untuk lapisan batuan yang terbentuk dari bongkahan-bongkahan batu besar yang tidak beraturan, maka dibutuhkan penyelidikan yang teliti, bila di atas nya akan diletakkan fondasi dengan beban yang besar. Karena, bila terdapat lapisan tanah lunak, bongkahan batu dapat terguling, sehing ga membahayakan bangunan. Bongkahan batu yang berada dalam lapisan lunak akan menyulitkan pemancangan tiang, dan dapat menye babkan masalah pada tahanan ujung tiang. Kapasitas dukung batuan ditentukan dari uj i tekan pada contoh batu yang diperoleh dari penge boran. Contoh batuan harus tidak mengandung retakan atau kerusakan lainnya.



Analisis 45



dan



Perancangan



Fondasi-l



BABII PENYELIDIKAN TANAH



2.1 PENDAHULUAN Penyelidikan tanah di lapangan dibutuhkan untuk data peran cangan fondasi bangunan-bangunan, seperti: bangunan gedung, din cling penahan tanah, bendungan, jalan, dermaga, dan lain-lain. Ber gantung pacta maksud dan tujuannya, penyelidikan dapat dilakukan dengan cara-cara menggali fubang uji (test-pit), pengeboran, dan uj i secara Jangsung di lapangan (in-situ test) . Dari data yang diperoleh, sifat-sifat teknis tanah dipelajari, kemudian digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam menganalisis kapasitas dukung dan penurunan. Ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari besamya beban bangunan, tingkat keamanan yang diinginkan, kondisi lapisan tanah, dan biaya yang tersedia untuk penyelidikan. Oleh karena itu, untuk bangunan-bangunan sederhana atau ringan, kadang-kadang tidak dibutuhkan penyelidikan tanah, karena kondi si tanahnya dapat diketahui berdasarkan pengalaman setempat. Tuj uan penyelidikan tanah, antara lain: 1) Menentukan sifat-sifat tanah yang terkait dengan perancangan struktur yang akan dibangun di atasnya. 2) Menentukan kapasitas dukung tanah menurut tipe fondasi yang dipilih. 3) Menentukan tipe dan kedalaman fondasi. 4) Untuk mengetahui posisi muka air tanah. 5) Untuk memprediksi besamya penunman. 6) Menentukan besamya tekanan tanah terhadap dinding penahan tanah atau pangkal jembatan (abutment) . 46 Tanah



BAB If - Penye!idikan



7) Menyelidiki keamanan suatu struktur hila penyelidikan dilakukan pada bangunan yang telah ada sebelumnya. 8) Pada proyek jalan raya dan irigasi, penyelidikan tanah berguna untuk menentukan letak-letak saluran, gorong-gorong, penentuan lokasi dan macam bahan timbunan.



2.2 CARA PENYELIDIKAN Informasi kondisi tanah dasar fondasi, dapat diperoleh dengan cara menggali lubang secara langsung di permukaan tanah yang disebut lubang uji (test-pit), maupun dengan cara pengeboran tanah. Penyelidikan mendetail dengan pengeboran tanah yang diikuti dengan pengujian-penguj ian di laboratorium dan atau di lapangan, selalu dila kukan untuk penyelidikan tanah pada proyek-proyek besar, seperti : gedung bertingkat tinggi, jembatan, bendungan, bangunanbangunan industri, dan lain-lainnya. Penyelidikan tanah untuk perancangan fondasi terdiri dari beberapa tahap, yaitu: 1 ) Pengeboran atau penggalian lubang uji 2) Pengambilan contoh tanah (sampling) 3) Penguj ian contoh tanah di laboratorium atau di lapangan. 4) Analisis hasil-hasil uj i tanah untuk perancangan kapasitas dukung. Bergantung pada tingkat ketelitian yang dikehendaki, pengam bilan contoh tanah dilakukan pada setiap j arak kedalaman sekitar 0,75 - 3 meter dengan cara menekan tabung contoh tanah (sampler) secara hati-hati (terutama untuk contoh tak terganggu) yang dipasang pada uj ung bawah batang bor. Pada waktu pengeboran dilakukan, contoh tanah dapat diperiksa di dalam pipa bor yang ditarik ke luar. Jika pada tahap ini ditemui perubahan jenis tanah, kedalaman perubahan j enis tanah dan kedalamannya dicatat, dan kemudian, contoh tanah tam bahan diambil. Pada lapisan-lapisan yang dianggap penting untuk diketahui karakteristik tanahnya, kadang-kadang pengambilan contoh Analisis dan Perancangan Fondasi



-



I



47



kontinu (continuous sampling) diperlukan. Bila pengeboran dilakukan pada lapisan batuan, contoh inti batu (rock core) diambil dengan alat bor putar (rotary dril[) . Kedalaman muka air tanah harus diperiksa dengan teliti, teru tama untuk galian fondasi yang luas dan dalam. Kesalahan data muka air tanah dapat mempersulit pelaksanaan pembangunan fondasi, dan dapat mengakibatkan kesalahan analisis stabilitasnya.



2.3 ALAT-ALAT PENYELIDIKAN TANAH Data basil penyelidikan tanah dapat memberikan gambaran tentang kondisi-kondisi lapisan dan sifat-sifat fisik tanah dalam arah vertikal . Berdasarkan data ini , perancang dituntut untuk menggambar profil lapisan tanah dengan cara interpolasi data dari tiap-tiap lapisan yang mengandung material-material yang secara pendekatan mem punyai sifat-sifat yang sama. Beberapa cara penyelidikan yang ber guna untuk mengetahui kondisi lapisan tanah dan sifat-sifat teknisnya akan disampaikan berikut ini. (a) Lu bang-uji (Testpit)



Cara ini berguna untuk mengetahui kondisi lapisan tanah dengan teliti. Lagi pula, hila perlu dapat mengambil contoh tanah tak terganggu (undisturbed sample) pada lapisan-lapisan yang dikehen daki. Penyelidikan dilakukan dengan cara menggali tanah permukaan secara langsung. Ukuran lubang paling tidak sekitar 0,6 m x I ,25 m, yaitu untuk memungkinkan orang menggali di dalamnya. Kedalaman galian dapat bervariasi bergantung pada kondisi tanah, sedemikian hingga informasi dari kondisi lapisan tanah cukup mewakili. Cara ini menguntungkan, karena selain memungkinkan untuk identifikasi tanah secara langsung, dapat pula mengetahui dengan jelas kepadatan dan kondisi air tanah di lapangan. Pada tanah pasir yang terendam air, pekerjaan pembuatan lu48 Tanah



BAB 11 - Penye/idikan



bang uji akan banyak mengalami kesulitan, karena tebing galian sering longsor. Untuk pekerjaan-pekerj aan penimbunan tanah, cara lubang uji sangat berguna untuk mengetahui angka pori dan kondisi lapisan tanah jelek yang mungkin ditemui pada lokasi pengambilan tanah urug (borrow-area). Kecuali itu, cara ini juga sangat berguna pada penye lidikan tanah untuk fondasi bangunan yang ringan, seperti: bangunan gedung, tangki, dinding penahan tanah dan fondasi jalan raya. Perlu diperhatikan, bahwa lubang uji harus tidak dibuat pada tempat-tempat dinding atau kolom akan diletakkan . Karena, jika kedalaman lubang uji lebih dalam dari kedalaman dasar fondasi, maka tanah urug yang ditimbunkan untuk mencapai elevasi kedalaman tanah dasar fondasi yang dibutuhkan, dapat mengurangi kekuatan tanah dasar galian. Karena itu, letak lubang uji sebaiknya dipilih di dekat titik-titik yang dipertimbangkan penting. (b) Bor Tangan uger)



(Hand A



Cara ini termasuk murah dan sederhana dalam pembuatan lubang di dalam tanah dengan menggunakan alat bor. Alat bor seperti pada Gambar 2.1a, hanya dapat digunakan bila tanah mempunyai kohesi yang cukup, sehingga lubang bor dapat tetap stabil di sepan j ang lubangnya. Alat ini tidak dapat digunakan pada pasir yang teren dam air. Penetrasi mata bor terbatas pada kekuatan tangan yang me mutamya. Oleh sebab itu, tanah harus tidak mengandung batu atau lapisan tanah keras lainnya. Bor tangan dapat menembus sampai 1 0 m, tapi umumnya kedalaman bor maksimum 6 sampai 8 m. Alat ini sering digunakan dalam penyelidikan tanah untuk proyek-proyek jalan raya, jalan kereta api dan lapangan terbang, di mana kedalaman lu bang yang dibutuhkan pada j alan raya hanya berkisar pada kedalaman 4 m. Untuk pembuatan lubang yang lebih dalam pada tanah kohesif, bor ulir dapat digunakan (Gambar 2.lb).



Analisis 49



dan



Perancangan



Fondasi



-



I



(c ) Bor Cuci ( Wash Boring)



Pada cara ini, pengeboran tanah dilakukan dengan cara me nyemprotkan air sambil memutar-mutar pipa selubung (casing) untuk memudahkan penetrasi ujung mata bor (Gambar 2.2). Tanah yang diambil berupa contoh terganggu (disturbed) yang terangkut ke luar bersama aliran air. Tanah-tanah yang keluar dari lubang bor diiden tifikasi secara kasar. Pengambilan contoh tanah dilakukan secara ke ring dengan mengganti ujung mata bor dengan tabung contoh. Cara ini tidak mengganggu tanah di bawah mata bor. Oleh karena itu, contoh tanah yang diambil memungkinkan dalam kondisi tak terganggu (un disturbed sample) . Metode bor cuci tidak dapat digunakan j ika tanah mengandung batu-batu besar.



(a)



Gambar 2.1



(b)



Bor tangan.



(a) Mata bor tangan untuk tanah tanah kohesif (b) Bor ulir. (d) Penyelidikan dengan Pencucian ( Wash Pro bing)



Wash probing digunakan untuk mengetahui kedalaman perte muan antara tanah lunak dan tanah keras atau padat. Caranya, air yang bertekanan tinggi disemprotkan melalui pipa yang digerak-gerakkan 50



BAB If - Penyelidikan Tanah



ke atas dan bawah pada lubang yang tak dil indungi pipa (Gambar 2.3). Cara ini dilakukan untuk penyelidikan tanah di pelabuhan dan penentuan lapisan tanah di bawah dasar sungai, yang dimaksudkan untuk menentukan kedalaman pasir atau lanau yang terletak di atas lapisan keras atau batu. Hal tersebut terutama digunakan dalam peker jaan pemancangan dan pengerukan.



Pomp a penyemprot air



Pip a diputar-putar



- Pipa penyemprot air



Mata bor diganti dengan tabung contoh ketika pengambilan bend a uji



Gambar 2.2



(e) Bor Drill)



Putar



Pengujian dengan cara bor cuci.



(Rotary



Penyelidikan tanah dengan menggunakan bor putar atau bor mesin (Gambar 2.4a) dapat dilakukan pada semua j enis tanah. Alat bor putar yang digerakkan dengan mesin dapat menembus lapisan tanah keras atau batu sampai kedalaman lebih dari 60 m. Alat ini dapat digunakan pada lapisan tanah keras, batu, tanah lempung dan bahkan pada tanah pasir. Analisis 51



dan



Perancangan



Fondasi



-



I



Pengerek



P i p a digerak-gerakkan !ke ata s da n bawah



Gambar 2.3



Penyelidikan dengan cara pencucian tanah.



Pengeboran inti dilakukan j ika pengeboran menembus lapisan batu, dan hila pada penyelidikannya diinginkan untuk memperoleh contoh inti kontinu (continuous core sample). Putaran batang bor me nekan ujung mata bor. Tabung inti luar berputar bersama-sama batang bor, dan menekan ke lapisan keras atau batu di bawahnya. Mata bor dipasang pada ujung alat bomya. Putaran mata bor membentuk gems an yang berbentuk cincin. Contoh inti batu masuk ke bagian tengah mata bor dan sekaligus masuk ke tabung inti dalam, yang dibuat tidak ikut berputar. Selama pengeboran, air disirkulasikan lewat batang bor yang berlubang. Contoh bentuk mata bor dari tipe double-tube core barrel, ditunjukkan dalam Gambar 2.4b.



52



BAB 11 - Penye/idikan Tanah



Kabel



Silinder penggerak



Saluran air Tabung luar



Penggerak



Tabung dalam



Kerekan



, _



[



_



Pipa luar Pipa bor



..



_. rl



-- ·



I



Pengang�at lntl



Gallan penampung air



, Mala bor



Pemotong lntl (b )



(a)



Gambar 2.4



Alat bor putar (rotaty drilling rig) (dari Hvorslev, 1 948). (a) Skema alat bor putar (b) Double-tube core barrel.



Pengeboran dapat dilakukan dengan tanpa menggunakan pipa selubung (casing). Jika lubang cenderung akan longsor, dilakukan pe ngeboran dengan memasukkan ke dalam lubang bor suatu cairan ken tal dari bahan lempung vulkanik tiksotropik dan air. Cairan ini ber fungsi menahan sisi lubang bor dan menutup pori-pori tanah yang lolos air di sekeliling lubang bor.



Analisis dan Perancangan Fondasi - I



53



2.4. ALAT-ALAT PENGAMBILAN CONTOH TANAH Macam-macam contoh tanah yang harus diperoleh dari penge boran bergantung pada maksud penyelidikannya. Untuk identifikasi serta penentuan sifat-sifat teknis tanah, dibutuhkan contoh tanah yang mewakili. Dari sini, kemudian ditentukan nilai-nilai kuat geser, batas batas Atterberg, berat volume, kandungan karbonat, dan kandungan material organiknya. Contoh tanah diambil dari pengeboran dengan cara memasang tabung contoh (sampler) pada uj ung pipa bor di kedalaman yang berbeda-beda. Pada contoh tanah yang tidak rusak susunan tanahnya atau sedikit sekali derajat ketergangguannya, maka contoh tersebut disebut contoh tak terganggu (undisturbed sample) . Karakteristik te gangan-regangan tanah harus diambil dari contoh tanah tak terganggu. Dalam praktek, sangat sulit diperoleh contoh tanah yang benar benar tak terganggu, walaupun penanganan contohnya sudah sangat hati-hati. Gangguan contoh ini sering mempengaruhi hasil-hasil pe nguj ian laboratorium. Penyebab ganggguan contoh tanah yang diambil dengan cara pengeboran, antara lain: ( 1) (2) (3) (4)



Perubahan kondisi tegangan dari tempat asal. Perubahan kadar air tanah dan angka pori. Gangguan susunan butir tanah. Perubahan kandungan bahan kimia.



Hvorslev ( 1 948) menyarankan da1am pengambilan contoh ta nah, yang terbaik adalah dengan cara menekan tabung dengan tidak memuku1nya ke dalam tanah. Se1ain itu, dimensi tabung contoh harus sedemikian hingga rasio area (Ca) direduksi sampai minimum. Da1am hal ini, Ca dinyatakan dalam persamaan: D D ( w ) 2 - ( e ) 2 X 1 00% (2. 1 ) D 2 ( e) dengan Dw dan De ada1ah diameter-diameter yang ditunjukkan dalam Ca



=



54 Tanah



BAB If - Penyelidikan



Gambar 2.5. Jika Ca membesar, semakin besar pula tahanan penetrasi dari tabung contoh, yang dengan demikian semakin besar pula resiko kerusakan contoh tanah. Umumnya, Ca dibatasi sampai 1 0%. ( a)



�� o, � l



(b)



[



-



o,-j



--



Gambar 2.5



O -s



Rasio area tabung contoh.



Untuk memperkecil gesekan antara tanah dengan dinding bagian dalam tabung, supaya deraj at gangguan contohnya kecil, ujung tabung agak dibengkokkan ke dalam atau dilengkapi dengan alat pemotong yang diameter dalamnya lebih kecil dari diameter dalam tabung contoh (Gambar 2.5a) . Namun, hal ini juga menyebabkan akibat sampingan yang berupa pengembangan contoh setelah berada di dalam tabung. Untuk ini, Hvorslev ( 1 949) membatasi derajat pelonggaran contoh tanah di dalam tabung dengan rasio kebebasan dalam (Ci) dengan, Ds - De (2.2) x l OO C' = % De



Nilai optimum Ci bergantung pada diameter tabung contoh, tek nik operasi, dan terutama, kualitas tanahnya. Untuk tabung contoh Analisis dan Perancangan Fondasi - I



ss



pendek, nilai C; adalah antara 0 - 0,5%, dan untuk tabung contoh pan j ang, C; antara 0-1 ,5%. Jika uj ung tabung contoh dilengkapi dengan alat pemotong se perti yang diperlihatkan pacta Gambar 2.5b, rasio kebebasan luar (C1) didefinisikan sebagai: C1 %



==



D -D x "' ' l OO



(2 .3)



D,



Disarankan, untuk tanah tak berkohesi (pasir) C1 = 0, dan untuk tanah berkohesi (lempung), C1 tidak boleh melebihi 2% atau 3%. Untuk klasifikasi dan untuk mempelajari karakteristik kepadat an tanah, contoh terganggu (disturbed sample) dapat digunakan. Prin sip persyaratan contoh terganggu adalah bahwa contoh tersebut harus mewakili kondisi lapisan tanahnya. Hasil penyelidikan dengan bor tangan mewakili kondisi tanah dalam kondisi terganggu. Berbagai macam tabung pengambilan contoh tanah telah dipa kai hingga saat ini, beberapa contohnya antara lain: (a ) Ta bung Contoh Tekan Terbuka (Open Drive Sampler)



Tabung contoh tekan terbuka terdiri dari tabung baja yang di lengkapi dengan alat pemotong pada ujungnya. Batang bor dihubung kan dengan uj ung atas tabung contoh (Gambar 2.6) . Diameter dalam tabung berkisar antara 1 00 sampai 450 mm. Pada saat pengambilan contoh tanah, tabung contoh ditekan secara dinamis atau statis oleh alat penekan. Tabung contoh tipe ini cocok untuk tanah berlempung. Jika digunakan dalam tanah granuler (berbutir lepas), penahan inti (core catcher) yang berfungsi menahan contoh tanah agar tertahan dalam tabung harus digunakan. Akibat pengaruh pekerjaan pengeboran, tanah dasar lubang bor yang berupa lempung atau lanau sensitif, akan terganggu sampai pada kedalaman tertentu. Oleh karena itu, bila tabung tekan terbuka dite kan, bagian atas dari tabung tersebut akan terisi oleh tanah yang telah



56 Tanah



BAB If - Penyelidikan



rusak susunannya. Selain itu, pada waktu tabung diputar untuk memo tong tanah di dalam lubang bor, putaran akan merusakkan susunan tanah pada bagian bawah contoh. Untuk menanggulangi kerusakan ini, lebih baik j ika digunakan tabung contoh berpiston. Kepala



Katup kontrol Karet



Tabung contoh



Gambar 2.6



(b) Ta Berpiston



bung



Tabung contoh tekan terbuka.



Contoh



Tabung contoh berdinding tipis yang cocok digunakan untuk tanah kohesif ini, diperkenalkan oleh Hvorslev ( 1 949). Diameter da lam tabung bervariasi dari 50- 1 00 mm, dan panj angnya bervariasi dari 450 -750 mm. Tabung yang pendek dipakai untuk tabung yang her diameter kecil. Terdapat 2 tipe tabung contoh untuk tabung berdinding tipis, yaitu tabung berpiston mengapung dalf tabung berpiston tetap. Tabung contoh berpiston cocok digunakan untuk tanah-tanah yang sensitif terhadap gangguan, seperti lempung lunak dan lempung plastis. Kecuali itu, dapat pula digunakan dalam pengambilan contoh tanah pada lubang uj i dan pengambilan contoh pada lubang bor yang dangkal.



Analisis



57



dan



Perancangan



Fondasi



-



I



(b. I) Tabung contoh berpiston mengapung (floating piston) Alat ini terdiri dari tabung baja tipis yang kadang-kadang di lengkapi dengan alat pemotong pada ujungnya (Gambar 2.7a). Ta bung contoh dilengkapi dengan piston yang tergantung oleh sebuah kabel. Pada waktu tabung dimasukkan ke dalam lubang bor hingga menyentuh dasar lubang, posisi piston mula-mula terletak pada ujung bawah tabung, agar tanah tidak masuk ke dalamnya. Setelah tabung dan piston menyentuh tanah dasar, tabung contoh ditekan ke bawah sedang piston tetap di tempatnya. Untuk pengambilan contoh, tabung hams sedikit diputar (atau alat pemotong tambahan harus dipasang pada ujungnya). Gesekan antara contoh tanah dan dinding tabung membuat contoh tanah tetap tinggal di dalam tabungnya. Pada waktu tabung contoh ditarik ke luar dan dilepas dari tangkai bor, kedua ujung tabung contoh tanah yang telah berisi tanah tidak terganggu ditutup dengan lilin, dan dibawa ke laboratorium.



(b.2) Tabung contoh berpiston tetap (fixedp iston) Pada tabung contoh berpiston tetap (Gambar 2.7b), piston dapat diletakkan pada posisinya oleh sebuah batang baja yang meman jang sampai permukaan tanah. Pengambilan contoh tanah dipilih pada kedalaman tertentu, di mana diperkirakan tanahnya tidak terganggu oleh operasi pengeboran. Saat pengambilan contoh tanah, piston dita han pada posisinya dan tabung ditekan ke bawah. Dengan cara ini, jika tanahnya lunak, tabung dapat ditekan ke bawah sampai kedalaman yang diinginkan dengan tanpa memperdalam pengeboran. (c) Tabung Contoh Belah (Split Barrel Sampler) Tabung contoh terdiri dari tabung yang dapat dibelah menjadi dua bagian atau dipisahkan satu sama lain pada waktu mengeluarkan contoh tanah (Gambar 2.8). Secara keseluruhan, bagian-bagian ta bung contoh tanah dari bawah ke atas terdiri dari: bagian pemotong pada ujung bawah, tabung yang dapat dibelah, tabung penghubung



58 Tanah



BAB 11 - Penyelidikan



dan bagian kepala tabung. Untuk menahan contoh tanah tetap di tem patnya, pada bagian atas alat pemotong diberi katup penutup. Salah satu dari jenis tabung contoh ini, digunakan untuk pengujian penetrasi standar (SPT).



