bab 8 daya dukung tanah
DESCRIPTION
Bab 8 Daya Dukung TanahTRANSCRIPT
BAB VIII
DAYA DUKUNG TANAH
1. PENGANTAR
Tanah mempunyai sifat yang dapat meningkatkan kepadatan dan
kekuatan gesernya apabila mendapat tekanan. Pada saat suatu beban
yang bekerja pada tanah dan telah melampaui daya dukung batasnya,
sehingga tegangan geser yang ditimbulkan dalam tanah melampaui
kekuatan geser tanah, maka akan berakibat keruntuhan geser pada
tanah itu.
2. TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM
Setelah mempelajari Bab ini, diharapkan dapat memahami dan
mengetahui pengaruh daya dukung tanah terhadap penurunan yang
terjadi sebagai akibat adanya beban atau tekanan yang bekerja pada
lapisan tanah.
3. TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS
Setelah mempelajari materi ini, taruna akan dapat :
Memahami dan mengetahui faktor-faktor daya dukung tanah
Memahami dan mengetahui perhitungan daya dukung tanah
Mengetahui besarnya daya dukung pada berbagai jenis tanah.
Mengetahui tegangan tanah yang diperbolehkan.
4. URAIAN MATERI POKOK
4.1 PENDAHULUAN
Mekanika Tanah VIII-1
Daya Dukung Tanah
Tegangan di dalam tanah akan terjadi, bilamana beban-beban
bekerja pada permukaan tanah atau pada suatu
lapisan/kedalaman tertentu di dalam tanah. Karena itu, besarnya
penurunan yang disertai dengan perubahan akibat tekanan
didalam tanah atau tekanan kontak yang bekerja pada
permukaan tanah, salah satunya ditentukan oleh daya dukung
tanah.
Dalam perencanaan pondasi gedung misalnya atau bangunan
lain, ada dua hal utama yang harus diperhatikan, yaitu :
1) Daya dukung tanah; dalam arti apakah tanah yang
bersangkutan cukup kuat untuk menahan beban pondasi
tanpa terjadi keruntuhan akibat menggeser (shear failure).
Tentu saja hal ini sangat tergantung pada kekuatan geser
tanah.
2) Penurunan yang akan terjadi, hal ini tergantung pada macam
tanah (cara menentukan penurunan diterangkan pada Bab
lain)
Dalam bagian ini, yang akan diterangkan adalah hanya mengenai
daya dukung tanah yang dihubungkan dengan kekuatan
gesernya.
Bilamana beban diatas sebuah pondasi ditambah sedikit demi
sedikit, maka pondasi tersebut akan turun. Besarnya penurunan
pada setiap penambahan beban dapat ditentukan, sehingga
dapat dibuat grafik penurunan terhadap beban, seperti contoh
yang diperlihatkan pada Gambar 8.1
Apabila tanah tersebut agak keras atau padat maka grafik
tersebut akan membentuk seperti garis G1 . Dalam hal ini
Mekanika Tanah VIII-2
Daya Dukung Tanah
ternyata bahwa tegangan terbesar yang dapat ditahan pondasi
tersebut adalah sebesar q1.
Tegangan ini disebut daya dukung keseimbangan (ultimate
bearing capacity).
Demikian halnya bila tanah tersebut lunak atau lepas maka
bentuk grafik akan seperti garis G2. Dalam hal ini daya dukung
keseimbangan tidak mempunyai harga tertentu atau tidak
mempunyai batas yang jelas.
Biasanya dalam hal ini diambil harga tegangan pada titik dimana
lengkungan maksimum (maximum curvature) dari grafik tersebut,
yaitu dengan q2 dianggap sebagai daya dukung keseimbangan.
Gambar 8.1 Hubungan Antara Beban dengan
Penurunan Pada Pondasi
Tentu saja adalah kurang praktis kita lakukan percoabaan
pembebanan setiap kali kita perlu mengetahui daya dukung tanah.
Mekanika Tanah VIII-3
Daya Dukung Tanah
Umumnya cara yang dipakai ialah dengan mengambil contoh tanah
asli untuk menentukan kekuatan gesernya di laboratorium.
Selanjutnya nilai kekuatan geser dipakai untuk menghitung daya
dukung tanah dengan mempergunakan salah satu dari beberapa
teori daya dukung yang sudah cukup terkenal. Teori yang paling
sering dipakai adalah teori Terzaghi.
