REKAYASA PONDASI PERENCANAAN PONDASI PENYELIDIKAN TANAH DAN DAYA

REKAYASA PONDASI PERENCANAAN PONDASI, PENYELIDIKAN TANAH DAN DAYA DUKUNG TANAH

PERENCANAAN PONDASI Langkah-Iangkah perencanaan adalah: • • • Menentukan input perencanaan, seperti beban-beban yang bekerja pada pondasi, parameter tanah dasar, besar pergeseran yang diijinkan, tegangan ijin dari bahan pondasi; Menetapkan letak kedalaman pondasi; Memperkirakan bentuk dan dimensi telapak pondasi; Menghitung daya dukung tanah pendukung; Menghitung tekanan kontak; Menganalisis stabilitas, yaitu terhadap guling, geser dan daya dukung tanahnya; Menghitung pergeseran (bila diperlukan); Menghitung penurunan (bila diperlukan); Merencanakan struktur telapak pondasi (beton, baja, dan sebagainya).

KEDALAMAN PONDASI Pada prinsipnya, pondasi harus diletakkan pada tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk menahan beban yang bekerja. Walaupun demikian, bila tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup terletak pada permukaan, maka tidaklah berarti bahwa pondasi dapat diletakkan begitu raja di alas tanah. Hal ini disebabkan karena beban yang harus dipikul pondasi tidak hanya beban vertikal saja tetapi juga horizontal. Faktor lain yang mempunyai pengaruh terhadap penentuan kedalaman pondasi adalah • Muka air tanah; • Lapisan tanah yang mengalami perubahan volume; • Bangunan di sekitarnya; • Bangunan di dalam tanah.

MUKA AIR TANAH Adanya air tanah di sekitar pondasi merupakan sesuatu yang tidak dikehendaki, karena: • • • Pelaksanaan pembuatan pondasi di bawah permukaan air tanah adalah sulit dan mahal, dan biasanya, lokasi tersebut harus dikeringkan (dikuras) terlebih dahulu sebelum dilaksanakan pembuatan pondasi; Air tanah di sekitar pondasi mengurangi kekuatan daya dukung tanah; Air tanah di sekitar telapak menyebabkan naiknya tekanan hidrostatik; Bila air tanah mencapai lantai dasar bangunan, maka harus dipikirkan masalah ketahanan air dari lantai dasar tersebut. Oleh karena alasan tersebut, maka sedapat mungkin pondasi diletakkan di atas permukaan air tanah.

LAPISAN TANAH YANG MENGALAMI PERUBAHAN VOLUME Beberapa jenis tanah, terutama lempung-lempung tertentu mempunyai sifat plastis yang tinggi. Jenis tanah tersebut akan menyusut apabila kering dan akan mengembang apabila basah. Perubahan volume yang paling besar adalah pada tanah-tanah di dekat permukaan tanah dan semakin berkurang sesuai dengan kedalamannya. Hubungan antara kedalaman dan perubahan volume tanah ini tergantung pada jenis tanah dan tinggi permukaan air tanah. Perubahan volume ini, biasanya, tidak begitu berarti pada tanah-tanah yang terletak di bawah kedalaman 1, 50 -3, 0 meter (tergantung jenis tanahnya) dan tidak akan terjadi di bawah permukaan air tanah. Cara-cara untuk menghindari masalah perubahan volume ini dapat dilakukan dengan menempatkan telapak pondasi di bawah semua lapisan yang mengalami perubahan volume.

BANGUNAN DI SEKITARNYA Pada saat pembangunan pondasi baru, bangunan yang berada di dekat pondasi tersebut mungkin akan mengalami kerusakan yang diakibatkan oleh getaran, goncangan, letusan, galian tanah, dan menurunnya muka air tanah. Setelah pondasi baru selesai dibangun, beban baru yang diletakkan di tanah dapat menyebabkan turunnya bangunan yang berada di dekatnya sebagai akibat pola tegangan yang baru di tanah sekitarnya. Pada umumnya, semakin dalam pondasi baru diletakkan dan semakin dekat dengan pondasi lama, semakin besar pula potensinya untuk merusak pondasi lama.

BANGUNAN DI SEKITARNYA Oleh karena itu, pondasi baru harus dibangun sejauh mungkin dari pondasi lama atau sesuai jarak di bawah ini. Gambar Jarak pondasi bangunan baru terhadap pondasi bangunan lama Gambar Penambahan Turap Apabila tidak tersedia jarak seperti di atas, maka dapat diatasi dengan membuat dinding penahan tanah atau turap.