Kabel ke permukaan tanah



Batang penekan piston



Tabung penghubung tabung Piston Tabung contoh



(b)



(a) Gamhar 2.7



(a) Tabung contoh berp iston men gapung (b) Tabung contoh berp iston tetap.



2.5 PENANGANAN CONTOH TANAH Hal penting yang perlu diperhatikan dalam penanganan contoh tanah adalah bahwa setelah tabung contoh tanah diambil dari lubang bor, ujung-ujungnya hams dibersihkan dan ditutup lilin. Maksudnya adalah agar contoh tanah tidak berubah kadar aimya, dan juga untuk Analisis dan Perancangan Fondasi



-



I



59



menahan gangguan contoh tanah yang mungkin timbul dalam perja lanan ke laboratorium. Selain itu, pada tabung contoh tanah ditempel kan label yang berisi tanggal, lokasi pengujian, nomor lubang bor, dan kedalaman contoh. Ujung atas dan bawah tabung contoh hams ditan dai dengan benar, sehingga pada pengujian di laboratorium akan dike tahui ke arah mana contoh tanah akan dikeluarkan dari dalam tabung contoh. Contoh tanah lempung sensitif hams dijaga dengan baik pada waktu diangkut ke laboratorium. terutama jangan sampai terjadi getar an yang besar yang dapat merusakkan contoh tanah.



Tabung dapat dibelah



Gambar 2.8



Tabung contoh belah.



2.6 LAPORAN HASIL PENGEBORAN Laporan hasil pengeboran tanah hams dibuat jelas dan tepat. Pengawas lapangan yang menangani pekerjaan selain hams selalu mencatat hal-hal kecil yang berkaitan dengan pelaksanaan pekerjaan, seperti: pergantian alat dan tipenya, kedalaman lubang pada waktu penggantian alat, metode penahanan lubang bor agar tetap stabil atau penahan tebing lubang uji. Sesudah contoh tanah diuji di laboratori um, ditentukan klasifikasinya. Catatan lapangan bersama dengan hasil pengujian laboratorium tersebut dirangkum sedemikian hingga batas batas antara material yang berbeda diplot pada elevasi yang benar, menumt skala vertikal yang ditentukan. Semua hasil-hasil pengeboran dicatat dalam laporan hasil pe ngeboran (atau disebut boring log), yang berisi antara lain: 60 Tanah



BAB If - Penye!idikan



( 1) Kedalaman lapisan tanah. (2) Elevasi permukaan titik bor, lapisan tanah dan muka air tanah. (3) Simbol jenis tanah secara gratis. (4) Deskripsi tanah. (5) Posisi dan kedalaman pengambilan contoh. Disebutkan kondisi contoh terganggu atau tak terganggu. (6) Nama proyek, lokasi, tanggal, dan nama penanggung jawab pe kerjaan pengeboran. Dalam penggambaran profil lapisan tanah, lapisan tanah disaji kan dalam bentuk simbol-simbol yang digambar secara vertikal. Gam bar 2.9 menyajikan contoh simbol-simbol tersebut. Kebanyakan tanah terdiri dari beberapa campuran dari jenis tanah-tanah tertentu, seperti lempung berpasir, lanau berpasir, kerikil berlanau, dan sebagainya. Dalam kondisi ini, simbol-simbol dapat dikombinasikan, dengan kan dungan tanah yang dominan digambar lebih banyak atau lebih tebal.



2.7 PENYELIDIKAN



TANAH DJ LAPANGAN



Jenis-jenis tanah tertentu sangat mudah sekali terganggu oleh pengaruh pengambilan contohnya di dalam tanah. Untuk menang gulangi hal tersebut, sering dilakukan beberapa pengujian di lapangan secara langsung. Pengujian-pengujian tersebut, antara lain:



(I) Uji penetrasi standar atau uji SPT (Standard Penetration Test). (2) Uji penetrasi kerucut statis (static cone penetration test) atau uji sondir. (3) Uji beban pelat (plate load test). (4) Uji geser kipas atau geser baling-baling (vane shear test). (5) Uji pressuremeter dan lain-lain Pengujian di lapangan sangat berguna untuk mengetahui karak teristik tanah dalam mendukung beban fondasi dengan tidak dipenga-



Ana/isis dan Perancangan Fondasi 61



-



I



ruhi oleh kerusakan contoh tanah akibat operasi pengeboran dan pena nganan contoh. Khususnya, berguna untuk menyelidiki tanah lempung sensitif, lanau, dan tanah pasir tidak padat.



Permukaan tanah



Kerikil



Pasir haius



Pasir kasar



Lempung lunak



Lempung kaku



Lempung berpasir



Gambar 2.9



Batuan dasar



Kerikil dan batu



Lanau



Lanau berlempung



Gambut



Contoh pen ggambaran simbol-simboljenis tanah.



Perlu diperhatikan bahwa hasil-hasil uji geser kipas dan uji penetrasi (sondir), hanya memberikan informasi kuat geser (kekuatan) atau kepadatan tanah saja. Oleh karena itu, pengujianpengujian ter sebut seharusnya tidak digunakan sebagai pengganti pengeboran, namun hanya sebagai pelengkap data hasil penyelidikan. Sesuatu yang tidak dapat diidentifikasi oleh pengujian tersebut adalah mengenai je nis tanah yang ditembusnya secara pasti, atau perbedaan jenis tanah nya. Sebagai contoh, pengujian tidak dapat memberikan informasi mengenai tanah yang diuji apakah tanah organik atau lempung lunak, atau tanah berupa pasir tak padat atau lempung kaku, karena yang diketahui hanya tahanan penetrasi atau kuat gesernya saja. Demikian pula, hasil-hasil pengujian tidak dapat memberikan informasi menge-



62



BAB If - Penyelidikan Tanah



nai kondisi air tanah. Untuk itu, kekurangan-kekurangan datanya dapat dilengkapi dengan mengadakan pengeboran tanah. 2.7.1 Uji Penetrasi Standar (SPT) Uji penetrasi standar dilakukan karena sulitnya memperoleh contoh tanah tak terganggu pada tanah granuler. Pada pengujian ini, sifat-sifat tanah pasir ditentukan dari pengukuran kerapatan relatif secara langsung di lapangan. Pengujian untuk mengetahui nilai kerapatan relatif yang sering digunakan adalah uji penetrasi standar atau disebut uji SPT (Standar Penetration Test). Prosedur uji SPT tercantum dalam ASTM D 1 586. a) Prosedur uji SPT Sewaktu melakukan pengeboran inti, jika kedalaman penge boran telah mencapai lapisan tanah yang akan diuji, mata bor dilepas dan diganti dengan alat yang disebut tabung belah standar (standard split barrel sampler) (Gambar 2.1 0a). Setelah tabung ini dipasang, bersama-sama dengan pipa bor, alat diturunkan sampai ujungnya menumpu lapisan tanah dasar, dan kemudian dipukul dari atas. Pukul an diberikan oleh alat pemukul yang beratnya 63,5 kg ( 1 40 pon), yang ditarik naik turun dengan tinggi jatuh 76,2 cm (30") (Gambar 2.10c). Nilai N-SPT diperoleh dengan cara, sebagai berikut: Tahap pertama, tabung belah standar dipukul hingga sedalam 1 5 cm (6"). Kemudian dilanjutkan dengan pemukulan tahap kedua se dalam 30,48 cm ( 1 2"). Jumlah pukulan pada tahap kedua ini, yaitu jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk penetrasi tabung belah stan dar sedalam 30,48 cm, didefinisikan sebagai nilai-N. Pengujian yang lebih baik dilakukan dengan menghitung pukulan pada tiap-tiap penembusan sedalam 7,62 cm (3") atau setiap 1 5 cm (6") Dengan cara ini, kedalaman sembarang jenis tanah di dasar lubang bor dapat ditaksir, dan elevasi di mana gangguan terjadi dalam usaha menembus lapisan yang keras seperti batu, dapat dicatat. Ana!isis dan Perancangan Fondasi - I 63



Dalam kasus-kasus yang umum, uji SPT dilakukan setiap pene trasi bor 1 ,5 2 m atau paling sedikit pada tiap-tiap pergantian jenis lapisan tanah di sepanjang kedalaman lubang bomya. Untuk fondasi dangkal interval pengujian dapat lebih rapat lagi. Uji SPT dapat dihentikan jika jumlah pukulan melebihi 50 kali sebelum penetrasi 30 cm tercapai, namun nilai penetrasinya tetap dicatat. Jika uji SPT dilakukan di bawah muka air tanah, maka hams dilakukan dengan hati-hati, karena air tanah yang masuk ke dalam ta bung cenderung melonggarkan pasir akibat tekanan rembesan ke atas. Untuk ini, untuk menyamakan kedudukan muka air yang sama antara di dalam dan di luar lubang bor (agar tekanan rembesan kecil), maka di dalam lubang bisa dimasukkan air. Untuk tanah berbatu, tabung belah standar yang terbuka yang digunakan berbentuk tertutup dan meruncing 30° pada ujungnya (Gambar 2.10b). Telah dilaporkan bahwa pada umumnya nilai N yang diperoleh oleh kedua tipe alat ini mendekati sama, untuk jenis tanah dan kerapatan relatif tanah yang sama. Pada perancangan fondasi, nilai N dapat dipakai sebagai indi kasi kemungkinan model keruntuhan fondasi yang akan terjadi (Ter zaghi dan Peck, 1 948). Kondisi keruntuhan geser lokal (local shear failure) dapat dianggap terjadi, hila nilai N < 5, dan keruntuhan geser umum (general shear failure) terjadi pada nilai N > 30. Untuk nilai -



N



antara 5 dan 30, interpolasi linier dari koefisien kapasitas dulung tanah No Nq, Nr dapat dilakukan. Bila nilai-nilai kerapatan relatif (Dr) dike tahui, nilai N dapat didekati dengan persamaan (Meyerhof, 1 957): (2.4) dengan,



Dr



Po



kerapatan relatif tekanan vertikal akibat beban tanah efektif pada keda laman tanah yang ditinjau, atau tekanan overburden efektif.



64 BAB If - Penye/idikan Tanah



Hubungan nilai N dengan kerapatan relatif (Dr) yang diusulkan oleh Terzaghi dan Peck (1948), untuk tanah pasir, disajikan dalam Tabel 2.1 . Tabel 2.1



H ubunganN den gan kerapatan relati f (Dr) tanah pasir ( Te rzaghi dan Peck, 1 94 8) NilaiN Kerapatan relatif (Dr) 50



Sangat tidak padat Tidak padat Kepadatan sedang Padat



Untuk tanah lempung jenuh, Terzaghi dan Peck (1948) mem berikan hubungan N secara kasar dengan kuat tekan-bebas, seperti yang diperlihatkan dalam Tabel 2.2. Kuat tekan-bebas (qu) diperoleh dari uj1 tekan-bebas, dengan Cu = 0,5qu dan

30



>400



b) Efisiensi energi pemukul Dalam praktek, terdapat 3 tipe pemukul untuk uji SPT:



1) Pemukul donat (donut hammer) (Gambar 2.1 1 a) 2) Pemukul aman (safety hammer) (Gambar 2.1lb) 3) Pemukul otomatis (automatic hammer) (Gambar 2.1 1 c). Hasil uji SPT sangat bergantung pada tipe alat yang digunakan dan pengalaman operator yang melakukan pengujian. Suatu hal yang penting supaya data yang diperoleh baik, adalah dengan memperhatikan efisiensi energi dari sistem. Dalam praktek, terdapat beberapa tipe pemukul, hampir tidak ada yang efisiensinya 100%. Secara teoritis, energi jatuh bebas dari sistem pemukul dan tinggi jatuh yang diberikan adalah 48 kg-m (350 ft-lb), tapi ternyata energi sebenarnya lebih kecil dari nilai tersebut akibat dari gesekan dan eksentrisitas, yang nilainya bergantung pada tipe pemukulnya. Pada



66



BAB If - Penyelidikan Tanah



saat ini, banyak digunakan alat pengerek naik-turun pemukul secara otomatis, karena hasilnya lebih mendekati kenyataan. (a)



Dengan tabung pelurus



Tabung belah



(b)



Tanpa tabung pelurus



Pemberat kg



63,5



Pipa pelurus



Batang bor Permukaan tanah



Tabung belah standar dan uji S PT. (a) Tabung standar. (b) Ta bung SPT untuk tanah berbatu. (c) Uji SPT se cara manual (dari Kovacs et al. 1 9 8 1 ) Gambar 2.1 0



Analisis dan Perancangan Fondasi 67



-



I



.



Rasia antara energi yang terkirim lewat batang bar dengan energi hila pemukul jatuh bebas, didefinisikan sebagai efisiensi energi pemukul. Besamya efisiensi energi bergantung pada: batang penghantar, panjang batang bar, dan diameter bar diberikan aleh Skemptan ( 1 986) dan Kulhawy dan Mayne ( 1 990). Kabel untuk menaik-turunkan pemukul



t



Lubang udara



Sili nder penghantar



Pemukul



Tabung pemukul



63.5



Mekanisme otomatik



kg



Landasan Batang bor ke tabung SPT



Batang bor ke tabung SPT



(b) Gambar 2.11



(c)



(a) Pemukul d onat (b) Pemukul aman (c) Pemukul otomat is (Coduto, 200 1 ).



Skemptan ( 1 983) meneliti pengaruh dari prasedur pengujian SPT terhadap nilai N-SPT yang diperaleh. Disimpulkan bahwa N-SPT



68



BAB If - Penyelidikan Tanah



harus dikoreksi terhadap cara jatuhnya pemukul, tipe landasan (anvil) dan panjang total batang pipa bor. Nilai standar efisiensi energi bervariasi antara 35 - 85%, hila digunakan pemukul donat atau pemukul aman. Di Amerika dan Inggris rata-rata digunakan efisiensi energi 60%, untuk panjang batang bor lebih dari 1 0 m. Pada model pemukul otomatis terbaru, efisiensi energi bisa mencapai 80 - 1 00% bergantung pada tipe alat. Saat ini, dalam perancangan fondasi telah banyak digunakan korelasi-korelasi yang didasarkan pada N-SPT dengan mengubah N terukur menjadi N6o (FHWA, 2006). N6o menyatakan nilai N-SPT dengan efisiensi energi 60%. Skempton (1 986) menyarankan persamaan untuk mengkoreksi N dari lapangan dengan memperhatikan pengaruh prosedur pengujian, diameter lubang bor dan panjang batang bor: (2. 7) dengan, N6o



Er cb Cs Cr N



N-SPT telah dikoreksi efisiensi pemukul (Tabel 2.3). koreksi diameter lubang bor (Tabel 2.4) koreksi oleh tipe tabung sampler SPT (Tabel 2.4) koreksi untuk panjang batang bor (Tabel 2.4) nilai N-SPT basil uji di lapangan.



Diameter lubang bor juga berpengaruh terhadap nilai N. Telah diketahui bahwa jika diameter lubang bor 1 50 - 200 mm akan diperoleh N lapangan yang lebih kecil dibandingkan dengan diameter lubang 1 1 5 mm (lihat Tabel 2.4 ) . Keuntungan dan kerugian uji SPT adalah sebagai berikut: Keuntungan: 1 ) Dapat diperoleh nilai N dan contoh tanah (terganggu) 2) Prosedur pengujian sederhana, bisa dilakukan secara manual. •



Ana/isis dan Perancangan Fondasi 69



-



I



3) Dapat digunakan pada sembarang jenis tanah dan batuan lunak. 4) Uji SPT pada pasir, hasilnya dapat digunakan secara langsung untuk memprediksi kerapatan relatif dan kapasitas dukung tanah. • Kerugian: 1 ) Sampel dalam tabung SPT diperoleh dalam kondisi terganggu 2) Nilai N yang diperoleh merupakan data sangat kasar, bila digunakan untuk tanah lempung. 3) Derajat ketidakpastian hasil uji SPT yang diperoleh bergantung pada kondisi alat dan operator. 4) Basil tidak dapat dipercaya dalam tanah mengandung banyak kerikil.



Tabel 2.3



Efi sien si pemukul (Er) (Clayton, 1990)



Ne gara



Tipe pemukul



Mekani sme pelepasan pemuk ul si



Efi sien Er



Argent in a Brasilia Chin a



Columbia Jepang Inggris Amerika Venezue la



Contoh soa/2.1:



Uji SPT dilakukan dengan tabung SPT standar dan pemukul tipe aman (buatan Amerika) pada pasir halus pada kedalaman 6 m. Pada kedalaman tersebut diperoleh N = 22. Lubang bor berdiameter 6



70



BAB If- Penyelidikan Tanah



in. Muka air tanah pada kedalaman lebih dalam dari 6 m. Hitung N60• Tabel 2.4



Faktor koreksi SPT akib at pengar uh 1ubang bor , t abung sampler, b atang bor (Skempton , 1 9 86)



Faktor Di ameter 1ubang bor (Cb )



Tabung sampler (Cs)



T abun g sampler standar T abun g sampler t anpa liner 20 (tidak direkomendasikan )



1 ,00 1,



P anjang bat ang bor (C )



> 10



1,00



Penyelesaian:



Dari Tabel 2.3 : untuk tipe pemukul aman buatan Amerika Er antara 0,55 dan 0,60, diambil 0,57. Dari Tabel 2.4: Diameter lubang bor 150 mm, maka Cb 1 ,05 Tabung SPT tipe standar: Cs = 1 =



Panjang batang bor 6 m: Cr = 0,85 1 N60 = - (0,57 x 1 ,05 x 1 ,0 x 0,85) 22 0,6 Dibulatkan N6o



=



=



1 8,6.



18



Untuk hitungan kapasitas dukung ijin tanah, nilai N60 ini masih harus dikoreksi terhadap pengaruh tekanan overburden (lihat Bab 3.3.9). Analisis dan Perancangan Fondasi 71



-



I



2.7.2 Uji Penetrasi Kerucut Statis (Sondir) Uji penetrasi kerucut statis atau uji sondir banyak digunakan di Indonesia, di samping uji SPT. Pengujian ini sangat berguna untuk memperoleh nilai variasi kepadatan tanah pasir yang tidak padat. Pada tanah pasir yang padat dan tanah-tanah berkerikil dan berbatu, peng gunaan alat sondir menjadi tidak efektif, karena mengalami kesulitan dalam menembus tanah. Nilai-nilai tahanan kerucut statis atau tahanan konus (qc) yang diperoleh dari pengujian, dapat dikorelasikan secara langsung dengan kapasitas dukung tanah dan penurunan pada fondasi fondasi dangkal dan fondasi tiang. Ujung alat ini terdiri dari kerucut baja yang mempunyai sudut kemiringan 60° dan berdiameter 35,7 mm atau mempunyai luas tarn 2 pang 1 0 cm . Bentuk skematis dan cara kerja alat ini dapat dilihat pada Gambar 2.12a. Salah satu macam alat sondir dibuat sedemikian rupa sehingga dapat mengukur tahanan ujung dan tahanan gesek dari selimut silinder mata sondimya. Cara menggunakan alat ini, dengan menekan pipa penekan dan mata sondir secara terpisah, melalui alat penekan mekanis atau dengan tangan yang memberikan gerakan ke bawah. Kecepatan penetrasi kira-kira 1 0 mm/detik. Pembacaan ta hanan kerucut statis atau tahanan konus dilakukan dengan melihat ar loji pengukur. Nilai qc adalah besamya tahanan kerucut dibagi dengan luas penampangnya ( 1 0 cm\ Pembacaan arloji pengukur, dilakukan pada tiap-tiap penetrasi sedalam 20 cm. Tahanan ujung serta tahanan gesek selimut alat sondir dicatat. Dari sini diperoleh grafik tahanan kerucut statis atau tahanan konus yang menyajikan nilai keduanya (Gambar 2.1 2b). Tahap-tahap pengukuran uji kerucut statis (sondir) adalah sebagai berikut: 1 ) Posisi I = kerucut (konus) pada kedudukan belurn bergerak. 2) Posisi II = ujung kerucut ditekan melalui batang penekan kerucut. Tahap ini mengukur tahanan konus/k:erucut (qc).



3) Posisi Ill = pipa luar pengukur lekatan digerakkan menekan keru cut bawah, menghasilkan gerakan pipa luar dan kerucut ke bawah.