4.2 TEORI DAYA DUKUNG TERZAGHI
Teori daya dukung Terzaghi dimaksudkan misalnya untuk suatu
pondasi langsung yang tidak begitu dalam. Teori ini berdasarkan
pada anggapan bahwa kekuatan geser tanah dapat dinyatakan
dengan rumus :
dimana = kekutana geser tanah
= tegangan normal pada bidang geser
= konstanta kekuatan geser tanah tersebut,
biasanya disebut kohesi (c) dan sudut
perlawanan geser ( )
Cara keruntuhan (failure model) yang dipergunakan dalam teori
Terzaghi ialah seperti terlihat pada Gambar 8.2 (bagian atas)
Dianggap bahwa dasar pondasi tidak licin sehingga gesekan
antara dasar pondasi dengan tanah cukup tinggi. Dengan
demikian bagian ABC (lihat gambar) akan bergerak kebawah
bersama-sama dengan pondasi. Bagian BCD dianggap merupakan
daerah “radial shear” dan bagian BDE merupakan daerah
tekanan tanah pasif.
Mekanika Tanah VIII-4
Daya Dukung Tanah
Kekuatan tanah diatas garis BE tidak diperhitungkan, hanya
beratnya saja yang diperhatikan.
Teori Terzaghi ini menghasilkan sebuah rumus daya dukung
sebagai berikut :
dimana : q = daya dukung keseimbangan
B = lebar pondasi
D = dalam pondasi
= berat isi tanah
c = kohesi
= sudut perlawanan geser.
Nc, Nq dan N adalah factor daya dukung yang
tergantung kepada besarnya sudut perlawanan
geser .
Nilai Nc’, Nq’ dan N terdapat pada Gambar 8.3
Mekanika Tanah VIII-5
Daya Dukung Tanah
Gambar 8.2 Daya Dukung Pondasi
Dari rumus daya dukung sera Gambar 8.2 jelas bahwa sifat
tanah yang perlu diketahui untuk menentukan daya dukung
adalah berat isi () dan konstanta kekuatan geser c dan .
Demikian halnya, jelas juga dari Gambar 8.3 bahwa
bertambahnya harga , maka harga daya dukung bertambah
dengan cepat.
Seperti disebutkan diatas bahwa teori Terzaghi tidak
memperhitungkan kekuatan geser tanah yang terletak diatas
dasar pondasi. Oleh karena itu teori Terzaghi tersebut, hanya
tepat untuk pondasi yang dangkal.
Teori lain yang dimaksudkan, baik untuk pondasi dangkal maupun
untuk pondasi dalam (deep foundation) telah dikemukakan oleh
Meyerhof dengan memperhitungkan kekuatan geser sampai
pada permukaan tanah. Cara keruntuhan (failure mode) yang
dipakai oleh Meyerhof dalam mengembangkan teorinya dapat
dilihat juga pada Gambar 8.2. Dengan demikian teori Meyerhof
berlaku untuk semua macam pondasi, baik pondasi dalam
maupun pondasi dangkal.
Mekanika Tanah VIII-6
Daya Dukung Tanah
Gambar 8.3 Faktor-Faktor Daya Dukung
(menurut Terzaghi)
Teori Meyerhof menghasilkan persamaan-persamaan yang lebih
rumit dari pada rumus Terzaghi dan dalam bagian ini persamaan
Meyerhof tidak dicantumkan. Cukup diketahui saja bahwa rumus
Terzaghi hanya benar-benar tepat bilamana dipakai untuk
pondasi dangkal. Jika dipakai untuk pondasi dalam maka daya
dukung yang diperolehnya akan lebih rendah daripada nilai
sebenarnya.
Rumus Terzaghi juga berlaku untuk pondasi memanjang (strip
foundation).
Pada pondasi lingkaran atau pondasi bujur sangkar, daya
dukungnya agak lebih tinggi.
