03 ddt fondasi dangkal
DESCRIPTION
dsaTRANSCRIPT
TEKNIK FONDASI
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI
DEFINISI UMUM:
Fondasi adalah suatu konstruksi bagian dasar
bangunan yang berfungsi sebagai penerus beban
dari struktur atas ke lapisan tanah di bawahnya
yang diharapkan bisa menghindari terjadinya:
• Keruntuhan geser
• Penurunan yang berlebihan
•
KRITERIA PERENCANAAN FONDASI:
1. Daya dukung sistem fondasi harus lebih
besar daripada beban yang bekerja pada
fondasi
2. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan
tidak melebihi dari penurunan yang diijinkan
HAL-HAL YANG BERPENGARUH TERHADAP
DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN SISTEM FONDASI:
1. Kondisi pelapisan tanah dasar dimana
fondasi bertumpu
2. Fondasi: bentuk, dimensi, dan elevasi
DEFINISI FONDASI DANGKAL 1. Perbandingan antara
kedalaman dengan lebar
fondasi 1
2. Daerah penyebaran struktur
fondasi pada tanah di
bawahnya (lapisan
penyangga/bearing stratum)
lebih kecil atau sama dengan
lebar fondasi
Df
B
Daerah penyebaran beban
Q
STABILITAS FONDASI
1. Daya dukung fondasi, dipengaruhi oleh:
- Macam Fondasi: dimensi dan letak fondasi
- Sifat tanah (indeks dan teknis): berat volume (), kohesi (c),
sudut geser dalam ()
2. Penurunan (settlement):
- Penurunan segera (immediately settlement); akibat elastisitas
tanah
- Penurunan konsolidasi (consolidation settlement), akibat
keluarnya air pori tanah yang disebabkan oleh adanya
pertambahan tegangan akibat beban fondasi
JENIS PENURUNAN
St
Q
St2
Q
St1
Penurunan seragam Penurunan tidak seragam
KONSEP DAYA DUKUNG
Beban q diberikan secara
bertahap pada fondasi dengan
lebar B. Penurunan akibat
pertambahan beban diplot:
(a) General shear failure
(b) Local shear failure
(c) Punching shear failure
Jenis Keruntuhan:
MODEL KERUNTUHAN, (Vesic, 1973)
Punching shear failure :
General shear failure:
Umumnya terjadi pada pasir
padat
Sering terjadi pada pasir
dengan kepadatan sedang
Local shear failure :
Sering terjadi pada pasir lepas
Punching shear failure :
MEKANISME KERUNTUHAN
Keruntuhan
dibagi menjadi
3 zona
ZONA KERUNTUHAN, (Terzaghi)
Zona I:
Zona yang langsung di bawah fondasi dicegah untuk bergerak lateral
oleh gaya friksi dan adhesi antara tanah dan dasar fondasi, sehingga
Zona I selalu tetap dan dalam keadaan seimbang, serta bekerja sebagai
bagian dari fondasi.
Zona II:
Juga disebut zona geser radial, karena zona ini terbentuk dari satu set
gaya-gaya geser radial dengan titik pusat spiral logaritmik pada ujung
dasar fondasi yang membentuk zona geser radial tersebut.
Zona III:
Disebut juga zona geser linear. Batas Zona III dengan garis horisontal
membentuk (450-/2). Bidang geser di atas batas horisontal oleh Terzaghi
diabaikan, dan diganti oleh beban q sebesar .Df.