72 Tanah



BAB If - Penyelidikan



Tabap ini mengukur tabanan kerucut dan tabanan gesek pipa luar (qc + fs). 4) Posisi IV = ujung kerucut dan pipa luar digerakkan menuju kem bali seperti posisi I. Karena uji kerucut statis (sondir) tidak mengeluarkan tanab saat pengujian berlangsung, maka jenis tanab tidak dapat diketabui dengan pasti. Robertson dan Campanella ( 1 983) mengusulkan bubungan tabanan konus (qc) dengan rasio gesekanfr., untuk mengklasifikasikan tanab secara pendekatan, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.13a. Pada gambar tersebut fr adalab rasio gesekan (friction ratio) yang merupakan perbandingan antara gesekan selimut lokal, is (gaya gesek yang bekerja pada selimut konus dibagi dengan luas selimutnya atau disebut gesek satuan) dengan tahanan konus qc atau rasio gesekan dinyatakan oleb persamaan: (2.8) Hubungan sudut gesek dalam puncak (cp') dan qc yang diusul kan oleb Robertson dan Campanella ( 1 983) untuk pasir lepas tidak rekat ditunjukkan dalam Gambar 2.13b. 2.7.3 Uji Beban Pelat Uji beban pelat (plate load test) sangat cocok untuk penyeli dikan tanab timbunan atau tanab yang banyak mengandung kerikil atau batuan, di mana uji-uji lapangan yang lain sulit dilaksanakan. Pelat beban berupa pelat besi berbentuk lingkaran atau bujur sangkar dengan diameter yang bervariasi dari 30 cm atau lebib besar lagi. Dimensi pelat tergantung dari ketelitian basil pengujian yang dikebendaki. Pada prinsipnya, hila ukuran pelat mendekati atau sama dengan lebar fondasi sebenamya, maka semakin teliti basil yang di peroleh. Pelat diletakkan pada dasar fondasi rencana dengan lebar lubang paling sedikit 4 kali lebar pelat yang digunakan (Gambar 2.14). Analisis dan Perancangan Fondasi - I 73



Batang penekan mata kerucut



(A) (B)



Selimut untuk mengukur - gesekan at3U hambatan lekat



Pengukur tahanan penetrasi kerucut



(I)



(11)



(Ill)



Tahanan



35,7 mm



(IV)



(a)



fs-0



konus. q {kg/cm2) c 1oo



so



15o



2oo



25o



r, _0



10



15



_qc



··-·· ·--··



·· -



.



··-j



(kglcm2) 1"""



10



12



(b)



Hasil uji kerucut stati s. (a) Skema al at kerucut statis d an cara kerj a alat (Bowles, 1 997). (b) Contoh grafik hasi l uji sondir. Gambar 2.12



74



BAB If- Penyelidikan Tanah



Pasir berkerikil



')i'



100



E &



"' :::> c: 0 "" c: "'



10



c



"'



. V = 400 = 622, 3 kN/m2 am( Oaterhadap Kn !) k er kapasi Jadi, fondasi un ttasuh dukung an ta n ah . s



F



qs



3



J



x



x



x



3.3.4. 1 Beban Eksentris



'



'



jang nulerP e (cng=a 0 danh b e=b35°), an v secara er ti kuanti k a l tyatiaf n digperlekihatkan s e n tri s ya n gMeyerhof t erle ta k d i pe rm u k a a n t a n ah k o h e s i f p ad a f on d as i m e m a n ( >q = 0 ) da n t an a h g r a ( 1 953) Akibat beban eksentris maka berpengaruh rp



(Gambar 3.13).



Analisis dan Perancangan Fondasi - 1 157



pada pengurangan kapasitas dukung. Reduksi kapasitas dukung merupakan fungsi dari eksentrisitas beban (Gambat 3.1 3b). Pada tanah-tanah granuler, reduksi kapasitas dukung lebih besar daripada tanah kohesif. Pada Gambar 3.1 3b, kapasitas dukung ultimit fondasi dengan beban vertikal eksentris (q,J diperoleh dengan mengal ikan kapasitas dukung ultimit dengan beban vertikal terpusat (qu) dengan faktor reduksi Rn yaitu: (3.37 ) qu ' = Requ



dengan, q,/ = kapasitas dukung ultimit pada beban vertikal eksentris 2 (kN/m ) Re = faktor reduksi akibat beban eksentris qu = kapasitas dukung 2 ultimit untuk beban vertikal di pusat fondasi (kN/m ) Pada Gambar 3.13b terlihat bahwa jika e/B = 0,5, kapasitas du kung ultimit sama dengan nol (Re = 0). Jika e/B = 0 atau beban vcr tikal di pusat fondasi, kapasitas dukung ultimit menjadi bemilai penuh (Re = 1 ). Meyerhof ( 1 953) menganggap bahwa pengaruh eksentrisitas be ban pada kapasitas dukung adalah mereduksi dimensi fondasi . Bila area fondasi sebenamya berukuran B dan L, akibat pengaruh beban yang eksentris, Meyerhof mengusulkan koreksi untuk lebar dan pan jangnya yang dinyatakan dalam dimensi efektif fondasi B ' dan L '. Untuk eksentrisitas beban satu arah (Gambar 3. 14a), dimensi efektif fondasi dinyatakan sebagai berikut: Jika beban eksentris pada arah lebamya, lebar efektif fondasi dinyatakan oleh: B ' = B - 2 e" dengan L ' = L (3.3 8a) Jika beban eksentris pada arah memanjangnya, panjang efektif fondasi dinyatakan oleh: L ' = L - 2 e, dengan B ' = B (3.3 8b)



158



BAB Ill - Kapasitas Dukung



d e n gan d a n berturut-turut adalah eksentrisitas resul ana bebany d a n p a dtarah ey



ex



(Gambar 3.14).



x



e/8



Gambar 3.13 (a) Beban eksentris pada fondasi memanjang.



(b) Pengaruh eksentrisitas beban pada kapasitas dukung fondasi memanjang yang dibebani secara vertikal (Meyerhof, 1 953).



J ik a e k s entr isi t a s b eb d u a ar a h , efektif yaitu f od nda na s i 'm) ad ik t aen letub akanhir nggase d em i k ia nletak di r e sul t a n b e b an t e r Komponen verti area pusat efektif kal beban fondasi dengan b e r a t dinyatakan tota l u l ti mitole(Puh: ex



(B



ey ,



A ' (Gambar 3. 1 4b).



beban eksentris ')



yang dapat didukung oleh



d e n g paun sa h i n Dag g laam hal ini, didefinisika lebarefektif dasi. a d a lalt ah lu e kt if d e n g a n s i si te pr a n ja n t b e ra tn yaber im p it d e n g a n g a ris k er j a r es g , s e d e m ik ia n u n b e b a n fo n U n tuekk se ntris itas beban arah, M e y ( ) kan e d erhanaan luas dasar f menyaran kanpadapeny e ondasi rh o f 1 9 5 3 efekti dengan,f se p ert i y a ng ditunjuk A'



B'



= A'/L ' . L'



2



Gambar 3. 14c,



Ana/isis dan Perancangan Fondasi 159



-



I



B '=B



-



2ex



dan



L '=L



b



(3 . 3 9 )



-



2ey



(a)



8' 8 -



y



=



2e, "'



y



X



(b)



(c)



L



l



�8�



Gambar 3.14 Area kontak efektif



(a) Eksentrisitas satu arah (b) Eksentrisitas dua arah (c) Eksentrisitas dua arah disederhanakan (Meyerhof, 1 953).



D al a m b i la tihintung jaua an npk aadidsi taa srk da un kup a d ane t o b eb anb eb yana ng ult te imrhi tuit n g merupakan n g u l timit n et o . Persamaan (3.39a),



(qun),



telapakterletakp atan lempungjenuh dengan 20 kN/m3 • Dari uji tek n beba s diperoleh v o l Fondasi um e (t a kberatte r aw a s kohesi undrained Contoh soa/ 3. 11:



d r a in a s e ) r ata -rata d i 2 bUkurana h f od n adr afondasi s i 1 ,35 m 60 km N /mkedal. aman m. ban terl e tak pa d a 1 Be x



160 Dukung



Cu =



BAB Ill - Kapasitas



kolom vertikal dan ekscntris sebesar 30 0 kN, dengan e, = 0 , 2 5 m dari pusat fondasi ( Gambar C3. l 0). Bila dipakai persamaan kapasitas dukung M cyerhof, selidiki apakah fondasi aman terhadap kapasitas dukung (faktor aman, F = 3 )'? Penyelesaian:



Kapasitas dukung ultimit Mcyerhof, untuk lempung dengan qJ = q u = s, d J cNc + s,1dqi,puNq Karena bcban vertikal, maka: ic = i,1 = I Untuk (/Ju = 0°, Ne = 5 , 1 4 ; N1 = 1 (diambil faktor kapasitas dukung fondas! memanjang) . ex = 0, 2 5 m, dimcnsi cfektif fondasi: B ' = B - 2 e, = 1 , 5 - ( 2 x 0, 2 5 ) = l ,O m L ' = L = 3 m



:ex= 0 2 5 m ,



Or = 1



I m



P = 300



kN



:



{(l



I



f.-



-



c�



= oo



= 60 kN/m2 3 Ysat = 20 kN/m



B = 1,5 m



Gambar C3 . 1 0.



Faktor-faktor bentuk dan kedalaman fondasi Meyerhof (



(Tabel 3.4a dan Tabel 3.4b)



Untuk

P = 300 kN



X



3



Jadi, fondasi aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung. 3.3.4.2 Beban miring



Kondisi beban miring yang umumnya terj adi pada perancangan fondasi, ditunj ukkan pada Gambar 3.15. Gaya horisontal ditahan oleh geseran antara dasar fondasi dan tanah di sepanjang dasar fondasi dan tekanan tanah pasif pada sisi lain dari fondasi. Tahanan geser pada dasar fondasi, dipilih nilai yang terkecil dari ketiga gaya perlawanan berikut ini: (a) Adhesi antara tanah dan dasar fondasi. (b) Gesekan antara tanah dan dasar fondasi. (c) Gesekan horisontal antara tanah dengan tanah di bawah dasar fondasi bila dasar fondasi sangat kasar. Meyerhof ( 1 953) memperlihatkan pengaruh beban yang miring terhadap reduksi kapasitas dukung fondasi memanjang yang terletak



162 Dukung



BAB Ill - Kapasitas



di permukaan tanah kohesif (er



=



0) dan granuler ( c = 0 dan



cp =



35°)



(Gambar 3.1 6). Meyerhof menyarankan reduksi kapasitas dukung ultimit fondasi pada kedalaman D1 yang mengalami beban miring, seperti yang ditunj ukkan dalam Gambar 3. 17 . Cara



penggunaan gambar tersebut adalah, pertama, beban fondasi dianggap vertikal dan kapasitas dukung ditentukan dengan prosedur normal. Kemudian, kapasitas dukung terhitung dikalikan deng:an faktor reduksi Ri. Kapasitas dukung fondasi memanj ang dengan dasar horisontal pada beban yang miring, dinyatakan oleh persamaan: Pv Riqu B =



(3 .40a)



-



R



= 2-'v.tg(i



Gambar 3.15Gaya-gaya pada fondasi yang mcnimbulkan arah beban miring



(Tcng, 1 962). (a) Tanah dasar pasir (b) Tanah dasar lempung.



Bila dasar fondasi miring sebesar 8, (3.40b) dengan, kapasitas dukung ultimit (atau kapasitas dukung aman) q" untt:k fondasi2 dengan dasar horisontal pada beban vertikal (kN/m ) Ri = faktor reduksi akibat bcban miring Pv = komponen beban vertikal ultimit (kN) B lchar fondasi (m) '"'•



� .



Analisis dan Peranca,;gan Fonda5i - I 1 63



"



c



:�



o-



0,2 10



20 i5 (derajat)



50



60



Gambar 3.1 6 Pengaruh kemiringan beban terhadap kapasitas dukung fondasi memanj ang di permukaan (Meyerhof, 1 953).



_8_ : : ;



RI qu



0,6



r.:-



�.



I



o.s



'



I



Tanah



I' �



0j _ () 2 0 40L �60 80 9



�



��



1



.



\I



o.o _ _ _



(a)



- D ,IB = O



li



(derajat)



20 40 6 0 8 0 90 (b)



o ( dera ja t)



Gambar 3.1 7 Kapasitas dukung fondasi memanjang pada beban miring (a) Dasar fondasi horisontal (b) Dasar fondasi miring (Meyerhof, 1 95 3 ).



164 Dukung



BAB Ill - Kapasitas



3.3.4.3 Kombinasi Beban Miring dan Eksentris



Jika hehan selain miring tapi juga eksentris, seperti yang ditun jukkan pada Gambar 3.18, kapasitas dukung tanah akan hergantung pada orientasi gaya-gayanya. Wack ( 1 96 1 ) mengamati hahwa jika mi ringnya hehan sedemikian hingga arah komponen gaya horisontal mendekati pusat fondasi (Gambar 3.1 8a), luas hidang longsor akan herkurang dihandingkan hila hehannya vertikal ( t5 = 0). Schaliknya, hila arah komponen gaya horisontal menj auhi pusat fondasi (Gambar 3.18b), luas hidang longsor akan hertamhah dihandingkan hila hehan nya vertikal.



(a)



(b)



Gambar 3.18 Pengaruh kombinasi beban eksentris dan miring untuk tanah



dengan kohesi c = 0 dan 1 96 1 )



sudut gesek dalam

400 kN Faktor aman terhadap penggeseran F = Pmak!H = 659,6/400 = 1 ,65 Tekanan tanah pasif diabaikan dan dianggap dasar fondasi sangat kasar, sehingga adhesi e a = c dan sudut gesek antara dasar fondasi dan tanah 8 = 2. Batas ini berguna untuk menghindari nilai N terkoreksi yang terlalu tinggi pada kedalaman yang dangkal.



Prosedur penentuan kapasitas dukung ijin pada sekelompok fondasi yang didasarkan pada uji SPT harus dipertimbangkan terhadap ketidaktentuan variasi kerapatan relatif tanah, yang umumnya tidak seragam. Jika lokasi pekerjaan terdiri dari beberapa lapisan tanah dengan kerapatan relatif yang berbeda-beda, lokasi pekerjaan harus dibagi-bagi menurut zona-zona yang mempunyai sifat-sifat tanah yang sama, dan selanjutnya kapasitas dukung masing-masing zona dihitung Analisis 227



dan



Perancangan



Fondasi



-



I



secara terpisah. Contoh soal 3.25:



Uj i SPT dilakukan dengan tabung SPT standar buatan China dengan tipe pemukul donat (donut hammer) yang di lepas dengan tangan pada pasir kasar kedalaman 5 m. Pada kedalaman 3 tersebut diperoleh N terukur = 20 dan y = 18 kN/m • Lubang bor berdiameter 1 00 mm. Muka air tanah pada keda1aman lebih dalam dari 1 0 m.



Hitung N60 dan berapa nilai N60 terkoreksi yang digunakan untuk hitungan kapasitas dukung ij in, bila digunakan Persamaan (3.66t) (Liao dan Whitman ( 1 985). Penyelesaian:



Dari Tabel 2.3, untuk tabung SPT buatan China, E1 = 0,55 Dari Tabel 2.4, untuk diameter lubang bor 1 00 mm, Cb = 1



tabung sampler standar, Cs = 1 par0ang batang bor 5 m, C,. = 0,85 N6o = Po



' =



I -



(0,55



0 ,6



z



r= 4 X



x



1 ,0



18



=



x



1 ,0



x



0,85)



x



20



=



15



72 kN/m2



Koreksi tekanan overburden yang disarankan oleh Liao dan Whitman ( 1 985), Persamaan (3.66t):



=



15



= 1 , 15.



N ilai SPT untuk perancangan fondasi N = eN



=



1 7,3 . Untuk hitungan perancangan digunakan



X



N=



Noo =



1 7.



1,15



X



228 Dukung



BAB Ill - Kapasitas



Contoh soal 3.26:



Hasil-hasil uji SPT di l apangan seperti yang ditunjukkan dalam Tabel C3.1 (nilai-nilai N dalam tabel sudah dikoreksi terhadap pengaruh prosedur l apangan). Dari hasil pengeboran diketahui bahwa tanah berupa pasir kasar normally consolidated dengan, Yh = 1 8,5 3 kN/m , y' = 10 kN/m3 , dan muka air tanah pada kedalaman 1 ,5 m dari permukaan (Gambar C3.24). Jika fondasi dengan lebar B = 2,5 m dan kedalaman 1 ,5 m akan dibangun pada tempat tersebut, berapakah kapasitas dukung ij in untuk penurunan maksimum 1 ' ' . Gunakan koreksi overburden untuk N menurut Skempton ( 1 986). Tabel C3 . 1



2,50 4,00



Penyelesaian:



Untuk menghitung N yang akan digunakan untuk perancangan, nilai N60 lebih dulu dikoreksi terhadap tekanan overburden efektif. Hasilnya diperlihatkan dal am Tabel C3. 1 . Karena tanahnya pasir kasar dianggap normally consolidated, maka dipakai Persamaan (3.62h): 3 3 CN = 1 ' 2 + Po 2 + Po 1 00 Pr Tekanan overburden efektif dihitung sebagai berikut ini. Misalnya pada kedalaman 2,5 m, 2 Po ' = ( 1 ,5 X 1 8,5) + (2,5 - 1 ,5) X 10 = 27,75 + 1 0 37,75 kN/m =



Analisis dan Perancangan Fondasi - I



229



0'



¥



= 18



'5 m



� ·� - -



--



Pasir kasar : yb kN/m 3



B=2,5 m



� :_ �



���-



-�



Gambar C3.24.



Kedalaman yang diperhitungkan dalam hitungan N, adalah sampa1 D1 + B = 1 ,5 + 2,5 = 4,00 m. Dari Tabel C3.1 diperoleh nilai N rata-rata setelah dikoreksi = 1,4 ( 1 6 + 20 + 22 + 23) = 20 Untuk menghitung qa, digunakan Gambar 3.29. Dengan N = 20 dan B = 2,5 m, maka diperoleh qa = 220 kN/m2 • Banyak peneliti berpendapat tidak perlu mereduksi qa oleh pengaruh muka air tanah, dan menilai qa dari cara Terzaghi dan Peck ( 1 948) terlalu hati-hati. Contoh soal 3.2 7:



Hasil uji SPT pada pasir diperlihatkan pada Tabel C3.2. Hasil pengeboran secara keseluruhan menunjukkan bahwa tanah pasir semakin ke bawah semakin padat. Pada umumnya, tanah berupa pasir kasar tidak padat sampai sedang (normally consolidated), dengan muka air tanah terletak pada kedalaman 1 ,5 m (Gambar C3.25). Pada lokasi tersebut akan dibangun tangki air dengan fondasi yang ber ukuran 5 m x 1 0 m dengan kedalaman fondasi 1 m. Diinginkan penu 3 runan fondasi toleransi adalah 1 ". Berat volume basah pasir 1 7 kN/m 230 Dukung



BAB Ill - Kapasitas



dan berat volume apung r' = 1 0 kN/m3 . Tentukan berapa berat tangki maksimum yang masih memenuhi kriteria keruntuhan kapasitas dukung dan penurunan, menurut: a) Terzaghi dan Peck ( 1 948, 1 967) b) Bowles ( 1 977). Penyelesaian: Tabel C3.2.



Keda1aman (m)



N6o



Po



(kN/m 2)



eN



45,5 55,5



Nilai N60 pada Tabel C3.2 dikoreksi terhadap pengaruh tekanan overburden, dengan menggunakan koreksi Skempton ( 1 986) untuk pasir kasar normally consolidated { Persamaan (3.66h) }. Data N60 yang diperhatikan untuk mentukan kapasitas dukung adalah sampai kedalaman D1+ B = 1 ,0 + 5 = 6,0 m. Hitungan koreksi overburden ( eN), adalah sebagai ' berikut: Untuk kedalaman 1 ,5 m: Po = = 1 ,5 x 1 7 = 25,5 kN/m2 Dari Persamaan (3.66h), diperoleh eN = 1 ,33 . Jadi, N = eN



X



N6o = 1 ,33



X



1 0 = 1 3 (dibulatkan).



Nilai-nilai N pada Tabel C3.2 dirata-ratakan, diperoleh N rata rata = ( 1 /6)( 1 3 + 1 1 + 1 4 + 22 + 25 + 27) = 1 9.



Analisis dan Perancangan Fondasi



231



-



I



1 ,50 2 ,50 3,50 4,50 5,50 6,50



Tangki



5



x



10



m



B = 5 m



m.a . t -



1 ,0



I



m



L



\Z..._



-.,.



-



-



-Pasir : y ' =



-



-



-



-



-



yb = 1 7 kN/m3



10



kN/m3



Gambar C3.25.



(a) Menggunakan Gambar



3.29



Dengan menggunakan Gambar 3.29, untuk B = 5 m dan N = 1 9, diperoleh kapasitas dukung ij in, qa = 1 80 kN/m2 . Jika dipakai saran Meyerhof ( 1 965), maka tidak diperlukan koreksi air tanah.



Tekananfondasi neto: qn = qa = 1 80 kN/m2 . Tekananfondasi total (q): q



qn



+



Dtn



1 80 + (1 X ] 7) 2 1 97 kN/m Berat tangki maksimum yang diij inkan untuk penurunan 1 " 197 X ( 5 X 1 0) = 9750 kN. = =



(b) Menurut Bowles (1968) Bowles ( 1 968) menyarankan pengambilan N menurut ratarata statistik dari zona 0,5B di atas dasar fondasi sampai pada paling sedikit 2B di bawah dasar fondasi. Karena data N hanya diketahui sampai kedalaman 6,5 m dan telah diketahui tanah dalam kondisi semakin dalam semakin padat, maka dengan aman dapat dipakai N60 232 Dukung



BAB Ill - Kapasitas



rata-rata 19. Menurut Persamaan (3.64d) (atau dapat pula digunakan Gambar 3.30): B + 0 '3 2 d q a = 1 2' SN K B S + 0,3 1 2,5 X 1 {1 + 0,33 X (1 / 5)} = 293 kN/m2 S



(



) r



=



(



9



Tekananfondasi total (q) : q



q n + Dm



= 293 + ( 1 X 1 7) 2 = 3 1 0 kN/m



Berat tangki maksimum ij in untuk penurunan 1 " = 323 x (5 x



t O) = 1 5 .500 kN.