Untuk pondasi tersebut, Terzaghi mengusulkan rumus-rumus
seperti berikut :
a) Pondasi lingkaran :
Mekanika Tanah VIII-7
Daya Dukung Tanah
dimana R = jari-jari pondasi
b) Pondasi bujur sangkar :
dimana B = lebar pondasi
4.3 DAYA DUKUNG LEMPUNG
Rumus kekuatan geser yang dipakai pada teori daya dukung
menurut Terzaghi diatas, tidak mengandung nilai tegangan air
pori tanah. Rumus kekuatan geser tersebut, yaitu
sebenarnya hanya tepat apabila tidak ada tegangan air pori.
Kalau ada tegangan air pori, maka hal itu harus diperhitungkan.
Untuk lapisan pasir tidak ada kesulitan karena memang tegangan
air pori boleh dianggap selalu tidak ada.
Sedangkan untuk lapisan lempung, pembuatan bangunan
diatasnya akan selalu menimbulkan tegangan air pori, yang mana
tidak akan segera menyusut. Biasanya waktu yang diperlukan
untuk penyusutan tegangan air pori jauh lebih lama dari pada
waktu yang diperlukan untuk mendirikan bangunan diatas lapisan
lempung tersebut. Hal ini berarti bahwa kekuatan geser lempung
tidak akan banyak mengalami perubahan selama masa
pembangunan gedung atau bangunan tersebut. Karena itu daya
dukung lempung biasanya dihitung dengan memakai nilai
kekuatan geser sebelum bangunan didirikan, yaitu kekuatan
geser “undrained”.
Dengan cara tersebut, dianggap nol dan kekuatan geser τ =
c
Mekanika Tanah VIII-8
Daya Dukung Tanah
Kalau = 0 maka rumus Terzaghi menjadi :
Nilai Nc yang paling sering dipakai untuk pondasi diatas
lempung ialah nilai yang diusulkan oleh Skempton. Nilai ini
diberikan dalam Gambar 8.4 untuk berbagai macam bentuk dan
dalam pondasi.
Gambar 8.4 Niali Nc Bilamana = 0 (menurut Skempton)
Nilai-nilai Nc ini diperoleh berdasarkan baik dari teori maupun
dari pengalaman di lapangan.
Untuk pondasi dangkal , nilai Nc mendekati nilai menurut
Terzaghi dan untuk pondasi dalam, mendekati nilai menurut
Meyerhof.
Terlihat dari Gambar 8.4 tersebut, bahwa pada pondasi
lingkaran atau bujur sangkar nilai Nc mendekati 9 bilamana
dalamnya pondasi sudah 4 kali lebih besar daripada lebar
pondasi.
Mekanika Tanah VIII-9
Daya Dukung Tanah
Untuk pondasi persegi diusulkan oleh Skempton rumus yang
berikut :
dimana Ncr = nilai untuk pondasi persegi
Ncs = nilai untuk pondasi memanjang
L = panjang ponadsi
B = lebar pondasi
4.4 DAYA DUKUNG PASIR
Untuk pasir yang tidak mengandung lempung maka c = 0,
sehingga rumus Terzaghi menjadi :
Untuk pondasi pada permukaan tanah :
BN
Jadi dalam hal ini daya dukung (beban per satuan luas) adalah
sebanding dengan lebar pondasi.
Daya dukung juga sebanding dengan berat isi tanah. Hal ini
berarti bahwa tinggi muka air tanah banyak mempengaruhi daya
dukung pasir.
Tanah dibawah muka air mempunyai berat isi efektif yang kira-
kira separuhnya berat isi tanah di atas muka air.
Dengan demikian daya dukung pasir dengan muka air yang
tinggi, menjadi kira-kira separuh daya dukung, apabila muka air
tanah cukup dalam.
Mekanika Tanah VIII-10
Daya Dukung Tanah
4.5 TEGANGAN TANAH YANG DIPERBOLEHKAN.
Nilai daya dukung yang dihitung dengan rumus diatas, adalah
tegangan terbesar yang dapat dipikul diatas tanah tersebut.
Untuk mendapatkan tegangan yang dipakai dalam perencanaan
pondasi nilai ini dibagi dengan faktor keamanan (safety factor)
Nilai yang diperoleh demikian, disebut daya dukung yang
diperbolehkan atau tegangan tanah yang diperbolehkan, yaitu :
Tegangan tanah yang diperbolehkan :
Faktor Keamanan ini biasanya diambil sebesar 3 (tiga).
Mekanika Tanah VIII-11
Daya Dukung Tanah