BANGUNAN DI SEKITARNYA Di samping itu, untuk meletakkan pondasi telapak harus pula diperhatikan adanya pagar batas tanah. Bagian pondasi jangan sampai ada yang berada di luar pagar batas. BANGUNAN DI DALAM TANAH Gambar Batas Tanah Penempatan pondasi juga dipengaruhi oleh adanya bangunan di dalam tanah, seperti gua, tambang, saluran di dalam tanah. Pondasi yang diletakkan di atas gua, lorong pertambangan atau di atas bangunan berongga di dalam tanah harus dihindarkan. Hal ini mencegah terjadi suatu kerusakan terhadap bangunan tersebut pada saat penggalian atau pembuatan pondasi.

BENTUK DAN UKURAN PONDASI Perencanaan pondasi telapak, bentuk, dan ukuran telapak perlu diperkirakan sebelumnya. Kelayakan ukuran yang diperlukan tersebut memiliki pengaruh yang besar dalam effisiensi pekerjaan perencanaan. Karena kondisi tanah dan gaya yang bekerja berbeda-beda, maka sangatlah sulit untuk memperkirakan bentuk dan ukuran pondasi yang paling tepat. Biasanya, dalam penentuan bentuk dan ukuran pondasi telapak dilakukan dengan perhitungan secara "trial and error". Pada mulanya, kedalaman pondasi ditentukan berdasarkan pertimbangan beberapa faktor, seperti air tanah dan lapisan pendukung yang cocok. Selanjutnya, daya dukung tanah yang diijinkan ditentukan secara kasar. Kemudian, ukuran awal ini dikontrol dengan membandingkan tekanan kontak yang terjadi terhadap daya dukung yang diijinkan sehubungan penggunaan ukuran tersebut. Bila qmaks ≤ qa berarti ukuran tersebut aman digunakan, dan sebaliknya bila qmaks > qa, maka perlu dilakukan re-demensi. Dalam menentukan ukuran pondasi sedapat mungkin diperoleh qmaks = qa agar didapat konstruksi yang hemat.

OUTPUT Penyelidikan Tanah dan Daya Dukung Tanah • • Penyelidikan Tanah di Lapangan Penyelidikan Tanah di Laboratorium Perhitungan Daya Dukung Tanah Pengaruh Muka Air Tanah terhadap Daya Dukung Tanah

PENYELIDIKAN TANAH Tujuan dari penyelidikan tanah adalah untuk mengetahui letak atau posisi lapisan tanah yang memenuhi syarat daya dukung yang diperlukan sehingga bangunan dapat berdiri dengan stabil dan tidak terjadi penurunan yang terlalu besar. Penyelidikan tanah meliputi penyelidikan tanah di lapangan (lokasi pembangunan) dan penyelidikan tanah di laboratorium.

A. Penyelidikan Tanah di Lapangan: 1. Pemboran (drilling) Pemboran sangat penting dalam penyelidikan tanah karena dengan pengeboran dapat diketahui lapisan – lapisan tanah yang berada di bawah lokasi tempat berdirinya bangunan. Melalui pemboran ini juga diperoleh contoh tanah pada setiap lapisan yang selanjutnya akan diuji di laboratorium. 2. Pengambilan contoh tanah (soil sampling) Pengambilan contoh tanah dilakukan untuk selanjutnya dilakukan pengujian di laboratorium. Ada dua macam contoh tanah untuk dilakukan pengujian di laboratorium : - Contoh tanah yang tidak terganggu (undisturb sample). - Contoh tanah yang terganggu (disturb sample).

TANAH YANG TIDAK TERGANGGU / TANAH UTUH Tanah utuh atau tanah tak terganggu (undisturbed soil sample) adalah tanah yang terletak dibawah permukaan tanah yang memiliki struktur berbeda dari tanah tak utuh (terganggu) karena tanah tersebut masih belum terganggu oleh faktor luar. Contoh tanah yang tidak terganggu (undisturb sample), yaitu contoh tanah yang mempuyai sifat-sifat aslinya sesuai dengan kondisi tanah di tempat pengambilan contoh tanah. Sifat aslinya meliputi kondisi struktur tanah, kepadatan tanah, kadar air dan kondisi ikatan kimianya. Contoh tanah yang tidak terganggu sangat penting untuk melakukan pengujian kekuatan butir tanah yang berhubungan dengan sudut geser tanah dan nilai kohesi antar butiran tanah, nilai kompresibilitas dan permeabilitas.