(b) Kapasitas dukung dari hasil uji kerucut statis (sondir)



U ntuk fondasi pada 1apisan pasir, Meyerhof ( 1 956) menyaran kan persamaan sederhana untuk menentukan kapasitas dukung ij in yang didasarkan penurunan 1 . Persamaannya didasarkan pada kurva Terzaghi dan Peck ( 1 943) dan dapat diterapkan untuk fondasi telapak atau fondasi memanj ang yang dimensinya tidak begitu besar, pada pasir kering sebagai berikut: Untuk fondasi bujur sangkar atau fondasi memanjang dengan lebar B � 1 ,20 m, "



(3 . 67a) Untuk fondasi bujur sangkar atau fondasi memanj ang dengan lebar B � 1 ,20 m,



(



� B+ = u 50 q 0,30



B



)



2 (kg/cm2)



(3 . 67b)



Analisis dan Perancangan Fondasi



-



I



233



dengan qa = kapasitas dukung ijin untuk penurunan 2,54 cm ( 1 ") dan 2 q, adalah tahanan konus dari a1at kerucut statis tipe De1f da1am kg/cm dan B adalah 1ebar fondasi da1am meter. Dalam menggunakan Persamaan (3.67) dan Gambar 3.29, tahanan konus (q,) diambil nilai qc rata-rata pada keda1aman 0 sampai B dari dasar fondasi. Persamaan-persamaan (3.67a) dan (3.67b) dibuat berdasarkan hubungan q, = 4N (Meyerhof, 1 956), dengan N dipero1eh dari uj i SPT. Bila digunakan Persamaan (3.64d), dengan q, = 4N, dipero1eh: Untuk B :::; I ,20 m: q " q" = , K " (kg/cm") 20 Untuk B 2 1 ,20 m: 2 qa � B + 0,3 0



(3 .67c)



-·



(



33



j



B



K



k



,



2



) (3 .67d)



dengan B = lebar fondasi dan K" = 1 + 0,33DIB (D = kedalaman dasar fondasi), dengan nilai maksimum K1 = I ,33. Terkait dengan hubungan antara N-SPT dan tahanan konus (q,) dari alat uj i kerucut statis, Robertson dan Campanella ( 1 983) mengusulkan hubungan tahanan kerucut statis (qc) dengan nilai N SPT, yang disajikan dalam bentuk hubungan antara diameter butiran rata-rata Djo dengan rasio q/N, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.32. Terlihat bahwa untuk tanah berbutir ha1us (lempung), ni1ai tahanan konus q, � N, sedang ni1ai q, = 4N (seperti yang disarankan oleh Meyerhof) berlaku untuk tanah dengan diameter rata rata sekitar 0, 1 0 mm (pasir butiran halus sampai sedang) . Untuk tanah kohesif, nilai kuat geser undrained (su = cu) yang disarankan Begcmann ( 1 974) : S u = Cll =



q, - Po



'



(3. 68)



N I c



234



BAB Ill - Kapasitas Dukung



dengan, qc Po



Ne '



Lempung



9



tahanan konus (kg/cm2 ) tekanan overburden efektif pada kedalaman konus atau mata sondir konstanta yang nilainya diantara 5 sampai 70, ter gantung dari macam tanah dan OCR (umumnya diambil 9 sampai 1 5). Lanau berlempung dan lempung berlanau



Lanau berpasir dan lanau



Pasir berlanau



q0 , dalam kg/cm 2



Pasir



10



7



6 6



4 3 2



0 0,001



Gambar 3.32



0,01 0,1 Diameter butiran rata-rata , 050 (m)



Variasi rasio q/N dengan diameter butiran rata-rata, D50 (Robertson dan Campanela, 1 983).



Sanglerat ( 1 972) mengusulkan hubungan kuat geser undrained ( cu) dengan tahahan konus alat sondir tipe bikonus (mengukur tahanan ujung dan tahanan gesek selimut konus) pada tanah kohesif (

25 kg/cm2 : C11 = qj26 sampai q,/22 2 (3 .69b) dcngan qc dalam kg/cm . Untuk lempung, hubungan secara pendekatan antara cu dan N SPT adalah: C11 = 6 N (kPa) ( 3 .69 c) Contoh soa/ 3.28:



Hasil uj i kerucut statis pada tanah pasir ditunjukkan dalam Gambar C3.26. Berapakah kapasitas dukung ij in, hila fondasi akan dibangun pada kedalaman 1 ,5 m dan lebar 2 m? Muka air tanah sangat dalam. Penyelesaian:



Dari Gambar C3.25 nilai tahanan kerucut statis q, rata-rata di bawah dasar fondasi adalah 35 kg/cm2 . Dengan menggunakan Persamaan (3.67b) (B > 1 ,2 m) : q"



50



B



50



'



2



g



'



Bila dipakai Persamaan (3.67d) (Bowles, 1 968): Untuk cara Bowles ini, nilai qc diambil O,SB = 0,75 m di atas dasar fondasi dan 2B = 4 m di bawah fondasi. Dari Gambar C3.26, cukup aman jika q, rata-rata diambil 35 kg/cm2 (qc hitungan akan bertambah besar jika memperhatikan kenaikan qc setelah kedalaman 3 m). Dari Persamaan (3.67d): qa



)



=



(2



!b___



2 + 0 '3 0 (1 + 0 33 X 1 5 / 2)



33



2



'



'



2 = 1 ,75 kg/cm = 1 72 kN/m2 236



BAB III - Kapasitas Dukung



f



Ta hanan konus qc (kg/c m2 )



0



50



1 00



1 50



200



5



�-



-



j



Gambar C3.26.



(c) Kapasitas dukung dari hasi/ uji beban pelat



Dari hasil uj i beban pelat yang telah dipelajari pada Bab sebenamya dihitung dengan persamaan-pesamaan sebagai berikut: qB = qb ; untuk tanah lempung (3 . 2.7.3, kapasitas dukung ultimit fondasi



qB )q h =



;



untuk tanah



70a) (3 . 70b)



pasir dengan, = kapasitas dukung ultimit fondasi dengan skala penuh (kN/m2 ) 2 q6 = kapasitas dukung ultimit dari uj i beban pelat (kN/m ) b lebar atau diameter pelat uj i (m) B l ebar fondasi skala penuh (m) qs



=



Ukuran dari beban pelat tidak berpengaruh pada kapasitas



Analisis dan Perancangan Fondasi 237



-



I



dukung ultimit tanah lempung. Oleh kerena itu, uji beban pelat dapat digunakan untuk menentukan kapasitas dukung, j ika lapisan lempung mempunyai kuat geser yang seragam di seluruh lapisannya. Untuk tanah yang mempunyai dua komponen kuat geser c dan 1 ,2 m



N



-( ) -B + 1



dengan,



intensitas beban da1am k/ft2 (1 k/ft2 = 48,07 kN/m2 ) B= 1ebar fondasi da1am ft (1 ft = 30,48 cm) Si= penurunan da1am inci (1 in.= 2,54 cm) N= jum1ah puku1an da1am uji SPT q=



Pengamatan menunjukan bahwa hasi1 penurunan dari hitungan memberikan nilai penurunan yang terla1u aman, karena hasi1nya terla1u tinggi. Bowles ( 1 977) menyarankan penye suaian Persamaan (4.26) untuk ni1ai penurunan yang dianggap 1ebih mendekati kenyataan, sebagai berikut : Persamaan (4.26)



Si = ; untuk B ::;;1 ,2 2,5q m --



(--)B



n



N 4 Si = � 2 N



B+1



(4.27a)



(4.27b) ;muntuk B > 1 ,2



dengan, B = 1ebar fondasi (ft)



qn



= tekanan fondasi neto (k/ft2 )



Analisis dan Perancangan Fondasi



291



-



I



S;



=



penurunan-segera (in.).



Berdasarkan data lapangan dari Schultze dan Sherif ( 1 973), Meyerhof ( 1 974) mengusulkan hubungan empiris untuk penurunan pada fondasi dangkal sebagai berikut: q B (untuk pasir dan si = _ -v (4.28a) kerikil) 2N . Jii q (untu k pas1. r berI S. anau) N I



(4.28b )



-_-



dengan, S; = penurunan (in.) q = intensitas beban yang diterapkan (t/fe)( 1 t/fe B = lebar fondasi dalam (in.)



�



1 kg/cm2)



(c) Penurunan-segera dari hasil uji penetrasi kerucut statis (mndir) Penunman fondasi pada tanah granuler dapat dihitung dari hasil uji kemcut statis. De Beer dan Marten mengusulkan persamaan angka kompresi (C) yang dikaitkan dengan persamaan Buismann, sebagai berikut: c



dengan, c



= 1 ,5 q ,



(4.29)



Po '



angka pemampatan (angka kompresibilitas) tahanan kemcut statis atau tahanan konus sondir tekanan overbuden efektif rata-rata atau tegangan efektif di tengah-tengah lapisan yang ditinjau.



Satuan q, dan p,/ harus sama. Nilai C ini, disubstitusikan ke dalam persamaan Terzaghi untuk penurunan pada lapisan tanah yang ditinj au, yaitu: 292



BAB IV - Penurunan



=



S I



H



ln



Po



(4.3 0)



I



c



dengan,



'+ 1'1p



Po



penurunan akhir (m) dari lapisan setebal H (m)



si



Po · = tekanan overbuden efektif rata-rata, atau tegangan efektif



sebelum penerapan beban, di tengah-tengah lapisan (kN/m2 ) f:...p= f:...crz tambahan tegangan vertikal di tengah-tengah lapisan yang ditinj au terhadap tekanan fondasi neto (kN/m2 ). Dalam menentukan angka pemampatan (C), diperlukan nilai qc rata-rata. Penurunan di setiap lapisan yang tertekan oleh beban fondasi dihitung terpisah, dan hasilnya ditambahkan bersama- sama. Basil ini merupakan penunman total dari seluruh lapisan tanah. Schmertmann et al. ( 1 978), menyarankan cara untuk meng hitung penurunan fondasi pada tanah granuler (tanah berbutir kasar) dengan berdasarkan hasil uji penetrasi kerucut statis (sondir). Besamya penurunan-segera (Si) , dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut: =



(4.3 1 )



dengan,



cl = c2



faktor koreksi kedalaman faktor rangkak (creep) qn = tekanan fondasi neto (kN/m2 ) B = lebar fondasi (m) I= = faktor pengaruh regangan lateral (Gambar 4.17) E = modulus elastis tanah (kN/m2 ) =



L1z



= ketebalan lapisan (m).



Faktor koreksi kedalaman dihitung dengan persamaan : Analisis dan Perancangan Fondasi



-



I



293



c, = 1 - o,s



(



(dcngan c, � 0,5)



(4.32)



dengan p0 ' adalah tekanan overburden efektif pada dasar fondasi. Faktor pengaruh regangan untuk fondadi kaku, lz 0



·c;; ro



"0 c



J2 ... ro (/) ro "0 .c ro � ro .D '6



�



0,1



0,2



0,3



0 ,4



0,5



0 ,6



B/2



B



2B



1\1



�



c ro E ro



c



"' (L



,



I



5,6



5,2



'l't



4,8



(b)



Gambar 4.27 Penentuan Cv di laboratorium. (a) Metoda kecocokan log-waktu (Casagrande dan Fadum, 1 940) (b) Metoda akar waktu (Taylor, 1 948).



Analisis dan Perancangan Fondasi - I 315



Lempung



..



Pasir



. . . . . . .. .. .



(a)



Lapisa n p a s i r t i p i



s



(b)



�



r-J'



-=::=:=



�



(c)



Gambar 4.28 Beberapa sebab yang mempengamhi kecepatan konsolidasi



lapisan lempung (Tomlinson, 200 1).



Pengaruh dari lebar fondasi (B) dan lintasan drainase (H) terhadap kecepatan penurunan fondasi pelat di 4 lokasi diperlihatan oleh Butler ( 1 974) dalam Tabel 4. 7. Dalam tabel tersebut diper l ihatkan variasi perbandingan antara Cv di lapangan (Cv(!ap;) dan C, di laboratorium (Cv(tahJ) terhadap tebal l intasan drainase (H) dan lebar fondasi (B). Terlihat bahwa, pada stasiun Elstree, rasio ( Cvclap)) /( Cv(J ab)) tidak besar, karena tebal lintasan drainase (H) hanya 2,4 m, maka kemungkinan terselipnya lapisan-lapisan pasir atau lanau tipis yang memungkinkan terj adinya drainase tambahan pada lapisan lempung lebih sedikit. Faktor lain yang mempengaruhi kecepatan penurunan konso lidasi adalah homogenitas tanah lempung. Adanya lapisan tipis tanah yang lolos air, seperti lanau dan pasir yang terselip antara lapisan lempung (Gambar 4.28b), memungkinkan adanya drainase menuju lapisan ini, sehingga l intasan drainase menj adi lebih pendek dari yang



31 6



BAB IV - Penurunan



diperkirakan dalam hitungan. Tabel 4.7 Pengaruh lebar fondasi pada nilai C, (Butler, 1 974)



Lebar fondasi



Lokasi



(m)



Lintasan drainase (H) (m)



Cv(lap/Cv(lab)



Jalan Clapham Jalan Hurley Jembatan Waterloo Stasiun Elstree --"-- - - - --------------·--··------ ---------



Kadang-kadang lapisan pasir yang terselip hanyalah berupa len.;;a-lcnsa tanah yang tidak mcmungkinkan sebagai tempat penam pungan drainase air yang berasal dari lapisan lempung (Gambar 4.28c). Apabila tcrdapat kasus-kasus seperti diatas, maka pada hitungan kecepatan penurunan akan lcbih baik bila kedua kondisi lapisan pasir, yaim sebagai lapisan drainase atau bukan sebagai la pisan drainase - dihitung, kemudian penurunan yang dihasilkan dari kedua kondisi tersebut dipertimbangkan terhadap keamanan struk tumya. 4.4 3 Penurunan Konsolidasi Sekunder



Penumnan konsolidasi sekunder terjadi pada tegangan efektif konstan, yaitu sctelah pcnurunan konsolidasi primer berhenti . Besar penurunannya merupakan fungsi waktu (t) dan kemiringan kurva ind;�ks pemampatan sekunder ( Ca). Kemiringan Ca dinyatakan dalam persamaan: (� a



-� = log (t2 /



(4.50a)



tJ



Rasio pemampatan sekunder (secondary compression index), Cac , dinyatakan oleh:



Ana/isis dan Perancangan Fondasi



31 7



-



I



CaE = Ca/(1 + ep) Penurunan konsolidasi sekunder, dihitung dengan persamaan: S,



c 1+e



P



(4.50b)



t t1



(4.5 l a)



atau (4. 5 1 b) dengan,



= penurunan konsolidasi sekunder H = tebal benda uji awal atau tebal lapisan lempung eP = angka pori saat akhir konsolidasi primer t2 = tl + !':..t t = saat waktu setelah konsolidasi primer berhenti. N ilai Ca dapat diperoleh dari grafik hubungan angka pori (e) terhadap waktu (t) (Gambar 4.29). S,



Akhir konsolidasi primer



e p



0



---



11



12



Waktu, t (skala log)



Gambar 4.29 Penentuan indeks pemampatan sekunder (Ca).



Pada waktu ter:jadinya konsolidasi sekunder, dua faktor dapat mempengaruhi prosesnya. Pertama, pengurangan volume tanah pada tegangan efektif konstan. Kedua, regangan vertikal akibat gerakan



31 8



BAB IV - Penurunan



tanah secara lateral di bawah struktur. Terzaghi ( 1 943) menyatakan bahwa kedua faktor tersebut dapat menghasilkan tipe penurunan yang sangat berbeda dari struktur yang satu ke struktur yang lainnya, dan besarnya penurunan masih tergantung, antara lain, dari tingkat tegangan dan macam tanah lempung. Tabel 4.8 Nilai CIY1C. beberapa macam tanah (Mesri dan Godlewski . 1



977) Macam Tanah Lanau organik Gambut ammphous dan fihrous Afuskeg Kanada Lempnng Leda (Kanada) Lempung Swedia post-glacial Lempung biru lunak (Victoria, B.C.) Lanau dan lempung organik Lempung sensitif, Portl and. ME Mud Teluk San Francisco Lempung varved N ew Liskeard (Kanada) Lempung Mexico City Lanau Sungai Hudson Lanau lempung organik New Beberapa asumsi yang berkenaan dengan kelakuan tanah bcrbutir halus dalam mengalami penurunan konsolidasi sekunder telah diouat. Dari hasil-hasil penelitian menyimpulkan, sebagai berikut: ( 1)



Ca tidak tergantung dari waktu (paling tidak selama masa waktu yang diperhatikan). ( 2) Catidak tergantung dari tebal lapisan tanah. (3) Ca tidak tergantung dari LIR (Load Increment Ratio), selama konsolidasi primer terjadi. (4) Nilai banding CaC, secara pendekatan, adalah konstan untuk kebanyakan tanah lempung terkonsolidasi normal yang dibebani dengan tcgangan-tegangan yang bcsarnya normal.



Analisis dan Perancangan Fondasi - I 319



Mesri dan Godlewski ( 1 977) menyatakan bahwa nilai Ca bergantung pada tegangan konsolidasi, yaitu bergantung pada tegangan efektif akhir. Nilai-nilai CwCc untuk banyak macam tanah mendekati konstan telah dibuktikan oleh Mesri dan Godlweski ( 1 977) dan hasilnya ditunjukkan dalam Tabel 4.8. Pada tabel ini dapat dilihat bahwa nilai CwCc rata-rata adalah kira-kira 0,05 dan tidak pernah diperoleh nilai CwCc yang lebih dari 0, 1 . Untuk tanah anorganik, nilainya antara 0,025 sampai 0,06, sedang untuk tanah-tanah organik dan gambut agak tinggi. Contoh soa/ 4. 9:



Hitung penurunan total di pusat fondasi pada fondasi rakit pada Contoh soal 4.7, bila koefisien perubahan volume (mv) lapisan lempung bervariasi menurut kedalaman. Variasi tersebut dapat dilihat di dalam Gambar C4.7 dan lempung termasuk terkonsolidasi berlebihan (overconsolidated). Penyelesaian:



Hitungan tambahan tegangan vertikal pada tiap tengah-tengah lapisan di bawah pusat fondasi ditu�jukkan pada Tabel C4.4a dan hitungan penurunan konsolidasi ditunjukkan dalam Tabel C4.4b. Se = 0,23 1 +0, ] 35 + 0,080 +0,049 +0,024 = 0,5 1 9 m = 5 1 9 mm Lempung termasuk terkonsolidasi berlebihan, maka faktor koreksi penurunan konsolidasi diperkirakan 0, 7 (Tabel 4.5), jadi: Se = 0,7 x 5 1 9 = 363 mm Telah dihitung dalam Contoh soal 4.7, Si = 236 mm. Penurunan total (S) adalah jumlah penurunan segera dan penurunan konsolidasi: 320



BAB IV - Penurunan



S = Si + Se =



236 +363 = 599 mm



Tabel C4.4a Hitungan



L'lcrz



di bawah pusat fondasi 2 qn = 321 kN/m )



(B 1 = 9,15 m, L1 = 27,44 m ,



Jarak dari bawah fondasi z (m) 3,05



B z



L z



41



I



L'JCJz= 4fqn 2 (kN/m )



3



9, 1 5 1 5 ,25 2 1 ,35 27,45 33,55 Tabel C4.4b Penurunan konsolidasi di pusat fondasi



Kedalaman lempung (m)



mv



2 (m /kN)



L'Jcrz



L'lp



2 (kN/m ) �



till



(m)



Se = mvL'lpLJh



7,62- 1 3 ,72 1 3 ,72- 1 9,82 1 9,82-25 ,92 25,92-32,02 32,02-38, 1 2 Contoh soa/ 4. 10:



Fondasi bujur sangkar 2 m x 2 m terletak pada lapisan tanah 2 berlapis yang terdiri dari pasir setebal 3 4 m, dengan E = 36000 kN/m , JL = 0,3 dan Yb = 1 8,0 kN/m . Di bawahnya terdapat lapisan lempung setebal 3 m, dengan E = 1 6000 kN/m2 , JL = 0,5, y ' = 1 0 3 kN/m Cc = 0,5, C 2 = 0,03, tekanan prakonsolidasi P c ' = 95 kN/m2 , Cv = 0,45 m /tahun, ea = 1 ,068. Di bawah lapisan lempung terdapat lapisan batu Ana!isis dan Perancangan Fondasi I 321 -



yang kedap air. M uka air tanah pada kcdalaman 4 111 dan fondasi pada kcdalaman 1 111. H i tung bcsarnya penurunan akhir total dan penurunan sctclah 3 tahun. hila tekanan pada dasar fondasi q = 1 82 k N/m� . Penyelesaian:



Denah fondasi



G a mhar C4.9. J 82 - ( 1 X 1 8 ) = 1 64 k ' l 1 n· ;', ') i 'c 'iil fl'!tllun



scgcra puda lopisun pusir



!l c n un i n 30



Kapasitas dukung aman (qs) (kN/m2) Bujur sangkar Memanjang 0 - 30 0 - 22 30 - 60 22 - 45 60 - 120 45 - 90 1 20 - 240 90 - 1 80 240 - 480 1 80 - 360 480 360



5.2.3 Fondasi pada Lanau dan Loess



Jenis tanah antara pasir dan lempung adalah lanau dan loess. Loess tidak baik untuk mendukung fondasi bangunan, karena tanah ini



merupakan lapisan tanah yang tidak padat dari lanau yang tidak berkohesi, dengan sedikit mempunyai rekatan dengan kadar lempung rendah. lnformasi awal sifat-sifat teknis lanau dapat diperoleh dari uji SPT. Jika nilai N< l O, lanau akan berupa loess (Peck et al., 1 974). Jika N > 10, lanau dalam kondisi kepadatan sedang atau padat. Lanau, pada kondisi alamnya sering dijumpai dalam kondisi longgar atau tidak padat, sehingga j ika fondasi diletakkan di atasnya akan mengalami penurunan yang besar. Beban yang kecil, asalkan tidak merubah susunan tanah lanau, tidak mengakibatkan penurunan yang besar. Jika fondasi pada loess, estimasi penurunan fondasi dapat dilakukan dengan mengadakan uji konsolidasi, yaitu dari interpretasi