DAYA DUKUNG FONDASI DANGKAL (Terzaghi)
ANGGAPAN DAN DASAR TEORI (Terzaghi) 1. Menghilangkan tahanan geser tanah di atas bidang horisontal yang
melewati dasar fondasi, dan menggantikannya dengan seolah-olah
terdapat beban sebesar q = . Df 2. Membagi distribusi tegangan di bawah fondasi menjadi 3 bagian
3. Tanah adalah homogen dan isotropik, dan kekuatan gesernya
dipresentasikan menurut persamaan Coulomb, t= c + s. tan
4. Dasar fondasi menerus, kasar, dan penyelesaian permasalahan adalah 2
dimensi
5. Zone elastis dibatasi oleh bidang lurus bersudut a = dengan horisontal,
sedang zona plastis termobilisasi 6. Total tekanan pasif Pp terdiri dari tiga komponen pembentuk, di mana
masing-masing dapat dihitung sendiri-sendiri, kemudian ketiga komponen
tersebut ditambahkan meskipun permukaan kritis masing-masing
komponen tidak sama
FORMULA DAYA DUKUNG (Terzaghi)
Type Fondasi Kapasitas Daya Dukung FS
• Menerus qult. = c.Nc + q.Nq + 0,5. B..N 3
• Empat Persegi Panjang qult. = 1,3.c.Nc + q.Nq + 0,4. B..N 3
• Lingkaran qult. = 1,3.c.Nc + q.Nq + 0,3. B..N 3
dimana:
q = .Df : Effective Overburden Pressure
c = kohesi
B = lebar fondasi
= berat volume tanah
Nc, Nq, dan N = fungsi dari : Faktor daya dukung Terzaghi
Faktor Daya Dukung:
1cos
K
2
tanN
cot)1N(N
)/2)tan-(0.75ea
)
245(cos2
aN
2
p
qc
02
2
q
Kasus I:
q = (Df - D) + ’ D
’ = sat - w
pada suku ke-tiga formula Terzaghi diganti ’
Kasus II:
q = .Df
pada suku ke-tiga formula Terzaghi diganti ’
Kasus III:
q = .Df
pada suku ke-tiga diganti formula Terzaghi a
a (D+'(B-D)), untuk DB
a = untuk D>B
1
B
PENGARUH MUKA AIR TANAH (Terzaghi)
FORMULA DAYA DUKUNG (Meyerhof)
Type Pembebanan Kapasitas Daya Dukung
Beban vertikal qult. = c.Nc.sc.dc + q.Nq.sq.dq + 0,5. B..N.s.d
Beban berinklinasi qult. = 1,3.c.Nc.dc.ic + q.Nq.dq.iq + 0,4. B..N.d.i
Nc, Nq, Ng : Faktor daya dukung Meyerhof
Nq = e tan tan2(450-/2)
Nc = (Nq-1) cot
N = (Nq-1) tan (1.4 )
si : faktor bentuk fondasi
di : faktor kedalaman fondasi
ii : faktor inklinasi pembebanan
Faktor Daya Dukung (Meyerhof)
Nc
N Nq
Faktor bentuk, kedalaman, dan inklinasi (Meyerhof)
Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT (Meyerhof)
d
1
all KF
Nq
2
3
2
allB
FB
F
Nq
untuk B F4
untuk B > F4
qall = daya dukung ijin untuk
penurunan yang diijinkan tidak
melampaui 25 mm, dengan
satuan kPa atau ksf
Kd = 1 + 0.33 (Df/B) 1.33 : faktor kedalaman
Df = kedalaman fondasi
B = lebar fondasi
F = faktor koreksi (faktor keamanan) dengan harga sebagai berikut:
Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT (Meyerhof)
N55 N70
SI Fps SI Fps
F1
F2
F3
F4
0.05
0.08
0.3
1.2
2.5
4
1
4
0.04
0.06
0.3
1.2
2
3.2
1.0
4.0
Faktor koreksi F
Df B
Nrata-
rata
0.5
Df
2B
Penetuan nilai SPT rata-rata
Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT (Meyerhof)
Hubungan antara NSPT dengan qall
Bowles (1982):
Formula Meyerhof masih terlalu
konservatif dianjurkan untuk
dinaikkan hingga 50% dari
formula Meyerhof
Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT (Parry, 1977)
qult = 30N [kPa] untuk Df B
Untuk tanah berbutir kasar (c = 0)
Df
B
Nrata-rata 0,75 B
5.0
q
N2825
q = effective overburden
Sudut geser dalam:
Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan CPT (Schmertmann, 1978)
Untuk tanah berbutir kasar (-soils):
Fondasi lajur qult = 28 – 0.0052 (300-qc)1.5 [kg/cm2 atau ton/ft2]
Fondasi tapak qult = 48 – 0.009 (300-qc)1.5 [kg/cm2 atau ton/ft2]
Untuk tanah berbutir halus (c-soils):
Fondasi lajur qult = 2 + 0.28 qc [kg/cm2 atau ton/ft2]
Fondasi tapak qult = 5 + 0.34 qc [kg/cm2 atau ton/ft2]
PENGARUH BEBAN EKSENTRIS
PADA FONDASI
Distribusi Tegangan:
2
y
2
xminmax/
312
1
x
312
1
x
y
y
x
xminmax/
BL
M6
LB
M6
BL
BL2
LM
LB2
BM
BL
Q
I
yM
I
xM
BL
Q : beban vertical
M : momen.