- TANAH YANG TERGANGGU / TANAH TIDAK UTUH Tanah tak utuh atau terganggu (disturbed soil sample) merupakan tanah yang memiliki distribusi ukuran partikel sama dengan seperti di tempat asalnya, tetapi strukturnya telah cukup rusak atau hancur seluruhnya. Contoh tanah yang terganggu (disturb sample), yaitu contoh tanah yang diambil tanpa harus mempertahankan sifat-sifat aslinya. Contoh tanah terganggu biasanya digunakan untuk analisis ukuran butiran, batas-batas Atterberg (meliputi batas cair dan indeks plastisitas), klasifikasi tanah serta uji pemadatan.

3. Pengujian Penetrasi Pengujian penetrasi (penetration test) dilakukan untuk mengetahui daya dukung tanah secara langsung dilapangan. Pengujian penetrasi ini dilakukan dengan dua metode yaitu: a. Metode pegujian statis, Metode pengujian statis umumnya dilakukan dengan alat sondir (Dutch Static Penetrometer) yaitu berupa konus pada ujung alat sondir yang ditekan masuk kedalam lapisan tanah. Besar gaya yang diperoleh diukur dengan alat pengukur tekanan (manometer gauge) yang menunjukkan nilai tahanan konus dalam kg/cm 2. Nilai konus yang diperoleh adalah nilai dari kepadatan relatif (relative density) dari lapisan-lapisan tanah yang diukur.

3. Pengujian Penetrasi b. Metode pegujian dinamis, Metode pengujian dinamis dilakukan dengan alat SPT (Standard Penetration Test), cara kerjanya adalah tabung silinder contoh standar dipukul masuk ke dalam tanah menggunakan alat penumbuk seberat 140 pound (63, 5 kg) yang dijatuhkan dari ketinggian 30 inchi (76 cm) yang dihitung sebagai nilai N dengan satuan pukulan per kaki (blows per foot). Pengujian dengan metode penetrasi statis lebih sesuai digunakan di Indonesia yang kondisi tanahnya terdiri dari lapisan tanah pasir/lanau atau lempung lunak. Hasil metode penetrasi statis biasanya hasilnya lebih tepat daripada hasil pengujian pentrasi dinamis (SPT).

B. Penyelidikan Tanah di Laboratorium: Selain penyelidikan tanah di lapangan juga perlu dilakukan penelitian tanah di laboratorium untuk menghitung daya dukung tanah yang meliputi uji fisik tanah dan uji mekanik. Uji fisik tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat fisik tanah dan uji mekanik untuk memperoleh nilai sudut geser dan kohesi tanah. Uji fisik tanah terdiri dari: 1. kadar air (water content), 2. berat jenis (specific gravity), 3. batas-batas Atterberg yang terdiri dari penelitian batas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit) untuk memperoleh indeks plastisitas (plasticity index), serta batas susut (shrinkage limit), 4. berat volume tanah, 5. analisis ayakan (sieve analysis).

ALAT GESER LANGSUNG/ (DIRECT SHEAR TEST)

ALAT TES TRIAKSIAL / (TRIAXIAL TEST)

Pada tes triaksial ada tiga jenis pengujian pokok: 1. Tak terkonsolidasi tak terdrainase (unconsolidated undrained) yaitu pengujian tanpa adanya drainase air pori. Kontrol drainase diperoleh dari pemakaian suatu system tertutup ataupun dari tingkat regangan yang tinggi, sehingga kerutuhan yang terjadi lebih cepat dari yang terdrainase. 2. Terkonsolidasi tak terdrainase (consolidated undrained) yaitu pengujian contoh tanah dengan tegangan-tegangan yang terdapat kesegala arah denagn drainase diperbolehkan terjadi. Apabila perubahan volume telah selesai yang diketahui dari pengukuran volume ataupun pengukuran drainase pori, lalu saluran keluar untuk drainase ditutup dan contoh dibebani sampai runtuh. Kadang-kadang tekanan pori juga diukur. 3. Terkonsolidasi terdrainase (consolidated drained) yaitu pengujian yang hampir sama dengan uji CU, kecuali bahwa sesudah konsolidasi drainase diperbolehkan terjadi selama pembebanan. Tingkat pembebanan cukup lambat sehingga tekanan pori yang besar tidak akan terjadi.