Ana/isis dan Perancangan Fondasi 349



-



I



graf ik c -- log p . Bangunan statis yang terletak pada locss sebai knya d i rancang dengan menempatkan dasar fondasi agak dalarn agar tambahan tekanan t idak begitu besar, m i sa lnya di buat dengan si stem fondasi apung (jloatingjimndotion). K apasitas dukung ij i n lanau yang bcrbcntuk tcpung batu dapat d iperoleh dengan proscdur yang sama seperti mcmpero lch kapasitas dukung tanah pasir ( Peck et a l . , 1 974 ) . scdang untuk lanau p l asti s. prosedurnya sama dcngan tanah lempung. H i tungan kapasitas dukung d il akukan dengan mcmasukkan ni lai -n i lai kuat gcscr tanah yang d iperolch dari uj i triak s ia l pada tanah tak terganggu. Kcccpatan penerapan bcban harus sedemik i an rupa. schineea keccpatan berkurangnya tckanan air pori sama scpcrti kcccpatan air pori di l apangan . Jika kemampuan mc lo loska n air lanau rc l at i f kcc i l dan kcccpatan pcmbcbanan ccpat, u j i triak s ia l pada kondisi rerkonso lidm i tok terdra inasc (conso/idotcd undmined) lchih cocok . Pada l anau murn i , j i k a pembebanan bcrlangsung lambat. pcm bcbanan dapat mcmpcngaruhi pengurangan kadar ai r, yang kemudian dapat mcnambah kuat geser tanah. U ntuk in i . dalam h i tungan kapasi tac. dukung dapat di gunakan parameter kuat gcscr tcgangan ckk t i f ( Peck et al . . 1 974 ) . Salah satu cara yang dapat digunak 3935,5 kN Diambil nilai kuat geser beton = 3935,5 kN. =



4J20



X



Kuat geser fondasi dengan hanya memperhitungkan kuat geser beton minimumnya saja: �Vn = � Vc = 0,75 X 3935,5 = 295 1 ,6 kN > Vu = 2486 ,06 kN (OK!) b)



Untuk arah kerj a satu arah Gaya geser terfaktor yang bekerja pada penampang kritis (Gambar C6.2a): Vu = PubwL ' = 1 93,43



dengan L ' = Y2 B



-



X



3,75



X



1 ,025 = 743 kN



(Y2 lebar kolom) - d



= Y2 x 3,750 -



Y2 x 0,5 - 0,6 = 1 ,025



m Kuat geser beton (asumsi seperti balok kantilever) : 378 Memanjang



BAB VI - Fondasi Te/apak Terpisah dan Fondasi



Jadi, kuat geser fondasi dengan hanya memperhitungkan kuat geser beton minimum saja: c J> Vn = c J > Vc = 0,75 X 1 677 = 1 257,8 kN > Vu = 743 kN (OK ! )



Cek, berat volume tanah dan fondasi yang diasumsikan di atas dengan berat volume tanah Yb = 1 6,5 kN/m3: 23 x 0,7 + 1 6,5 x 0,8 = 29,3 kN/m2 ::::: 30 kN/m2 (OK! ) Momen rencana (Mu) pada penampang kritis momen lentur dengan asumsi fondasi bekerja sebagai balok kantilever lebar dengan arah kerja dua arah: Pu(0,5)L , 2B = 1 93,43 kNm dengan, L1 = Yz



x



X



0,5



3750 -



X



Yz x



1 ,6252



X



3,75 = 957,70



500 = 1 625 mm = 1 ,625



m Momen per meter panjang: 957,70/3,75 = 255,4 kNm = 255,4



x



1 06 Nmm



Perancangan tulangan diperlihatkan dalam Gambar C6.3 . Momen internal (Mn) kopel blok tekan beton: Mn



= C)z) = 0,85.fc '.a.b.(d - t a )



dengan,



Cc = blok tekan beton z = lengan kopel



rjJ = faktor reduksi lentur = 0,80 .fc' = kuat tekan beton a = tinggi blok tekan beton ekuivalen = fJ1c Ana/isis dan Perancangan Fondasi 379



-



I



/31 = faktor kuat tekan beton, untukj; ' : 2, dipakai =



=



2



Kuat tumpuan fondasi: (0,85 }fc 'A l (2) = 0,7 X 0,85 X 20 X 5002 X 2 = 5950 kN



Ktr =



Kuat tumpuan kolom: Ktk



= 0,70



X



0,85



X



30



X



5002 = 4462,5



kN Beban tumpuan rencana aktual: Pu = 1 ,2 X 1200 + 1 ,6 X 800 = 2720 kN Pu < Ktk < K1r, maka beban dari kolom dapat dilimpahkan



kepada beton saja.



Untuk meyakinkan transfer beban ko1om, luas pasak (dowel) minimum yang diperlukan: A, perlu = 0,005 Ag = 0,005



X



5002



=



1 250



mm2 digunakan tulangan 4025 (As = 1 964 mm2). 382



BAB VI - Fondasi Telapak Terpisah dan Fondasi Memanjang



� - - - - - - - -



'



l



3550 mm



• l()



tj N



N



E E



0 l() l() "'



L - - - - - - - - - - - - - - - - - -



3750 mm



3750 mm



3750 mm



Gambar C6.4 Denah penulangan fondasi.



Pasak dipasang pada sudut-sudut tampang kolom. dasar dowel ke dalam fondasi (SNI 03-2847-2002): l



=



db fy = 2 5 x 300 4J2o= db 4jl}



Panj ang penyaluran



4 l9 mm



Panjang penyaluran minimum:



/db = 0,04d!/y



=



0,04 X 25



X



Ana/isis dan Perancangan Fondasi - I



300 = 300 mm



383



Faktor modifikasi = (A s perlu)I(As tersectia) = 1 2501 1 964 = 0 , 64 Panjang penya1uran perlu Id per1u 419 X 0 , 64 268 mm, sehingga diambil panjang penyaluran sebesar 300 mm. =



=



384



BAB VI - Fondasi Telapak Terpisah dan Fondasi Memanjang



BAB VI I FO N DASI TE LAPAK GABUNGAN DAN FON DASI TE LAPAK KANTILEVER 7. 1 PENDAHULUAN



Jika dua kolom atau Iebih letaknya terlalu dekat satu sama lain, lebih baik digunakan fondasi telapak gabungan yang menggabungkan kolom-kolom tersebut menjadi satu fondasi tunggal. Beberapa alasan digunakannya fondasi telapak gabungan, antara lain : (a) Jarak kolom terlalu dekat satu sama lain, sehingga hila dipakai fondasi yang terpisah sisi-sisinya akan berimpit. (b) Jarak kolom sedemikian dekat dengan batas pemilikan tanah, atau dibatasi oleh bangunan yang telah ada sebelumnya. (c) Perancang bermaksud menanggulangi momen penggulingan yang terlalu besar pada fondasi. (d) Bangunan-bangunan, seperti: pilar jembatan, pilar talang air, yang terletak pada tanah berkapasitas dukung rendah, yang dengan demikian membutuhkan dasar fondasi yang lebar. Pele baran luas fondasi dilakukan dengan menggabungkan pilar-pilar menj adi satu fondasi. Fondasi gabungan digunakan pula untuk mendukung beban-be ban struktur yang tidak begitu besar, namun tanahnya mudah mampat atau lunak, dan fondasi dipengaruhi momen penggulingan. Pada Gambar 7.1 diperlihatkan contoh gambar denah fondasi yang menun j ukkan penempatan fondasi-fondasi telapak gabungan dan beberapa jenis fondasi yang lain, hila bangunan dibatasai oleh batas pemilikan. Keuntungan dari pemakaian fondasi gabungan, antara lain dapat Ana/isis dan Perancangan Fondasi 385



-



I



menghemat hiaya pcngga lian dan pemotongan tulangan beton. Selain itu, dapat mencegah penunman tak seragam yang berJ ebihan di antara kolom-kolom akibat adanya lensa-lensa tanah lunak dan olch bentJk varias1 lapisan tanah yang tidak beraturan pada zona tertekan di b�wah fondasi. Dalam praktek, sangat jarang dijumpai penurunan yang benar-benar seragam pada fondasi-fondasi yang terpisah, walaup• m tekanan pada dasar fondasi sama. Cara penggabungan fondasi-fondasi dapat dilakukan dengan beberapa cara, berguntung pada kondisi yang ada. Terdapat beberapa j enis fondasi telapak gabungan, yaitu: 1 . F ondasi telapak gabungan (combined.frwting) 2 . Fondasi telapak kanti lever (cantileverfooting) 3 . Fondasi telapak ikat (strap footing) . Batas pemilikan



� ondas i gabungan



\



G a mba r



G



le



I



0



terpisah



Fondasi kantilever



G



7. 1 Contoh penggunaan beberap a j enis fondasi pada satu bangunan.



Jika resultan beban-beban kolom pada fondasi tel apak gabung an tidak berimpit d•::ngan pusat fondasi, distribusi tekanan pada dasar fondas1 menJ adJ tidak scragam. Akibatnya, terjadi penurunan tak sera386



Kanttlever



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak



gam. Ha! ini dapat dihindari dengan mengusahakan pusat berat luasan fondasi �erimpit dengan resultan beban-beban, dan pelat yang meng: gabungkan fondasi-fondasinya dibuat betul-betul kaku. Jika beda pembebanan pada kolom-kolornnya besar, kadang kadang dipakai bentuk fondasi trapesium agar distribusi tekanannya disebarkan merata sama atau seragam di dasar fondasi . Tetapi, pelak sanaan pekerjaan fondasi yang berbentuk trapesium relatif sulit, dan pula, pemilihan lebar fondasi untuk analisis kapasitas dukung juga sulit. Oleh karena itu, bentuk trapesium sering diganti dengan empat persegi panjang, dengan jalan memperpanj ang lebar sisi fondasi bagian kolom yang menerima beban lebih besar. 7.2 PERANCANGAN FONDASI TELAPAK GABUNGAN



Garis besar perancangan fondasi telapak gabungan, pada prin sipnya sama seperti perancangan fondasi telapak, yaitu: meliputi pe nentuan besarnya beban-beban yang bekerja pada fondasi, penentuan kapasitas dukung ij in, dan perancangan struktur fondasi . 7.2.1 Kapasitas Dukung Ijin



Hitungan kapasitas dukung dan penurunan pada fondasi telapak gabungan berbentuk empat persegi panjang dan kantilever, yang diperlukan untuk menentukan kapasitas dukung ij in (qa) dilakukan seperti yang telah dipelajari dalam Bab 3 dan Bab 4. Pertimbangan pertimbangan dalam perancangan dilakukan dengan memperhatikan jenis tanah (lihat Bab 5). 7.2.2 Perancangan Struktural



Perancangan fondasi telapak gabungan dilakukan dengan anggapan-anggapan sebagai berikut: ( I ) Fondasi atau pelat fondasi dianggap sangat kaku . Oleh karena itu, pelengkungan fondasi tidak mempengaruhi penyebaran tekanan. (2 ) Distribusi tekanan sentuh pada dasar fondasi disebarkan secara Ana/isis dan Perancangan Fondasi 387



-



I



l i ni er.



Gambar 7.2a, menunj uh:kan denah k olom bangunan dcngan kolom bagian l uar terletak pada batas pemilikan. D alam hal ini akan d igunakan fon dasi gabungan empat persegi panj ang y ang mengga b ungkan kolom l uar dan k ol mn bagian dalam. Pusat berat l uasan fondasi OJbuat berimpit dengan rcsultan bebanbeban. Ol eh karena i tu , tekanan pada dasar fon dasi scragam. Panjang (L) diatur dengan mem· perpanjang sisi fondasi yang terletak d i bagian dalam bangunan. L�� bar fondasi (B) dihiwng clengan rnt:mbagi resultan beban vertikal dengan panjang L yang dikali kan dcngan kapasitas dukung ijin, yaitu: B=



I.P



(7. 1 )



---



-



Lq a



.J ika ru � m g bagian kanan dan k iri kolo m tcrbatas, dapat



diguml kan fon dasi tcl apak pabungan trapcsium. P anj ang L y ang terbatas di tentukan terkb ih d 1 t lu , d an pusat berat l uasan trapesium dibuat ber impi t denr;nn garis kcrja resu ltan hcban-bcban . J ik a r adal ah lctak resultan bebannya tcrhadap sisi R2. menurut Gambar 7.2b, maka P1 ( L -



r



a



1



) + P2



a2 -cc



----- ------ �--



I.P -



(7 . 3 a )



"� ;l r i,· I



-



\



--1- : - 1- --L--- l i



I



/



clan (7 .3b ) (7.4) dcngan, r



388



�



j arak garis kerj a resultan P1 dan



P1 terhadap



sisi B::



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Te/apak Kant!lever



B 1, 82 L A a 1 ,a2



q qa



=



berturut-turut l ebar fondasi , pad a si si terpendek dan terpanj ang (l ihat Gambar 7.3) panj ang pelat fondasi luas trapesium berturut-turut j arak tepi pelat ke pusat luasan kolom P1 dan P2 tekanan fondasi pada tanah kapasitas dukung ij in



-r� B



(a)



Gambar 7.2



1



L



�



r = r0



I



--



-



----�



-



• B



2



(b)



Perancangan fondasi t e l apak gabungan cmpat persegi panjang dan tarpesiu m



b ila resul tan beban dibuat berimpit dcngan



pusat berat Iuasan fo ndas i .



Untuk fondasi gabungan empat persegi panjang, karena 81 B:>, maka B = AIL. Langkah-langkah perancangan fondasi telapak gabungan berbentuk trapesium dilakukan sebagai berikut: ( 1 ) Si apkan denah bangunan, perhatikan l etak-letak kolom, dinding, dan l etak beban-beban dimana terdapat ruang-ruang khusus, seperti tempat mesin berat yang kemungkinan menimbul kan =



Ana/isis dan Perancangan Fondasi - I 389



"



getaran.



( 2) Tentukan beban mati, beban hidup, momen lentur pa�a tiap-tiap (3 ) (4) (5) (6)



kolom dan dinding. Pilihlah susunan kolom-kolom yang membu tuhkan struktur fondasi gabungan. Pada dua kolom atau lebih yang membutuhkan struktur fondasi gabungan, dihitung jumlah total dari beban-beban kolornnya (L.P). Tentukan lokasi resultan beban-beban. Jika pada kolom-kolom nya terdapat momen lentur, pengaruh momen ini harus diper hitungkan terhadap resultan L.P-nya (lihat Gambar 7.3). Estimasikan nilai kapasitas dukung ijin (qa) menurut jenis tanah dasar fondasi. Untuk itu, nilai-nilai kapasitas dukung aman dalam Tabel 3.7 dapat dijadikan pertimbangan. Dicoba panjang pelat fondasi L dan hitung luas pelat fondasi yang diperlukan, dengan



dengan,



A = luas dasar fondasi qa = estimasi kapasitas dukung ijin dari langkah (5).



(7) Hitung lebar fondasi, B 1 dan BJ:



( -l)



2A 3r B1 = L L



(7.6)



dengan r adalah jarak resultan P terhadap sisi B2• (7.7)



dengan,



B 1 = s1s1 trapesium pada bagian yang dibatasi oleh batas



pemilikan



390



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



B:



=



sisi trapesium pada bagian dalam bangunan.



Dalam Persamaan (7.6), bila r = L/3 , maka B1 = 0. Pada kondisi ini diperoleh fondasi berbentuk segi tiga untuk memenuhi tekan an pada dasar fondasi seragam. Untuk itu, lebih baik j ika panjang L ditambah ke arah sisi B2, j ika r mendekati atau sama dengan L/3 .



Gambar 7.3 Perancangan fondasi telapak gabungan herbentuk trapesium.



(8) Cek kapasitas dukung ij in yang diestimasikan pada langkah (4) di atas dengan kapasitas dukung ij in (qa) yang didasarkan pada di mensi fondasi yang diperoleh pada langkah (6). Nilai q" yang diestimasikan harus lebih kecil dari nilai q" yang dihitung pada langkah (7). Pada hitungan cara ini, karena resultan beban



dibuat berimpit dengan pusat berat luasan fondasi, tekanan pada dasar fondasi seragam, yaitu q sama dengan q11• Kemudian lakukan langkah ( 1 3) , ( 1 4) dan ( 1 5 ) . Jika resultan beban tidak berimpit dengan pusat berat luasan fondasi, maka lanjutkan langkah berikut ini. Analisis dan Perancangan Fondasi 391



-



1



Tentukan letak titik berat luasan fondasi: r



0



=



L



(7 . 8)



+



3



B 1 + B2



dengan ro adalah jarak titik berat trapesium terhadap sisi B 1 itik awal sumbu-sumbu koordinat x,y dibuat berimpit dengan r0• ( 1 0) Tentukan momen inersia luasan fondasi terhadap sumbu y (Jy) : 2•



-



Iy -:=Is 2



dengan I



2



Ar



0



adalah momen inersia terhadap sisi B



82



1•



( 1 1 ) Hitung momen "LP terhadap sumbu-y, yaitu M e =



( 1 2)



= e



J:P, dengan



ro - r



Tentukan besamya tekanan sentuh pada dasar fondasi, dengan,



'LP



q=A



dengan



X0



--



xo My ± I



=



(7. 1 0)



y



jarak terhadap titik awal pada sumbu-



x. L



- - -- @- - - ---1



-t



I I



Pusat berat Iuasan



------rI



··



I



I



I I



I ' I



Gambar 7.4 Perancangan fondasi telapak gabungan berbentuk



empat persegi panjang.



I



392



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



( 1 3 ) Gambarkan diagram gaya lintang di sepanjang fondasi. ( 1 4) Hitungan Inomen lentur dan kebutuhan pe�ulangan betonnya. ( 1 5) Cek kedalaman fondasi bcrdasar hitungan dimensi (tebal) pe !at fondasi . Untuk fondasi telapak gabungan yang berbentuk empat persegi panjang. perancangannya sebagai berikut (Gambar 7.4): lkut1 cara yang sama seperti bu tir ( l) sampai ( 5) pada peran cangan fondasi tdapak trapesium diatas, kemudian, ( 1 6) H i tung lebar fondasi dengan,



(7 . 1 1 ) Cek kapasitas dukung ij in yang diestimasikan pada langkah (4) di atas dengan kapasitas dukung ij i n (qa) yang didasarkan pad& dimensi fondasi yang diperolch pada langkah (6). Nilai qa yang diestimasikan harus lebih keci l daripada CJa yang dihitung pada langkah (7). ( 1 7) Hitung besar tekanan sentuh pada dasar fondasi :



L.P



6e \ L }



(



BL



dan q



=



.



4'£P



----- -----



L/6) 3B(L



--



·



untuk (e >



( 7 . 1 2a)



(7. 1 2b)



2e, ) '



Lanj utkan langkah hi tungan yang sama seperti langkah ( 1 3 ) sampai ( 1 5 ) pada fondasi trapesium. 7.3 FONDASI TELA PAK KANTILEVER Jika fondasi terdiri 2 atau Jebih fondasi telapak yang diikat oleh satu ba lok, fondasi semacam ini disebut fondasi telapak kantilever



Ana!isis dan Perancangan Fondast - I 393



(cantilever footing) atau fondasi telapak ikat (strap footing). Fondasi telapak kantilever digunakan j ika luasan fondasi yang berada di tepi luasan bangunan, terbatas oleh batas pemilikan atau oleh fondasi yang sudah ada sebelumnya. Fondasi yang berada di tepi diikatkan dengan fondasi yang berada di dekatnya. Dua fondasi telapak tersebut, diikat oleh balok yang kaku agar distribusi tekanan pada dasar fondasi ke tanah menjadi seragam. Ikatan antara dua fondasi dapat dilakukan dengan beberapa cara, dan pemilihan caranya tergantung dari kondi si yang ada. Fondasi yang berada di tepi batas pemilikan diikat ke dinding atau ke kolom yang berada di atas fondasi (Gambar 7.5). Sebaiknya, fondasi telapak kantiever tidak disusun sedemikian hingga prosedur pelaksanaannya tidak umum dilakukan. 7.3 .1 ijin



Kapasitas



dukung



Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan kapasitas dukung ij in fondasi telapak kantilever, sama halnya pada fondasi telapak. Lebar fondasi diambil sisi yang lebih pendek. 7.3.2 Perancangan Struktural



Fondasi telapak kantilever terdiri dari 2 fondasi yang terpisah satu sama lain yang dihubungkan oleh satu balok (Gambar 7.6). Luas area kedua fondasi dapat dianggap sebagai problem statika, j ika kapa sitas dukung ij in dan dimensi fondasi sudah dipilih atau diasumsikan. Hitungan tekanan pada dasar fondasi dilakukan dengan memperhatikan Gambar 7.6. Tekanan pada dasar fondasi terbagi rata secara sama pada fondasi kolom P1 dan P2. Dari persamaan keseimbangan,



L1R1 = (L 1+ B1!2 - a1)P1 (7. 1 3 )



394



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



(a)



(b)



(c)



(d)



Gambar 7.5 Contoh-contoh struktur fondasi telapak kantilever. 81 / 2 81



Titik berat luasan fondasi 81



\



Balok 1 kat



�IP



q



1



k



IR,



q2



(b)



Gambar 7.6 Perancangan fondasi telapak kantilever.