LANGKAH PENYELESAIAN PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKIBAT BEBAN EKSENTRIS:
Jarak eksentrisitas e adalah: Q
Me
Dengan menstubtitusikan persamaan eksentrisitas di atas ke persamaan tegangan kontak didapat::
)B
e61(
BL
Qqmax dan )
B
e61(
BL
Qqmin
Bila: e = B/6 qmin = 0
e > B/6 qmin = negative (tarik!!!!)
)e2B(L3
Q4qmax
1. Perhitungan tegangan kontak
qmax menjadi
2. Perhitungan lebar dan panjang efektif
B’ = lebar efektif = B – 2e
L’ = panjang efektif = L
Sebaliknya, jika eksentrisitas berada pada arah memanjang,
maka panjang efektif L’ = L – 2e dan lebar efektif B’ = B
3. Perhitungan daya dukung (qu) dengan cara Terzaghi atau Meyerhof
Apabila daya dukung dihitung berdasarkan teori Meyerhof, perlu diperhatikan:
• Faktor bentuk dan factor inklinasi dihitung berdasarkan lebar dan
panjang efektif
• Faktor kedalaman dihitung berdasarkan lebar dan panjang total
4. Daya dukung total
5. Faktor keamanan:
Qult = qult x B’ x L’
FS = Qult / Q
B/2 B/2
e
M
Q Modifikasi agar tegangan
kontak tidak negatif:
Dengan tegangan ijin tanah
sebesar 1 kg/cm2, tentukan
dimensi fondasi tersebut!
1.00
B x B
Q = 4200 kg
M = 16 900 kgcm
CONTOH KASUS:
Perkiraan harga B:
cmq
QB
q
QA
A
allall
all 651
4200
Kontrol Tegangan:
)6
1()6
1(2 B
e
B
Q
B
e
A
cmQ
Me 02.4
4200
16900
!!!!!/36.1)65
02.461(
65
4200)
61( 2
22max allqcmkgx
B
e
B
Penentuan B berdasarkan qmax = qall:
cmBdidapatcobacobadengan
cmkgB
x
BB
e
B
Qqqall
75
/1)02.46
1(4200
)6
1( 2
22max
Kontrol qmin:
OKcmkgx
B
e
B
Qq 0/51.0)
75
02.461(
75
4200)
61( 2
22min
PENURUNAN FONDASI DANGKAL
Jenis Penurunan:
1. Penurunan Segera (elastis), Se
2. Penurunan Konsolidasi, Sc
Se terjadi segera setelah pelaksanaan konstruksi
Sc = f(waktu), akibat disipasi air pori pada lempung jenuh
Fase Penurunan Konsolidasi:
1. Konsolidasi primer:
- Akibat disipasi air pori
- Pada lempung inorganik dan kelanauan
2. Konsolidasi sekunder:
- Akibat selip dan reorientasi partikel tanah
- Pada tanah organik (gambut)
Penurunan total: Stotal = Se + Sc
PENURUNAN FONDASI DANGKAL
PENURUNAN ELASTIS
q0 : tegangan kontak
s : Poisson’s ratio
Es : Modulus elastisitas tanah
PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIS
Harr (1966): (flexible)
2)1(
20 as
s
eE
BqS
a )1(20
s
s
eE
BqS
(sudut fondasi)
(pusat fondasi)
mm
mmm
mm
mm2
2
2
2
1
1ln.