C. Perhitungan Daya Dukung Tanah Antara kekuatan dayadukung tanah dengan beban dikenal beberapa kondisi. Untuk kondisi ‘seimbang’ dikenal istilah ultimate bearing capasity (qult, dayadukung batas). Untuk kondisi aman, dikenal allowable bearing capacity (qa, dayadukung-ijin dengan melibatkan Faktor Keamanan (F= 2 s. d. 5) yang dikehendaki biasanya 3. Peletakan fondasi untuk menopang bangunan (infra-struktur) merupakan masalah yang dihadapi dalam setiap perencanaan bangunan bertingkat maupun bangunan dasar. Tanpa perencanaan maka beban bangunan yang melampaui daya dukung tanah dapat menyebabkan keruntuhan tanah akibat beban sehubungan dengan fondasi, yaitu: 1. General shear failure (keruntuhan geser menyeluruh dari tanah di bawah fondasi), 2. Local shear failure (keruntuhan geser setempat dari tanah bawah fondasi) 3. Punching shear failure (keruntuhan geser setempat ke arah bawah fondasi)

Model Keruntuhan Geser Jenis-jenis keruntuhan tanah akibat beban sehubungan Dengan fondasi, a. General shear failure (keruntuhan geser menyeluruh dari tanah di bawah fondasi), b. Local shear failure (keruntuhan geser setempat dari tanah bawah fondasi) c. Punching shear failure (keruntuhan geser setempat ke arah bawah fondasi) (Koerner, 1984)

DAYA DUKUNG TANAH (TERZAGHI, 1943) Setelah dilakukan penyelidikan dilanjutkan dengan perhitungan daya dukung tanah di lokasi tempat bangunan akan dibangun. Daya dukung tanah adalah kemampuan tanah untuk memikul tekanan atau beban maksimum yang diizinkan untuk bekerja pada pondasi. Untuk mendapat tegangan yang dipakai dalam perencanaan pondasi, besarnya beban dibagi dengan faktor keamanan (safety factor). Nilai yang diperoleh disebut dengan tegangan tanah yang diizinkan. Untuk memenuhi syarat keamanan, disarankan faktor aman terhadap keruntuhan akibat beban maksimum sama dengan 3. Untuk struktur kurang penting faktor aman boleh diambil kurang dari 3. Faktor aman 3 adalah sangat penting untuk menanggulangi ketidaktentuan kondisi tanah dasar.

Ada beberapa metode untuk menghitung daya dukung tanah, metode yang paling sering digunakan adalah metode dari Terzaghi. Analisis daya dukung didasarkan kondisi general shear failure, yang dikemukakan Terzaghi (1943) dengan anggapan pondasi berbentuk memanjang tak terhingga dengan lebar B dan terletak di atas tanah homogen. B J I Df H 45 -f/2 qu A a a C q=g. Df 45 -f/2 G E F D TEORI DAYA DUKUNG TERZAGHI (1943)

Keruntuhan Geser Umum Untuk pondasi bujur sangkar: Untuk pondasi lingkaran: B= Diameter Pondasi

Keruntuhan Geser Lokal Untuk pondasi bujur sangkar: Untuk pondasi lingkaran: B= Diameter Pondasi

Grafik Daya Dukung Terzaghi

Tabel Daya Dukung Terzaghi

Contoh soal

Pengaruh Muka Air Tanah terhadap Daya Dukung Tanah Hubungan Sifat Fisik-Mekanik Tanah dengan Daya dukung

Pengaruh Muka Air Tanah terhadap Daya Dukung Tanah Hubungan Sifat Fisik-Mekanik Tanah dengan Daya dukung 1. Jika muka air tanah sangat dalam jika dibandingkan lebar pondasi (z >B) maka:

Pengaruh Muka Air Tanah terhadap Daya Dukung Tanah Hubungan Sifat Fisik-Mekanik Tanah dengan Daya dukung 2. Jika muka air tanah terletak di atas: 3. Jika muka air tanah berada di dasar pondasi (dw=0)

Pengaruh Muka Air Tanah terhadap Daya Dukung Tanah Hubungan Sifat Fisik-Mekanik Tanah dengan Daya dukung 4. Jika muka air tanahnya terletak pada kedalaman z dari bawah dasar pondasi (z < B), maka:

* X= 2 angka terakhir stb +2

Y x X= 2 angka terakhir stb, 2 angka terakhir + 2 Y= 2 angka terakhir stb +3, 2 angka terakhir