Tekanan pada dasar fondasi kolom P1: q1



=



(7 . 1 4)



R1 /A 1



Dari persamaan, Ana/isis dan Perancangan Fondasi



395



-



I



L 1 P2 - (B t/2 - a t )Pt = R2L 1 Diperoleh,



R2 = ( l iLt)[LtP2 - (B t/2 - a t )Ptl



(7 . 1



5)



Tekanan pada dasar fondasi kolom P2, dihitung dengan persamaan: (7. 1 6)



dengan A�o A 2 , berturut-turut adalah luas dasar fondasi kolom P1 dan P2, dan q�> q2 , berturut-turut adalah tekanan pada dasar fondasi kolom P1 dan P2• Simbol-simbol yang lain dapat dilihat pada Gambar 7.6. Dalam perancangan, hasil akhir q1 dan q2 harus lebih kecil dari pada kapasitas dukung ij in (qa) . Dari tekanan pada dasar fondasi yang telah diperoleh, dapat dihitung besamya momen dan gaya-gaya lintang yang terjadi pada balok ikat dan telapak fondasinya. Dari sini, kemu dian dapat dilakukan hitungan penulangan beton. 7.4 PEMILIHAN BEBAN-BEBAN KOLOM



Dalam praktek, lebih baik jika ukuran fondasi dibuat sedemi kian rupa agar tekanan sentuh yang terjadi besamya seragam akibat pengaruh beban mati ditambah beban hidup yang memang betul-betul mempengaruhi penurunan, yaitu dengan membuat pusat luasan fon dasi berimpit dengan resultan beban-beban kolom. Jika fondasi ter letak pada tanah lempung, beban hidup yang diperhitungkan adalah beban yang diperkirakan akan beke1j a dalam periode tahunan. Untuk fondasi pada tanah pasir, hal ini merupakan nilai kemungkinan beban maksimumnya. Walaupun fondasi telapak gabungan telah dibuat agar tekanan pada dasar fondasi seragam oleh pengaruh beban-beban kolom, namun dalam praktek, perancangan fondasi tersebut sering didasarkan pada beban-beban kolom yang ada, sehingga akan terdapat eksentrisitas resultan resultan beban terhadap pusat luasan fondasi, dan distribusi



396 Kantilever



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak



tekanan fondasi menj adi tidak seragam. Oleh karena itu, kapasitas dukung ij in (qa) harus dihitung berdasarkan p� mbebana n eksentris. Selanj utnya, untuk perancangan struktur fondasi, hitungan gayagaya lintang dan momcn-momen lentur harus didasarkan pada tekanan da sar fondasi yang tidak seragam tersebut. Contoh soal 7. 1: Dua buah kolom akan digabungkan oleh sebuah fondasi ga bungan (Gambar C7. l ) . Area bangunan sebelah kiri terbatas oleh ba tas batas pemili kan. Beban pada kolom P1 = 800 kN dan pada 1 600 kN. Fondasi terletak pada tanah lempung j enuh kolom P2 dengan 1 berat volume rata-rata 20 kN/m dan koefisien tekanan pori A = 0,9. Dari uji tekan bebas diperoleh cu seperti yang ditunjukkan pada Gam 2 bar C7. 1 . Modulus elastis tanah rata-rata E = 20000 kN/m pada selu ruh kedalaman lapisan lempung. Hitung dimensi fondasi yang aman terhadap kapasitas dukung dan penurunan. =



Penyelesaian:



(a) Hitungan dimensifondasi dan kapasitas dukung Letak resultan beban-beban dari pusat kolom P1 : 'i.P x y = P2 x L1 y



=



600



1 600 X 4 800 + 1



=



2,67 m (dari pusat kolom P1)



Diinginkan tekanan pada dasar fondasi seragam. Karena itu, panj ang fondasi yang dibutuhkan: L = 2 x (2,67 + 0,4) = 6, 1 4 m Mula-mula kapasitas dukung ij in dimisalkan dengan memper 2 timbangkan nilai kohesi lempung, qa = 1 5 0 kN/m . Lebar fondasi yang dibutuhkan: B



LP =



--



Lq a



=



2400 2,6 m 6,1 4 X 1 5 0



Analisis dan Perancangan Fondasi 397



=



-



I



L = 6, 1 4 m



C0



(kN/m



2



)



Kedalaman (m) 0



70



1,5 m



60 80



(a)



mv



mv



= 0 ,0001



m



2



/kN



70 4,5 m



= 0 , 0 0 01 2 m 2 /kN



mv



=



0,0003



2 m /kN �-�---�-�· --------�-r-:;ry



7,5



m



1 90 ---77T 200



1 0 ,5



m



L.apisan kerikil berpasir sangat padat Pusat berat luasan fondasi dibuat pada resultan beban (IP)



(b)



Gambar C7. 1 . Kapasitas dukung neto (dihitung menurut persamaan Skempton): Dicoba kedalaman fondasi D1 = 1 ,5 m. Terlihat dalam data tanah, variasi cu di bawah dasar fondasi sampai 3 m di bawahnya tak banyak bervariasi (l ebar fondasi maksimum diperkirakan 3 m). Untuk hitungan kapasitas dukung, cu ratarata akan diambil dari kohesi pada kedalaman tersebut ( 1 ,5 - 4,5 m), yaitu: 398



BAB VII - Fondasi Te!apak Gabungan dan Fondasi Telapak Kanti! ever



Cu =



Y4



2



(70 + 60 + 80 + 70) = 70 kN/m .



Dihitung



D/B = 1 ,5/2,6 = 0,5 8. Dari Gambar



diperoleh N, = 7,2 (untuk fondasi bujur sangkar). Untuk fondasi memanj ang ukuran 2,6 m dipakai : N,



(



= 0,84 + 0,1 6



X



X



3. 1 0 ,



x 6, 14 m yang akan



(



Ne = 0,84 + 0,1 6



X



X



7,2 =



6,53 qun = 70



X



6,53 = 457, 1 kN/m2



I



- q11n = 1 1 3 x 45 7,1 = 1 52,4 > q,1 = 1 50 kN/m" 1



F



(dengan



qn =



2400 = 1 50 kN/m �) 6,14 X 2,6 1



Jadi, dimensi fondasi memenuhi syarat keamanan terhadap keruntuhan akibat kapasitas dukung dengan faktor aman F = 3 .



(b) Hitungan penurunan J.:P



q = - + tekanan akibat berat pelat fondasi + tekanan tanah



A diatas pelat Jika berat volume beton m, maka:



3



= 24 kN/m dan tcbal pclat fondasi = 0,5



2400 +(0,5 x 24) + ( I x 20) = 1 kN/m� 2,6 X 6,14 82 1



Tekanan fondasi neto:



qn = q - Dt Y = 1 82 - ( 1 ,5



X



2 20) = 1 52 kN/m



(b. I) Penurunan segera rata-rata Karena fondasi pada l empung j enuh, maka diperkirakan angka Poisson 11 = 0,5. Oleh karena itu, penurunan segera rata-rata



Ana!isis dan Perancangan Fondasi



399



-



I



dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Janbu dkk. ( 1 956).



q ,t B



5- =



E



1



LIB



= 6, 14/2,6 = 2,36



HIB



= 9/2,6



D/B



=



=



3 ,46



1 Y2 (; cc 0 5 S



Dari Gamba r 4. 1 6, diperoleh 111 = 0,85, �Lo = 0,9. Penurunan segera rata-rata bi la fondasi tleksibe l : Si = 0,85



X



0,9



X



[5 2



X



20000



= 0,0 1 5 m = 1 5 mm



Dengan menerapkan koreksi penurunan segera bila fondasi kaku (Persamaan (4.16b), maka penurunan segera terkoreksi Si = (0,93)( 1 5 ) = 14 mm. (b. 2)



Penurunan Konsolidasi Distribusi tekanan di bawah fondasi dihitung berdasarkan penyebaran 2 V: l H. Tambahan tekanan pada pusat lapisan lempung: L'laz



= L'lp =



(B + z )(L +



z) Dengan qn = 1 52 kN/m2 , z = j arak dari dasar fondasi ke tengah tengah lapisan yang ditinj au, L = panj ang fondasi = 6, 1 4 m dan B = le bar fondasi = 2.6 m. Hitungan penurunan konsolidasi (Se) dilakukan pada Tabel C7.1, dengan Scroed1 = m,



.dpll.



Koreksi penurunan konsolidasi dengan A = 0,9 dan HIB = 9/2,6 = 3,36 Dari Gambar 4.24, dengan cara interpol asi antara fondasi lingkaran dan fondasi memanj ang, diperoleh secara pendekatan 400



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



B = o,92 . Tabel C7.1 Hitungan penurunan konsolidasi Lapisan (m)



1 ,5 - 4,5 4,5 -7,5 7,5 -10,5



7,5



1 7.6



3



0,00003 Jumlah



Jadi, Se = B Sc(oed) = 0,92



X



0,00 1 6 =



0,0356 m



0,03 5 6 = 0,033 m = 33 mm



Penurunan akhir total :



S = S1 ' + Se = 1 4



+



33 = 47 < 65 mm (OK ! )



Menurut Tabel 4.9, untuk fondasi terpisah pada tanah lempung, penurunan tersebut masih dalam batas-batas toleransi (S < 65 mm). Karena tekanan sentuh pada dasar fondasi seragam, penurunan yang tetjadi diperkirakan mendekati seragam, ji ka fondasi kaku. Jadi, dari tinj auan faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung dan penurunan toleransi, dimensi (2,6 m x 6, 1 4 m) dan kedalaman fondasi (D1= 1 ,5 m) yang dipakai, memenuhi syarat. Contoh soal 7.2: Dua buah kolom digabungkan oleh sebuah fondasi telapak kantilever (Gambar C7.2). Ruang sebelah kiri kolom terbatas, yaitu pada j arak 0 ,4 m dari pusat kolom P1 • B eban-beban kolom P1 = 1 500 kN dan P2 = 4000 kN dengan garis kerj a beban terletak di pusat masing-masing kolom. Tanah dasar fondasi berupa pasir, dengan berat volume yang dapat dianggap sama di seluruh kedalamannya, yaitu y = 3 1 8, 7 kN/m . Data hasil uji SPT diperlihatkan pada Gambar C7.2. Nilai-nilai N yang tercantum pada gambar tersebut sudah merupakan



Analisis dan Perancangan Fondasi



-



I



401



"



terkoreksi. Berapakah dimensi dan kedalaman fondasi yang memehuhi syarat faktor aman terhadap kapasitas dukung dan penurunan?



N



Penyelesaian:



(a) Hitungan dimensifondasi dan kapasitas dukung Didasarkan pada kondisi tanah pasir, dicoba kedalaman fondasi 1 ,5 m. Pada kedalaman ini, rata-rata nilai N = 3 5 . Diperkirakan lebar fondasi terbesar B kira-kira 3 ,5 m . Nilai N yang dipakai dalam hitungan kapasitas dukung ijin adalah N dari dasar fondasi sampai kedalaman B (Terzaghi dan Peck, 1 948). Karena itu, dipakai nilai N dari kedalamaan 1 ,5 - 5 m, yaitu N 3 5 . Dari Gambar 3.29, diperoleh qa = 350 kN/m2 . =



(a. I) Fondasi kolom PI Dihitung reaksi gaya di pusat fondasi P1 • Dicoba B 1 2,25 m. Pusat luasan fondasi kolom P2 dibuat berimpit dengan garis kerja beban P2. Diambil momen terhadap pusat fondasi kolom P2 . L1R1 (L1 + 0,5B l - a1)P1 =



=



1 500



kN. dengan RI adalah reaksi gaya pada pusat dasar fondasi kolom PI Tekanan sentuh pada dasar fondasi kolom PI . R I = [ 6+(0,5x 2,25) - 0,4]



402



1 682



1 682 RI 2 2 = 332 kN/m 2 = ' BI 2 25 N = 35, B I = 2,25 m dari Gambar 3.29,



ql



Untuk



=



=



qa = 3 80 kN/m2 > q1



=



diperoleh 2 3 32 kN/m (OK!)



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



P1



= 1500 kN = m L1



= 4000 kN



P2



6



N -SPT I



(b)



= 2,25 Tm I



�



Pasir tidak padat Lapisan 5,275 m



8m 1,85 m 81



q



batu



82



= 3,30 m



I I I I 81I



I



I I



= 2,25 m



i-'--



c1



---



·-



I



82



= 3,30 m



I



Gambar C7.2 Rencana ukuran fondasi pada pemisalan awal (B1= 2,25 m, B2



= 3,30 m, D1 = 1,5 m) .



(a. 2) Fondasi kolom P2 Reaksi gaya di pusat kolom



P2 ,



yaitu



R2 :



Analisis dan Perancangan Fondasi 403



-



I



=



_!_ [(6 X 4000) 6 -



(0,5



Luas fondasi kolom



X



2,25 - 0,4) 1 500]



=



3 8 1 8 kN



P2 yang dibutuhkan :



Bila fondasi dibuat buj ur sangkar, lebar fondasi : B2



=



0,05)



=



3,2 m. Diambil B2



=



3,30 m.



Karena di bawah kedalaman 5 m terdapat lapisan pasir tidak padat yang mudah mampat setebal 8 m (N rata-rata = 1 0), maka masih diperlukan pengecekan terhadap penurunan yang terj adi .



(b) Hitungan Penurunan Karena dasar kedua fondasi terpisah satu sama lain, dengan lebar dan tekanan pada dasar fondasi yang berbeda, diperlukan hitungan penurunan masing-masing fondasi. Tekanan fondasi ke tanah dasar akan dihitung dengan memperhatikan berat pelat fondasi, tanah, serta balok pengikat kedua ko1om. Tekanan pelat fondasi tebal 0,5 m =



0,5 x 24 = 1 2 kN/m2



Tekanan akibat tanah urug tebal I ,5 - 0,5



= 1 ,0 x 1 8,7



=



=



1 m



1 8,7 kN/m2



Tekanan akibat berat balok ikat pada dasar masing-masing pelat fondasi (balok dengan panjang 6/2 = 3 m) sangat kecil, sehingga dapat diabaikan. Jadi, tekanan neto yang diperhitungkan untuk hitungan penu runan adalah qn l (332 + 1 2 + 1 8,7) - ( 1 ,5 X 1 8.7) =



404 Kantilever



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak



= 334,7 kN/m2 ::::q 1 = 332 kN/m2 Fondasi kolom P2 : qn1 = =



(350 + 12 + 1 8,7) - ( 1 ,5 X 1 8,7) 352,7 k.N!nl



::::q2 =



350 kN/m2



Dalam soal ini (lihat j uga Contoh soal 7.1) terlihat bahwa pengaruh tambahan tekanan, bila berat pelat fondasi yang relatif tidak tebal diperhitungkan, sangat kecil, sehingga dalam hitungan tekanan fondasi neto sering dianggap bahwa berat volume beton sama dengan berat volume tanah. Penurunan total kedua fondasi merupakan penurunan segera, karena tanah dasar berupa pasir. Hitungan tambahan tegangan vertikal di bawah pusat fondasi kolom P�, dilakukan pada Tabel C7.2a. sampai Tabel C7.2c. Pada tabel-tabel tersebut dan tabel-tabel sesudahnya, z = kedalaman tengah-tengah lapisan dari dasar fondasi. x = j arak dari pusat luasan fondasi P1 ke pusat luasan fondasi P , 2 atau sebaliknya. Hitungan penurwzan segera menurut cara De beer dan Marten, dikerj akan pada Tabel C7.2d. Dalam penyelesaiannya dipakai hubungan tahanan kerucut statis dan nilai N-SPT yang disarankan Meyerhof: qc = 4 N. Prosedur hitungan penurunan dilakukan sebagai berikut: Misalnya pada Tabel C7.2d, untuk hitungan kompresi lapisan tanan kedalaman 1 ,5-5 m (tebal lapisan mampat H = 3,5 m). Di tengah-tengah lapisan tersebut terdapat tambahan tegangan vertikal 11CJ2 = L1p 1 69,2 kN/m2 . Tekanan overburden efektif di tengah-tengah lapisan, yaitu pada kedalaman 3,25 m dari muka tanah: =



Po' =



3,25 X 18,7 = 60,8 kN/m2



qc =



4N



C=



1 ,5qr/p0 ' = 1 ,5



=



4 x 35 = 140 kg/cm2 X



=



1 4000 kN/m2



1 4000/(60,8)



Analisis dan Perancangan Fondasi 405



- I



=



345,4



H



p; + l1p Po'



S.I = - In C



Tabel C7.2a lla,



3,5



60,8 + 1 69 = '0 0 13 60 8 '



=345 -4 In



'



m



di bawah pusat fondasi kolom 2 P1 oleh pengaruh beban



P 1(B I = 2,25 m, qn1 = 334,7 kN/m )



Lapisan



(m)



1,5 � 5,0 5,0 - 1 3 di bawah pusat fondasi kolom P1 oleh pengaruh beban P2 (B2 = 3,30 m, qn2 = 352,7 kN/m2)



Tabel C7.2b lla,



Lapisan (m) 1 ,5 � 5,0 5,0 -13 Tabel C7.2c



Lapisan (m)



X



(m) 5,275 5,275



x/B 1



1 , 59 1 ,59



z



(m) 1 ,75 7,50



z/B1



Gbr.4.6b



lla z!qnl



llaz2 (kN/m )



0,005



1 ,76



0,53 2,27



0,038



1 3 ,4



Tambahan tegangan vertikal di tengah-tengah lapisan, di bawah fondasi P1 Kedalaman (m)



llar llp



(kN/m2)



1 ,5 � 5,0 5,0 - 1 3 Tabel C7.2d



Hitungan penurunan-segera fondasi kolom P1



Lapisan Kedalaman qc = 4 N Po llp (m) (m) (kN/m2) (kN/m2 ) (kN/m2 )



c



H



(m)



si



(m)



1 ,5 � 5,0 5,0 - 1 3



406



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



Penurunan total fondasi kolom Pi : LSj =



0,013 + 0,037



=



0,05 m



Penurunan total fondasi kolom Pi adalah sama dengan penurunan segeranya = 0,05 m = 50 mm > 40 mm (tidak memenuhi). Dengan cara yang sama, tambahan tegangan vertikal di bawah pusat fondasi dan penurunan segera fondasi P2 dilakukan pada Tabel C7.3a sampai Tabel C7.3d. Tabel C7.3a �crz di bawah pusat fondasi kolom P2 oleh pengaruh beban P1 (B I = 2,25 m, qni 334,7 kN/m2) =



Lapisan ( m)



1 ,5 - 5,0 5,0 -13



X



(m)



5,275 5,275



x/B1



2,34 2,34



1 ,75 7,50



0,77 3,33



Tabel C7.3b �crz di bawah pusat fondasi kolom P 2 oleh pengaruh beban P 2 (Bz = 3,30 m, qnz = 352,7 kN/m2) Lapisan



(m)



1 ,5 - 5,0 5,0 - 1 3 Tabel C7.3c Tambahan tegangan vertika1 di tengah-tengah lapisan, di bawah fondasi P2



1 ,5 - 5,0 5,0 - 1 3



Analisis dan Perancangan Fondasi 407



-



I



Tabel C7.3d Hitungan penurunan-segera fondasi kolom Lapisan



Kedalaman



1 ,5 - 5,0 5,0 -1 3



3 ,25 9,00



( m)



?1



L\ If S; =4N Po p 2 c (m) (kN/m1) (kN/m 2) (kN/m ) (m) 1 4000 60,8 245,3 345A 3.5 0,0 16 4000 1 68,3 35,65 8,0 0..049



qc



Penurunan total fondasi kolom P2:



:LS, = 0,0 1 6 + 0..049 = 0,065 m



65 mm > 40 mm (tidak rri.emenuhi) Penurunan maksimum fondasi telapak pada pasir menurut Tabel 4.9 adalah 40 mm. Jadi, dimensi fondasi yang dirancang belum memenuhi syarat. Karena itu, tekanan pada dasar fondasi harus diperkecil dengan cara menambah lebar fondasi. Hitungan dengan cara yang sama seperti di atas, namun dengan menambah lebar fondasi harus di1akukan, sampai penunman mak simum dan beda penurunan (8/L) (dengan 8 = selisih penurunan antara 2 fondasi dan L = jarak pusat ke pusat 2 fondasi) harus lebih kec il dari yang disyaratkan. =



Contoll soal 7.3:



Dua buah kolom dijadikan satu oleh sebuah fondasi gabungan segi empat. Ruang sebelah kiri terbatas (Gambar C7.3) . Data beban: Kolom 1 : beban mati 300 kN, beban hidup = 300 kN Kolom 2 : beban mati = 550 kN, beban hidup = 450 kN Dimensi kolom 1 : 300 mm x 300mm kolom 2: 3 75 mm x 3 75mm Kuat tekan beton : Untuk kolom = 30 MPa, fondasi = 20 MPa. Kuat tarik baja untuk kolom dan fondasi adalah 300 MPa. Kapasitas dukung ijn tanah (qa) = 1 3 0 kPa pada kedalaman 1 ,5 m. =



408 ever



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kanti!



Rencanakan dimensi dan tulangan fondasi tersebut.



0,30



m Gambar C7.3 Fondasi gab•1ngan segiempat.



Penyelesaian:



Letak resultan beban kolom terhadap P1 adalah:



'i.M = 600 X 0, 1 5 + 1 000 X 4,65 = 1 600r r = 2,96 m (sebelah kanan dari P1 )



Agar resultan beban kolom berimpit dengan pusat berat luasan fondasi, maka panjang fondasi (L) yang diperlukan adalah 2 x 2,96 = 5,92 m dibulatkan menj adi L = 6 m Berat volume tanah di atas fondasi, dan 3 pelat fondasinya dianggap sama dulu, yaitu y = 20 kN/m .