1
1ln
1
a
dimana: m = B/L
B = lebar fondasi
L = panjang fondasi
Penurunan rata-rata (Harr):
avs
s
eE
BqS a )1(
20
rs
s
eE
BqS a )1(
20
(flexible)
(rigit)
PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIS
Janbu, Bjerrum, Kjaernsli (pada lempung jenuh)
q0
B
Df
H
s
eE
BqAAS 0
21
s = 0.50
A1 = f(H/B)
A2 = f(Df/B)
PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIS
Janbu, Bjerrum, Kjaernsli (pada lempung jenuh)
PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIS
Hartman (1978) (pada tanah pasir)
B
s
zce z
E
IqqCCS
2
0
21 )(
dimana: Iz = faktor pengaruh regangan
C1 = faktor koreksi kedalaman fondasi
= 1 - 0.5 (q/(qc-q))
C2 = faktor koreksi terhadap rangkak tanah
= 1 + 0.2 log(10 t) t : dalam tahun
qc = tegangan kontak fondasi
q = overburden pressure pada level dasar fondasi
PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIS
Faktor pengaruh regangan:
fondasi bujur sangkar dan lingkaran: z = 0 Iz = 0.1
z = 0.5B Iz = 0.5
z = 2B Iz = 0
fondasi dengan L/B 10: z = 0 Iz = 0.2
z = B Iz = 0.5
z = 4B Iz = 0
Untuk 1 < L/B < 10 Iz : interpolasi
: Bujur sangkar/lingkaran
: Empat persegi panjang,
dengan L/B 10
0 0.2 0.4 0.6 0
B/2
B
2B
4B
Iz
Depth
PERHITUNGAN PENURUNAN ELASTIS
Perkiraan Harga Parameter Elastis Tanah: Es = 766 NSPT [kN/m2]
Es = 2 qc [pada satuan yang sama]
Es = 250 c – 500 c [lempung NC]
Es = 750 c – 1000 c [lempung OC] N : nilai SPT tanah
qc : tahanan konus (sondir)
c : kohesi tanah (undrained)
Harga-harga empiris:
Tipe tanah Es (MN/m2) s
Pasir lepas
Pasir agak padat
Pasir padat
Pasir kelanauan
Pasir dan kerikil
Lempung lunak
Lempung medium
Lempung padat
10.35 – 24.15
17.25 – 27.60
34.50 – 55.20
10.35 – 17.25
69.00 – 172.50
2.07 – 5.18
5.18 – 10.35
10.35 – 24.15
0.20 – 0.40
0.25 – 0.40
0.30 – 0.45
0.20 – 0.40
0.15 – 0.35
0.20 – 0.50
0 10 20 30
2
4
6
8
qc
2
4
6
8
1600 2400 0.2 0.4 0
Q=1440 kN
Es
Iz
NSPT
=17.8 kN/m3
7600
11490
9192
11490
14554
16852
16086
z z’ z’
CONTOH KASUS: Penurunan elastis pada pasir
Dengan luas 3x3 m2, berapa penurunan elastis
fondasi setelah 5 tahun? (metoda Hartman)
Luas Fondasi = 3 x 3 = 9 m2
Q = 1440 kN q0 = 1440/9 = 160 kN/m2
Overburden pressure q = .h = 17.5 x 1.5 = 26.7 kN/m2
Dengan formula pendekatan Es [kN/m2] = 766 NSPT, kurva SPT-z dikembangkan menjadi kurva
Es-z’ dengan harga Es rata-rata seperti pada Tabel di bawah: z
E
I
s
z No Z’ [m] z [m] Es [kN/m2] Iz
1
2
3
4
0-1
1-1.5
1.5-4
4-6
1
0.5
2.5
2
8 000
10 000
10 000
16 000
0.233
0.433
0.361
0.111
1.10-4
0.217 10-4
0.903 10-4
0.139 10-4
1.550 10-4
C1 = 1-0.5 [q/(qc-q)] = 1-0.5 [26.7/(160-26.7)] = 0.9
C2 = 1+ 0.2 log (10 t) = 1 + 0.2 log(10 x 5) = 1.34
B
s
zce z
E
IqqCCS
2
0
21 )( = 0.9 1.34 (160-26.7) 1.55 10-4 = 249.2 10-4 m = 24.9 mm
CONTOH KASUS: Penurunan elastis pada pasir