Tekanan fondasi ke tanah ijin neto qn = 1 30 - (20 x 1 ,5) = 1 00 kN/m Luas fondasi yang diperlukan = jumlah beban mati dan hidup di kedua kolom dibagi luas pelat fondasi:



A = (300 + 550 + 300 + 450)/ 1 00 = 1 6 m2 Karena panj ang fondasi L = 6 m (hasil hitungan di atas) , maka lebar fondasi B 1 6/6 = 2,67 m, diambil B = 2,70 m =



Ana!isis dan Perancangan Fondasi 409



-



I



2



Untuk hitungar tuJangan beton, besarnya beban kerja ultimit untuk masing-masing kolom adala� : Pul Pu2



==



1 ,2 X 300 + 1 ,6 1 ,2 X 550 + 1 ,6



X X



300 450



==



840 1 3 80 kN



kN Dicoba dengan tebal fondasi awal 700 mm = 0, 70 3m. 3 Berat volume beton 23 kN/m dan tanah di atasnya 1 6,5 kN/m .



=



Reaksi tekanan tanah tekanan akibat beban kolom-kolom + pelat beton + tanah di atas pelat = ( 840 + 1 3 80)/(2,7 x 6) + (23 x 0,7 + 1 6,5 2 x 0,8) 1 66.4 kN!m



=



Fondasi dianggap sebagai balok memanj ang, maka beban balok merupakan reaksi tanah yang arahnya dari bawah ke atas:



=



=



q = 1 66,4 x B 1 66,4 x 2,7 449,3 kN/m Skema beban dan diagram bidang momen untuk model fondasi gabungan diperlihatkan dalam Gambar C7.4. a. Perancangan tulangan geser



Bila diasumsikan lebih dulu tebal pelat fondasi maka: d = 700 - 75 - 25 = 600 mm •



700 mm,



Untuk arah keij a dua arah Untuk memudahkan analisis, luasan kerj a dua arah masingmasing dianggap bekerja pada daerah kritis tiap kolom dengan luasan fondasi buj ur sangkar selebar 2, 7 m. Untuk penulangan didasarkan pada beban kolom 2 . h,



m



=



= lebar kolom + (0,5d)2 = 300



+



600 = 900 mm = 0,9



bo 4b,



Gaya geser total terfaktor yang hekerj a pada penampang kritis : 41 0



BAB V!! - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Te!apak KantJ!ever



Kuat geser beton ( Vc) diambil nilai terkecil dari :



(1 + )2Jl�0d



Vc =



dan



±Hbod



dan



!. . .J20x(900x4)x600 3 . 2 19.938 =



3



N



3219938}0 3219,94 (4R 1, (4fl}od 4.Ji.O 900 4 600 38639,2 5 3219,94 0,75 3219 , 94 2414,95 1227



Diambil nilai terkecil dari keduanya =



N=



Kuat geser beton maksimum Vc mak = Untuk fondasi buj ursangkar f3c = geser maksimum,



d



Vc =



X



=



X



kN



sehingga tahanan



X



kN



=



Diambil kuat geser beton = kN < Ye maks · Jadi, kuat geser pelat fondasi dengan hanya memperhitungkan kuat geser beton minimum saja adalah :



< ! J V';, = Vu =



(OK!) •



2 ,7 ) - --d 0,375) - 0,6 0,56 (1013,9/2f) , 2 7 0,56 210



Untuk arah kelja satu arah L'



= Yz lebar fondasi Yz lebar kolom = (Yz X ( Yz X



=



m



Gaya geser terfaktor yang bekelj a pada penampang kritis : Vu = P uhv.L'



=



Kuat geser beton:



X



X



=



kN



kN



Analisis dan Perancangan Fondasi



-



I



411



( l



�



V, = \i - ' . j J,



1



)bwd



\6



X



2700 600 = 1207 X



kN'



6 840 kN



1 380 kN I



4. 5 m



I



1 , 35 m



,



----��--I ----T-------�--3>j' '



lI



I I I



!I



-·�-·-----



I



I



--



"



r----------t------



I



· ·-------· ·-



I I I I I I



I



I I I I I I



(a)



'



1 1



I



I



-- - ------r �------�1



1 0 1 3 ,9



_



:



I I 1 I I I



67,2



-- 7 2 1 ,4



1 27,66



(b)



Gambar C7.4 (a) Sketsa pembebanan untuk



penulangan. (b) Diagram gaya !intang dan momen.



412



BAB VII - Fondasi Te/apak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



Kuat geser pelat fondasi dengan hanya memperhitungkan kuat geser beton minimum:



� Vn



=



� Vc = 0,75



X



1 207,48 = 905,608 kN > Vu = 2 1 0 kN



(OK ! )



Cek berat tanah dan fondasi yang 3 diasumsi kan di atas dengan berat volume tanah 1 6,5 kN/m = =



+( 1 6,5 X 0,8)tanah (23 X 0 ,7 )bcton 2 29,3 kN/m :::: 1,5 x 20 30 kN/m2 (OK! ) =



b . Perancangan tulangan lentur



Penulangan arah memanj ang Untuk penulangan momen negatif (tulangan s1si atas) di gunakan momen maksimum 798 ,85 kNm. Momen per meter panj ang = 798,85/2,7 = 295,9 kN.m = 295,9 x 1 06 N .mm.



•



Momen internal (Mn) kopel blok tekan beton:



��!L



=



0 , 8 5 -f:. '.a.b.(d - -} a)



(- 1 .0, 8 5 .J; 'h)a 2 + (0,85.f '.b.d)a -



(2



X



(



0,85 X 20 X [ 000



+



)



=0



(0.85 20 1000 600 ) X



X



X



a -



]



295,9 X 1 0 0,80



6



J



=0



(- 8500 )a2 + (1 0200000 )a - (369837963 ) = 0 Diperoleh, a1 = 37,43 mm dan a2 = J 1 62,5 7 mm, dan dipakai a = 37,43 mm, dengan c = 37,43/0,85 = 44 mm. Pemeriksaan tegangan pada tulangan baja.



Ana/ists dan Perancangan Fondasi 413



-



I



CS



d



=



-c



-



600 - 44



C



X



£Cl/



44



-



=



' 0 003 0,003 79



Tegangan pada baja tulangan:



f



s



= &



s



.Es =



0,00379 x 2 xl05 = 7576 MPa



Nilai tegangan tersebut melebihi nilai tegangan leleh ij in MPa, sehingga Is diambil sebesarj; = 300 MPa. Luas tulangan yang dibutuhkan : •



� Rasio penulangan (p) :



�



=



300



300



2 1 20 = 0,003 53 > 0,002 (OK ! ) b.d 1 000 600 Batasan Pmin adalah 0,002, sehingga rasio penulangan masih p=



=



X



memenuhi . 2 Oengan luas tulangan A s = 2 1 20 mm , maka jumlah tulangan per meter untuk diameter tulangan 25 mm adalah: 11 =



2 120 = 4,3. Diambil 5 tulangan 025 1 n : x 25 c



Jarak antar tulangan : s =



1000 I 5 = 200 mm



Jarak antar tulangan maksimum adalah 3 x tebal pelat = 3 x 700 = 2 1 00 mm atau 450 mm ( j arak antar tulangan masih memenuhi), sehingga untuk penulangan selebar 2,70 m dipakai 1 4025 atau



025-200.



Untuk momen positif digunakan momen maksimum 302,5 kN .m atau momen per meter panj ang = 302,5/2,7 = 1 1 2,04 kNm = 1 1 2 x 1 06 N .mm. Momen internal (M11) kopel blok tekan beton: 414



BAB VII - Fondasi Te/apak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



-:



M



=



0,85.f, '.a .b .(d � + a)



(-,l-- .0,85.fc 'h )a " + (0,85.fc 'h.d )a ( - +- .0.8 5 .2 0 . 1 000 } 1 "



+



-



\



(



(0,8 5.20. 1 000 . -



a 600) (



-



8 500



=



�� 9



)a c + ( 1 0200000 )a -- (1 40046296)



Diperolch a1 = l 3 ,iN mm dan a1 = 1 1 86, 1 1



(



1 1 2 x 1 Q�



=



mm.



0



0 0,80



'j



=



)



0



Dipakai a = 1



3 ,89



dengan c = 1 3 .89/0,85 = 1 6}4 mm. Selanj utnya dilakukan pemeriksaan tcgangan pada tulangan baja .



mm ,



1 6,34



s



Tcgangan pada bap tulangan: f



�



= £



I



�



.E S



=



10 7 1



0,



x



2 x l 05 = 2 1 42 8 MPa



Ni lai tegangan t�rsebu t melebih1 nil a1 tegangan leleh ij m = 3 00 MPa, sehingga .f. diambil sebesar {; = 3 00 MPa. Luas tulangan yang dibutuhkan:



A,



=



0.85 ./,. '.il.b



0, 8 5 x 20 x l 3,89 x l 000 =



r



Joo



=



4 2 /8"7 l 7 mm ,.



Rasio penul angan (p) :



p



=



�-



b.d



•



=



-7 8 7 1 4 7 1 000 .600



-"" 0.00131



>



0,002



(OK ! )



Batasan Pmin adalah sebcsar 0,002, sehingga rasio penulangan dipakai batasan minimum p 0,0020 a tau luas tulangan As =



c=·



0.002 0. 1 000 .600 1 200 mn/ . 2 1 200 mm • maka j umlah tulangan per meter pelat Dengan A, untuk diameter tulangan 2 5 m m adalah: =



=



Anafisis dan Perancangan FonJas1 -- I



41S



"



n



=



1 2 00 I n x 4



2



.



. = 2,4. Dtambtl 3 tulangan D25



25



dan j arak antar tulangan adalah: s = 1 000 I 3 = 333 mm diambil 300 mm Karena j arak antar tulangan maksimum adalah 3 x tebal pelat = 3 x700 = 2 1 00 mm atau 450 mm (masih memenuhi), sehingga untuk penulangan selebar 2, 70 m dipakai 9D25 atau D25-300. •



Penulangan arah lebar Momen pada arah lebar: 1 66,4 X 0,5 X 1 , 1 625 2 X 6 = 674,6 kNm Momen per meter panj ang



=



=



674,6/6 N.mm.



1 1 2 kN.m



=



1 1 2 x 1 06



(



1 1 2 x l 06 (- 2 .0,85 .20. 1 000 )a2 + (0,85 .20. 1 000.600 )a-0 0,80 (- 8500 )a2 + (1 0200000 )a - (1 40545833 ) 1



)



-



=0



Diperoleh, a1 = 1 3 ,9 mm dan a = 1 1 8 6 mm, dan dipakai 2 1 3 ,94 1 mm, dengan c = 1 3 ,9/0,85 = 1 6,4 mm.



a



= 416



s



c



c u



6,401 '



1



fs



= &s . E,



=



0, 1 067



X



2



X



1 05



= 2 1 349 MPa > 3 00 Mpa



Sehinggaj; diambil sebesar.fv = 300 MPa: 0,85 .fc ' .a.b == A =



s



f,



0,85 x 20



x



300



3,9



x



1 000 = 789,988 mm2



BAB VII - Fondasi Te/apak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



Rasio penulangan (p) : 787,1 47 = 0,00 1 32 > 0,002 =� = p b.d 1 000 x 600 Rasio penulangan dipakai batasan minimum p2 = 0,0020 atau luas tulangan A, = 0,0020 x 1 000 x 600 = 1 200 mm . Dengan nilai luas tulangan As = 1 200 mm2 maka jumlah tulangan per meter pelat untuk diameter tulangan 1 6 mm adalah : n



=



1200 = 5,9. Diambi1 6 buah tulangan D 1 6 _L4 r c x l 62



dan jarak antar tulangan adalah :



s = 1 000/6 = 1 67 mm diambi1 1 50 mm 14025



9016 1 ,5 m



14 016 1 ,575 m



- 9025



. . . . . . ..



• • • •



1 30 1 6 (Disebarkan merata pada daerah ini) (9025)



------ o :- -� ________,



(1 2025) --



-



" " " " . . . . . 1.6JJ?? : : : : : memanjang ·



·



(1 4025)



Tulangan



.



. · . ····.· · · · , · . ·. · . · . ·. · . .



•



• •



• '



.



• •



.



• '



.



.



'



•



• •



dipasang merata



• •



• •



• •



' •



• •



• •



• •



• •



•



• • •



•



• '



• •



• •



• •



• •



• •



• •



• '



' • •



·



•



• '



• •



• •



I I



•



• •



•



•



' •



• •



• •



• •



• •



• '



• •



•



•



• '



• •



• '



•



Gambar C7.5 Penulangan fondasi gabungan. Analisis dan Perancangan Fondasi - I 417



Jarak antar tulangan maksimum adalah 3 x tebal pelat 3 x 700 = 2 1 00 mm atau 450 mm (masih memenuhi), sehingga untuk penu langan arah lebar dipakai D 1 6- 1 50 atau 36D 16 untuk melintang disebar pada arah panj ang pada bagian bawah pelat fondasi : =



2 /( P+ l ) = 2/((6/2,7)+ 1) = 0,62 1 = 62, 1 % x 0,600 = 1 ,5 m dipasang 62, 1 % 840/(840+1 380) = 23,5 % (9D 1 6) di bawah kolom 1 dan



Jadi, pada rentang 0,3 + 2 pada rentang 0,375 + 2 dipasang



62, 1 % 2,



x



x



x



0,6 = 1 ,575 m sampai tepi fondasi



1 380/(840+ 1380) = 38,6 % ( 1 4D 1 6) di bawah kolom



sisanya 1 3D 1 6 disebar merata pada area selain yang diuraikan di atas (Gambar C7.5).



418



BAB VII - Fondasi Telapak Gabungan dan Fondasi Telapak Kantilever



BAB VI II FON DASI RAKIT 8.1 PENDAHULUAN



Fondasi rakit (raft foundation atau mat foundation), didefini sikan sehagai hagian hawah dari struktur yang herhentuk rakit melehar ke seluruh hagian dasar hangunan. Bagian ini herfungsi meneruskan hehan hangunan ke tanah di hawahnya. Fondasi rakit digunakan hila lapisan tanah fondasi herkapasitas dukung rendah, sehingga jika di gunakan fondasi telapak akan memerlukan luas yang hampir meme nuhi hagian hawah hangunannya. Terzaghi dan Peck ( 1 948) menya rankan hila 50% luas hangunan terpenuhi oleh luasan fondasi, lehih ekonomis jika digunakan fondasi rakit karena dapat menghemat hiaya penggalian dan penulangan heton. 8.2 KAPASITAS DUKUNG IJIN



Fondasi rakit hanyalah merupakan fondasi yang lebar. Oleh karena itu, hitungan-hitungan kapasitas dukung, sama seperti hitungan kapasitas dukung fondasi telapak. Kapasitas dukung ij in (qa), diten tukan dari kapasitas dukung ultimit dihagi faktor aman yang sesuai dan penurunan yang terj adi harus masih dalam hatas toleransi. Analisis-analisis kapasitas dukung telah dipelajari dalam Bab 3, sedang analisis penurunan telah pula dipelajari dalam Bab 4. Pertim hangan-pertimhangan perancangan dengan memperhatikan jenis tanah dapat dilihat dalam Bab 5. Besamya tekanan fondasi neto qn pada dasar ruang hawah tanah, adalah tekanan fondasi total (q) dikurangi



Analisis dan Perancangan Fondasi 419



-



I



tckanan aki bat berat tanah yang terdapat di atas dasar fondasi. Pengurangan tekanan fondasi neto aki bat gesekan antara dinding ruang bawah tanah d::m tanah d i seke l i l i ngnya, sebaiknya t idak diperh itungkan dalam h i tungan . Umumnya, area yang tertutup fondasi raki t sama dengan atau sedikit lebih besar dari l uas bangunannya. Oleh karcna i tu, j i ka kapasitas dukung ij i n terlampaui, usaha yang di lakukan adalah dcngan memperdalam fondasi atau memperdalam ruang bawah tanah. 8. 2 . 1 Ka pasitas Dukung (a) Fondasi rakit pada tanah Pasir



Karena area fondasi raki t yang sangat l uas di bandingkan dengan fondasi tcl apak. untuk fondasi rak it yang terletak pada tanah pasir, faktor aman terhadap keruntuhan kapasi tas dukung selalu besar. Dcngan bcrtambahnya l ebar rak it atau bertambahnya kerapatan relatif tanah . maka kapasitas dukung bertambah dengan cepat. Oleh karena itu. untuk fondasi rak i t yang terl etak pada tanah pas i r, kemungki n an terjadinya keruntuhan terhadap kapasi tas dukung sangat kec i l . Pada Gamb ar 3.29 dapat d il i h at, bahwa k urva kapasitas du kung ij in pada penurunan I " , umumnya, tak tcrgantung dari lebar fon dasi ( B) asa lkan lcbar fondasi lebih bcsar dari 6,5 m. Dengan dasar i n i , Peck et aL ( 1 95 3 ) menyarankan persamaan kapasitas dukung ij in (qa) untuk fondas i raki t yang lebar, sebagai berikut: q



N-3



"



(8. 1 )



dengan N adalah j umlah pukulan per 3 0 c m dalam uj i SPT. N i l a i q" yang diperolch pada Persamaan (8. 1 ) dapat sedikit d itambah b i l a terdapat lapi san batu kurang dari 0,5 l ebar fondasi rakit. Scbal i knya, n il a i C f a harus dibagi 2 j i ka muka a i r tanah pada dasar fondasi atau l cb i h bawah dari dasar fondasi atau l cb i h t inggi l agi. Untuk muka air tanah yang terletak diantara dasar fondasi dan j arak B dari dasarnya, maka dapat dilakukan reduk si q" antara 0 sampai 50%. 420 Rakit



BAB VIII - Fondasi



Peck et al., ( 1 953) menyarankan, nilai N yang digunakan harus dikoreksi terhadap pengaruh pasir halus yang terletak di bawah muka air tanah dan pengaruh tekanan overburden efektif. Jika N < 5, maka pasir sangat tidak padat. Olch karcna itu, pasir tidak baik untuk mendukung fondasi rakit. Ji ka pada tanah tersebut akan diletakkan fon dasi rakit, tanah harus dipadatkan lebih dulu hingga N mencapai minimum 1 0. atau digunakan fondasi tiang. (b) Fondasi rakit pada tanah lempung.



Hitungan kapasitas dukung ulti mit fondasi rak it pada tanilh lempung homogen dapat dilakukan dengan menggunakan Persa maa n (3 .31 ) Bila tanah lempung bcrlapis, dapat digunakan persamaan persamaan kapasitas dukung untuk tanah bcrlapis yang tclah dipclajari pada Bab 3. Menurut Persam aan (3.3 1 ) beban fondasi yang dapat mcng akibatkan keruntuhan tanah tidak bergantung pada lcbar fondasi rakit. Pada penambahan kedalaman, kapasitas dukung ultimit bertambah oleh akibat beban terbagi rata (Po D1y) . Untuk mcngurangi tckanan akibat berat bangunan pada tanah, lcbar fondasi harus ditambah . Karena penambahan lebar fondasi tidak memungkinkan ak ibat terbatasnya luas tanah untuk bangunan. maka hila fondasi rakit terletak pada lempung lunak, untuk mcngurangi tckanan tanah yang besar, fondasi harus diperdal am. Untuk ini dapat dipakai jenis jimdasi .



,



=-



apung (floatingj(nmdation) .



8.2.2 Penuruna n



Walaupun hal-hal yang mcmpcngaruhi kcamanan fondasi raki t dan fondasi telapak sama, tctapi karakter penurunan kedua fondasi berbeda. Perbedaannya dilihatkan olch Peck d al. ( 1 974) dalam G a m b a r 8. 1 . Zona tanah tertekan oleh fondasi rakit yang mcngal ami penurunan berkembang lebih dalam, sehingga lebih besar daripada fondasi telapak. Bentuk permukaan pcn urunan fondasi ra kit hila tanahnya kohesif homogcn akan bcrupa cekungan dcngan ni lai Analisis dan Perancangan Fondasi 21



-



I



4



penurunan maksimum pada bagian tengah fondasi rakit. Sedang pada fondasi telapak, penurunan yang terjadi relatif seragam dan besamya penurunan kurang dari penurunan fondasi rakit, pada tekanan fondasi persatuan luas yang sama. Kedudukan ba!ok bawah setelah



_ __.... -------



Tekanan



(a)



(b)



Gambar 8.1 Perbedaan distribusi tekanan antara fondasi telapak dan fondasi rakit pada tanah di bawahnya (Peck et al, 1 974). (a) Sekclompok fondasi tclapak. (b) Fondasi rakit.



(a) Fondasi rakit pada tanah pasir Karena dimensi fondasi rakit yang besar, tekanan fondasi pada tanah pasir di bawahnya terjadi pada zona yang relatif dalam. Pada tekanan yang sama, penurunan tak seragam fondasi rakit akan lebih kecil dibandingkan penurunan pada fondasi telapak. Pada tekanan fondasi rakit yang besamya 2 kali tekanan fondasi telapak, tidak mengakibatkan penurunan tak seragam yang membahayakan (Peck et al., 1 974) . Pengalaman Terzaghi dan Peck ( 1 948) dan hasil hitungan teoritis menunjukkan bahwa penurunan akibat beban terbagi rata pada tanah pasir, menghasilkan penurunan yang sama ke seluruh luasan fondasi, asalkan dasar fondasi terletak pada kedalaman l ebih dari 2,5 m dari permukaan tanah. Pada fondasi rakit yang dangkal, bagian terluar dari sisi fondasi akan turun lebih besar daripada bagian tengahnya. Jika qa dihitung dari Persamaan (8. 1), dan nilai N > 5, penurunan tak seragam di antara kolom-kolom yang berdekatan pada 422 Rakit



BAB VIII - Fondasi



fondasi rakit pada tanah pasir diperkirakan akan kurang dari %", asalkan dasar fondasi terletak pada kedalamaan 2,5 m.



(b) Fondasi Rakitpada tanah lempung Jika fondasi terletak pada tanah lempung, tekanan fondasi maksimum ijin hams memperhatikan pula persyaratan penumnan. Hitungan penumnan dapat didasarkan pada anggapan bahwa lapisan lempung yang dibebani dalam kondisi ditahan secara lateral. Dari hasil hitungannya, untuk beban yang uniform, bentuk penumnan akan bempa cekungan dengan nilai maksimum di tengah-tengah, karena tekanan konsolidasi semakin ke tepi semakin berkurang. Tetapi, kemiringan permukaan penumnannya sangat kecil, sehingga perbedaan penumnan antar kolom sangat kecil dibanding selisih penumnan antara bagian paling tepi dan pusat fondasinya. Karena luas fondasi rakit yang besar dan penumnan bertambah hila ukuran rakitnya bertambah, maka hams selalu diketahui apakah besar penumnan masih dalam batas toleransi.



- - - - - -o- - - - - - - R u a n g



bawah tanah ' ' '



�



�



\



. . .



- -



pasir tidak padat / Lensa



j



•



\\



Zona mampat



/ ..... .. _ _ _ _ _ _ _ _ _ .... . . .



Gambar 8.2 Penyebaran lensa-lensa tanah pasir longgar di bawah



fondasi bangunan yang sangat lebar (Terzaghi et al., 1 996).



Analisis dan Perancangan Fondasi 423



-



I



Perbedaan penurunan dari luasan yang tertutup oleh fondasi rakit, umumnya menunjukkan variasi dari kompresibilitas tanah . Pe nurunan yang tak seragam dari fondasi rakit per inci dari penurunan maksimumnya, tidak lebih Vz kali penurunan fondasi telapak pada tekanan per satuan luas yang sama. Hal ini disebabkan oleh distribusi acak dari zona mudah mampat di bawah fondasi, ditambah oleh pengaruh kekakuan fondasi rakit dan rangka bangunannya. (Gambar 8.2.) Oleh karena itu, j ika penurunan tak seragam yang ditoleransikan pada fondasi telapak adalah %", tekanan tanah ijin pada fondasi rakit dapat dipilih sedemikian rupa sehingga penurunan maksimumnya 2" (tidak 1" seperti pada fondasi telapak) (Terzaghi et al., 1 996). 8.3. PERANCANGAN



Terdapat beberapa cara untuk merancang fondasi rakit. Salah satu caranya adalah dengan menganggap rakit sebagai struktur yang sangat kaku dan distribusi tekanan berimpit dengan resultan beban bebannya. Penentuan kedalaman fondasi dilakukan dengan coba-coba. Gambar 8.3 menunjukkan bangunan dengan memakai fondasi telapak dan fondasi rakit. Jika digunakan fondasi telapak, kedalaman fondasi (Dr) diukur dari permukaan dasar rakit sebelah dalam sampai ke dasar fondasi. Sedang hila dipakai fondasi rakit, kedalaman fondasi diukur dari permukaan tanah bagian luar sampai ke dasar fondasi. Sesudah kedalaman ditentukan, gaya-gaya yang bekerj a pada rakitnya dihitung. Beban-beban yang harus diperhitungkan dalam hitungan tekan an tanah akibat beban fondasi yang harus dicek terhadap kapasitas dukung ij in (qa) adalah beban mati yang benar-benar aktif dikurangi



dengan beban terbagi rata akibat berat tanah di atas dasar fondasi. Bila tekanan pada tanah akibat bebannya terlalu tinggi, fondasi perlu di perdalam. Setelah kedalaman fondasi ditentukan, dilakukan hitungan gaya-gaya yang bekerj a pada pelat dasar rakit. Beban kolom dan beban dinding maksimum dihitung dengan memberikan reduksi pada beban hidup yang disesuaikan dengan 424 Rakit



BAB VIII - Fondasi



peraturan muatan. Sesudah itu, ditentukan letak resultan bebanbe bannya. Berat fondasi rakit dapat tidak dimasukkan dalam hitungan struktur rakitnya, karena di setiap titik pada rakit didukung tanah seca ra langsung oleh tanah di bawahnya, sehingga tidak menimbulkan momen lentur. Penyebaran tekanan pada dasar fondasi, dihitung dengan per samaan: q



= L.P



±



A



L.Pey y ± L.Pexx IX Iy



(8.2)



dengan,



L.P



jumlah total beban fondasi (kN) luas total fondasi rakit (m2) x,y berturut-turut koordinat pada sembarang titik pada rakit arah sumbu x-y yang dibuat lewat pusat berat luasan fondasi (m) 4 lx, Iy = momen inersia terhadap sumbu x dan sumbu y (m ) ex, ey eksentrisitas searah sumbu x dan y.



A



=



Jika fondasi rakit berbentuk empat persegi panjang, Persamaan (8.2) menj adi: (8.3) L.P 6eL ± 6e8 ± q BL l B L



= (



dengan, L B



e8, eL



=



J



panj ang rakit lebar rakit eksentrisitas resultan beban arah B dan L



Hitungan qmak dapat dilakukan dengan menggunakan diagram pada Gambar 6.3 . Analisis struktur fondasi rakit, pada saat ini



Analisis dan Perancangan Fondasi 425



-



I



umumnya dilakukan dengan menggunakan program elemen hingga dengan bantuan komputer. Jika fondasi terletak pada tanah lunak, beban eksentris dapat menyebabkan selisih penurunan pada sudut-sudut luasan fondasi. Tekanan vertikal pada sembarang lapisan di bawah tiap-tiap sudut ra kit tersebut, dapat dihitung dengan menggunakan lingkaran Newmark (Gambar 4.12). Dalam bentuk yang paling sederhana, fondasi rakit terdiri dari pelat beton bertulang yang mendukung kolom-kolom dan dinding-dinding penahan bangunannya dengan beban dan j arak ko lom-kolom yang relatif sama. Pelat, umumnya dirancang sebagai pelat lantai kontinyu yang terbalik yang didukung oleh kolom dan dinding, dengan tanpa adanya defleksi ke atas dari pelat. Tekanan tanah ter hadap rakit dianggap seragam, yaitu sama dengan jumlah bebanbeban dibagi luas rakit. Dari sini, kemudian dihitung besar gaya lintang dan momen lentur, untuk kemudian dirancang penulangan betonnya (Ter zaghi dan Peck, 1 948 ). Jika beban-beban kolom berlainan sehingga dalam tiap bagian luasan fondasinya mendukung beban yang tidak sama, sering dilakukan dengan cara membagi-bagi luasan fondasi ke dalam beberapa bagian dengan tekanan tanah pada tiap-tiap bagiannya dihitung dari berat bangunan dibagi luas masing-masing bagian. Pemi sahan tiap-tiap bagiannya dihubungkan dengan sambungan pelaksa naan (construction joint) untuk mengijinkan terjadinya penurunan pada bagian tertentu, dengan tanpa membahayakan bagian bangunan yang lain. Sambungan pelaksanaan yang melintasi bagian pelat dan bangunan atas, diberikan pada bagian bangunan dengan beda tekanan yang besar. Cara ini terutama digunakan pada fondasi rakit yang ter letak pada tanah pasir. Jika beban-beban kolom kira-kira disebarkan secara sama, atau



jika tanah bawahnya diperkirakan dapat menimbulkan penurunan tak seragam yang besar, maka untuk fondasi rakit yang lebar, pelat harus diperkuat guna mencegah deformasi yang berlebihan. Kekakuan yang diberikan oleh fondasi pelat dapat mengurangi penurunan yang tak se ragam pada kolom-kolom. Perkuatan fondasi dapat dilakukan dengan menggunakan balok-balok T yang digabungkan dengan pelat fondasi (G ambar 8.4), atau dengan cara lain, yaitu dengan menggunakan 426 Rakit



BAB VIII - Fondasi



jenis fondasi rangka kaku (rigidframefoundation) atau dengan mem buat struktur atas yang kaku (Peck et al, 1 974). Semakin luas fondasi, semakin mahal tuntutan untuk membuat perkuatan-perkuatan struktur atasnya agar menjadi lebih kaku. Oleh karena itu, untuk fondasi rakit yang sangat besar, lebih baik j ika digunakan fondasi tiang. Kolom beton bertulang



--- - -- -



.. _ _



1



'-----F- ondasi rakit beton bertulang



( a ) Perkuatan fondasi dengan balok-balok



"



T



"



Gelagar dan dinding beton bertulang yang



'-Fondasi rakit beton bertulang (b ) Perkuatan fondasi dengan fondasi rangka kaku



Gambar 8.4 Struktur pengaku pada fondasi rakit (Peck et al., 1 974).



Seperti telah dipelajari, fungsi fondasi rakit adalah untuk me nyebarkan beban ke tanah ke luasan yang lebih lebar, dan untuk mem berikan kekakuan pada bangunan bawah. Deraj at kekakuan dari fon dasi rakit dapat mereduksi penurunan tak seragam. Fondasi rakit se ring dirangkaikan dengan ruang bawah tanah (basement). Perluasan bangunan ke arah bawah akan mereduksi tekanan fondasi neto, se hingga mengurangi penurunannya. Beberapa cara dapat dilakukan untuk memperkecil tambahan tekanan di bawah fondasi rakit, yaitu dengan membuat: a) Fondasi rakit apung (bouyancy raft) atau Analisis dan Perancangan Fondasi 427



-



I



b) Ruang bawah tanah (bassement) atau c) Fondasi berbentuk kotak (boxfoundation). Dengan cara-cara tersebut penurunan total dan penurunan tak seragam dapat dikurangi. Kemampuan mengapung (bouyancy ra:fi) fondasi rakit diberikan oleh bentuknya yang seperti bangunan kotak berongga dengan kedalaman tertentu, sedemikian hingga berat tanah digali sama atau sedikit lebih kecil dari berat total struktur atas dan bawahnya. Bangunan bawah tanah yang lantai fondasinya terletak beberapa meter di bawah tanah, dibangun dengan cara menggali tanah sampai kedalaman dasar fondasi. Berat tanah yang digali untuk ruang bawah tanah ini, untuk setiap pengurangan tekanan per satuan luas sebesar 0,5 kg/cm2 (50 kN/m2) kira-kira setara dengan bangunan kantor ber lantai 3 sampai 4. Jadi bangunan sebesar ini dapat didukung oleh ru ang bawah tanah yang tanah dasamya berupa lempung sangat lunak dan mudah mampat, yang secara teoritis beban tersebut tidak akan mengakibatkan penurunan. Sebagai contoh, galian untuk ruang bawah tanah sedalam 4 meter (atau setara dengan pengurangan tekanan 4 x 1 8 = 72 kN/m2) dengan berat bangunan bawah yang menghasilkan 2 tekanan 2 sekitar 25 kN/m , sehingga sisa tekanan sebesar 72 - 25 = 47 kN/m dapat digunakan sebagai struktur atas. Jika, 1 lantai setara 2 dengan beban 10 kN/m (1 t/m2), maka di atas struktur bawah (bassement) dapat dibangun bangunan 4 lantai dengan tanpa menimbulkan penurunan pada tanah di bawah dasar fondasi. Penurunan fondasi rakit dengan beban terbagi rata akan berben tuk cekungan dengan nilai maksimum di tengah. Selisih penurunan antara tepi dan tengah fondasi, secara kasar kira-kira Y:1 dari penurunan maksimum. Jika bangunannya sendiri fleksibel, penurunan yang tak seragam tersebut dapat dieliminasi dengan membuat bangunan bawah yang kaku. Terzaghi et al . ( 1 996) menyarankan, jika area fondasi rakit luas, terletak pada tanah lempung, dan memikul bagian dari bangunan dengan beban yang berbeda-beda, momen lentur di dalam bangunan bawah dapat menjadi masalah. Oleh karena itu, disarankan memilih



428 Rakit



BAB VIII



-



Fondasi



bentuk bangunan dengan kedalaman ruang bawah tanah yang diva riasikan, yang -didasarkan pada besar beban, sedemikian hingga selisih antara beban bangunan dan berat tanah yang tergali per satuan luas mendekati sama untuk setiap bagian fondasinya. Jika struktur fleksi bel, reaksi tanah di seluruh rakit secara kasar akan sama dengan besar nya beban yang bekerja padanya. Momen lentur pada kondisi ini, akan kecil. Namun, karena beban terkonsentrasi di bagian tengah, akan ter jadi penurunan tak seragam yang besar akibat dari beban yang terlalu besar di tengah. Beda penurunan ini tidak dapat dihindari, walaupun misalnya, berat bangunan sama dengan berat tanah yang digali untuk fondasi. Untuk fondasi pada tanah pasir, beda penurunan ini sangat kecil, sehingga tidak membahayakan bangunan. Oleh karena itu, ba ngunan dapat dirancang seperti Gambar 8.5b. Sebaliknya, bila ba ngunan terletak pada tanah lempung, penurunan tak seragam akibat perbedaan penurunan antara bagian tengah bangunan dan pinggir akan besar. Untuk menanggulangi kondisi ini, disarankan merancang fonda si bangunan dengan menggunakan fondasi tiang atau bentuk bangunan diubah seperti yang diberikan pada Gambar 8.5c. Jika dipilih seperti Gambar 8.5c ini, kedalaman ruang bawah tanah harus dirancang sedemikian rupa hingga penurunan struktur bagian tengah dan sayap mendekati sama. Dalam praktek, hampir tidak mungkin untuk untuk menyama kan berat tanah tergali dengan beban total bangunan. Hal ini, karena fluktuasi air tanah menyebabkan gaya apung pada fondasi. Selain itu, distribusi dan intensitas beban hidup sulit diperkirakan dengan tepat. Proses rekonsolidasi juga terjadi, karena tanah yang digali kemudian dibebani lagi oleh beban bangunan.Hal yang lebih baik, adalah dengan menggali tanah dengan kedalaman tertentu yang memberikan sedikit tambahan beban ke tanah. Ketika beban mati dan beban hidup bangunan telah bekerja penuh. Intensitas tekanan yang diij inkan dari beban tambahan ini, ditentukan dari beban total maksimum dan penu



runan tak seragam yang masih ditoleransikan untuk bangunannya (Tomlinson, 200 1 ) .



Analisis dan Perancangan Fondasi 429



-



I



(b )



m.a.



-



- - - -c



+ � � Keleb



tekana



m. a. t �



penurunan



ihan



Penguran



�) g



an



n



Gambar 8.5 Tiga cara untuk merancang fondasi rakit pada tanah lunak



(a) Struktur sangat kaku dapat memberikan penurunan yang seragam (b) Struktur fleksibel dengan defleksi yang besar tanpa mengalami kerusakan (c) Struktur fleksibel, terjadi penurunan seragam oleh variasi kedalaman ruang bawah tanah (Terzaghi et al., 1 996).



Penentuan kedudukan air tanah dan berat volume tanah hams akurat, karena bila hasil hitungan tekanan tambahan ke tanah terlalu besar dapat mengakibatkan penumnan yang berlebihan. Beberapa faktor, seperti banj ir, pasang-sumt, naik-tumnnya air tanah juga hams diperhitungkan. 8.4 PENGEMBANGAN TANAH AKIBAT PENGGALIAN TANAH FONDASI



Penggalian mang bawah tanah dapat berakibat tanah dasar fondasi mengembang sewaktu selesai penggaliannya. Pengembangan yang berakibat naiknya elevasi dasar galian tanah fondasi, umumnya hilang dalam masa periode pelaksanaan, yaitu setelah beban stmktur yang dibangun sama atau melebihi berat tanah yang digali untuk fon dasi. Penumnan bangunan, terjadi bila beban stmktur yang dibangun telah melampaui berat tanah yang tergali. Saat berat bangunan sama 430 Rakit



BAB VIII - Fondasi



dengan berat tanah yang tergali, besar penurunan adalah sama atau sedikit lebih besar dari besamya kenaikan elevasi tanah akibat peng galiannya. Besamya kenaikan dasar galian akibat pengembangan dan pe nurunan sesudahnya, bergantung pada sifat tanah dan dimensi lubang galian. Jika tanah dasar berupa pasir yang terletak diatas muka air tanah, kenaikan akibat pengembangannya kecil dan biasanya dapat diabaikan. Pada tanah lempung lunak, deformasi terjadi pada kadar air konstan seperti halnya bahan yang bersifat elastis, tidak mudah mam pat dan isotropis. Oleh karena itu, kenaikan permukaan tanah dapat dihitung dengan teori elastis. Modulus elastis E dapat ditentukan dari uj i triaksial tak terdrainase (triaxial undrained), pada contoh tanah tak terganggu, dengan penerapan tekanan kekang (a3 ) yang kira-kira sama dengan tekanan kekang akibat tekanan overbuden efektifnya. Beban aksial diterapkan dengan tekanan sedang, kemudian direduksi sampai nol beberapa kali. Nilai E diambil dari kemiringan awal kurva te gangan-regangan pada penambahan terakhir dari beban aksialnya (Terzaghi dan Peck, 1 948). Hanya sayangnya, nilai modulus elastis E diketahui sangat sensitif terhadap deraj at gangguan contoh tanah. Bila contoh tanah terganggu, nilai hitungan pengembangan tanah akan lebih besar dari yang sebenamya terjadi. 8.5 PENAHAN AIR DAN DRAINASE PADA RUANG BA WAH TANAH



Bangunan ruang bawah tanah (bassement) dirancang, kecuali untuk struktur bawah (bagian dari fondasi), juga digunakan untuk berbagai maksud, seperti: untuk garasi, ruang mesin, gudang dan seba gainya. Ruangan ini memerlukan lantai yang luas dengan jarak din ding atau kolom yang lebar. Bangunan lantai umumnya cukup tebal dan biasanya dilengkapi dengan struktur balok-balok yang besar guna memberikan kekakuan struktur lantai bawah ini. Jika ruang bawah tanah dibangun di bawah muka air tanah, perhatian khusus harus di berikan terhadap rembesan air yang masuk ke ruang tersebut. Jika de-



Analisis 43 1



dan



Perancangan



Fondasi



-



I



bit rembesan kecil, drainase dapat dilakukan melalui selokan pembu ang. Cara yang umum dipakai adalah dengan memasang pipa-pipa drainase di dekat fondasi atau di bawah lantai (Gambar 8.6). Beton berkualitas tinggi yang padat, mempunyai deraj at kekedapan air yang tinggi j ika diolah dengan baik pada waktu pengecoran. Rembesan air yang tidak begitu besar, yang meresap melalui fondasi, dapat diuapkan dengan cara pemanasan dan ventilasi yang baik. Rembesan oleh pe ngaruh kapiler yang lewat tembok ruang bawah tanah dan lantai dapat direduksi dengan memoleskan material kedap air, seperti aspal, di per mukaannya. Bermacam-macam bahan campuran kini telah banyak tersedia untuk mengurangi permeabilitas beton dengan cara mengoles kan pada bagian dalam bangunannya, atau dengan memasang geo membran di bawah dasar fondasi.



(a) Tanah urug



Tanah urug



Lantai



Filter



----...._



Filter



Pipa drainase



(c)



Penutup



kedap a1r



Pipa drainase



Lantai



�



· . · · a·. · .: ·= ·. · .· · · · . · · ·a. · .: ·= .· · · · .· · · ·; .· · ·; .· · · · •



•



•



•



•



Pipa drainase



Gambar 8.6 Drainase pada ruang bawah tanah.



Untuk ruang bawah tanah yang bangunannya didukung oleh sekelompok fondasi telapak, jika debit rembesan besar, dapat digu nakan sistem penahan air seperti pada Gambar 8.7. Metode yang digunakan adalah dengan memasang membran yang kedap air di sekeliling dasar fondasi. Bahan membran, dapat berupa aspal atau geomembran. Penahan air harus dipasang di seluruh bangunan yang



432 Rakit



BAB VIII - Fondasi



berada di bawah muka air tanah. Untuk itu perlu dibuatkan lantai da sar untuk perletakan lapisan membran, sebelum lantai dasar bangun annya sendiri dicor. Gambar 8.7 menunjukkan penempatan lapisan membran bila ruang bawah tanah dipakai fondasi telapak yang disa rankan oleh Terzaghi et al. ( 1 996). Di sini, rakit lantai dasar bangunan hanya digunakan untuk menahan tekanan air ke atas bukan bagian dari fondasi yang mendukung bangunan. Selama pelaksanaan



Sesudah pelaksanaan M uka air tanah pada kedalaman normal



Lantai kerja



Pelat dirancang hanya untuk menahan air



membran selama pelaksanaan Fondasi Telapak



Gambar 8.7 Detail fondasi telapak pada tanah pasir bila ruang bawah tanah



terletak di bawah muka air tanah (Terzaghi et al., 1 996).



Contoh soal 8. 1:



Bangunan bertingkat dirancang dengan menggunakan fondasi rakit ukuran 20 m x 20 m. Tekanan pada dasar fondasi bangunan total 1 1 0 kN/m2 . Dasar fondasi pada kedalaman 3 m, dan tanah di bawah fondasi berupa lempung tidak homogen setebal 28,5 m yang terletak pada lapisan pasir berkerikil sangat padat (Gambar C8.1). Variasi koefisien perubahan volume mv tanah lempung menurut kedalaman nya diperlihatkan pada Tabel C8.3 1 . Sudut gesek dalam q 2 = 1 1 0 kN/m (OK! ) Fondasi aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung.



=



=3



Fondasi rakit 20 m x 20 m 2 q = 1 1 0 kN/m



Cu



!T!·9�1- _V_



(kN/m2 )



so 70



0 4,5



Lempung jenuh : 3 0



dan