Upload
vodung
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Kapasitas Dukung Tanah :
Kemampuan tanah dalam menahan beban yang bekerja padanya
Sumber beban :
Pondasi transfer beban dari struktur di atasnya
Beban langsung (beban bergerak) pergerakan kendaraan pada perkerasan jalan
PENDAHULUAN
Pentingnya kita mempelajari kapasitas dukungtanah …….
Keruntuhan kapasitas dukung tanah
penurunan tanah ketidakstabilan
konstruksi
Tinjauan Analisis Kapasitas Dukung Tanah :
Pondasi Dangkal (Shallow Foundation) Pondasi Telapak (Foot Plate) Pondasi Menerus (Continuous Footing) Strap Footing Mat Footing Pondasi Kaison/Sumuran (Caisson Foundation) Pondasi Dalam (Deep Foundation) Pondasi Tiang Pancang (Driven Pile Foundation) Pondasi Tiang Bore (Bored Pile Foundation)
Keruntuhan kapasitas dukung tanah yang ditinjau pada materi ini :
Pada pondasi dangkal (shallow foundation)
Tipe pondasi Menerus (continuous footing)
I II III
Beban
Penuru
nan
S1 S2 S3
Fase 1 :
Tanah di bawah pondasi turun terjadi deformasi
tanah pada arah vertikal dan horizontal ke bawah
Penurunan yang terjadi sebanding dengan besar
beban (selama beban yang bekerja cukup kecil)
Tanah dalam kondisi keseimbangan elastis
Massa tanah di bawah pondasi mengalami kompresi
kenaikan kuat geser tanah kapasitas dukung
bertambah
I II III
Beban
Penuru
nan
S1 S2 S3 Fase 2 :
Terbentuk baji tanah pada dasar pondasi
Deformasi plastis tanah dimulai dari ujung tepi
Pondasi zona plastis semakin berkembang seiring
dengan pertambahan beban
Gerakan tanah arah lateral makin tampak tampak
retakan lokal dan geseran tanah di sekeliling tepi
pondasi
Kuat geser tanah sepenuhnya berkembang untuk
menahan beban pada zona plastis
zona plastis
I II III
Beban
Penuru
nan
S1 S2 S3
Fase 3 :
Deformasi tanah semakin bertambah diikuti
dengan menggelembungnya tanah permukaan
tanah mengalami keruntuhan.
Bidang runtuh berbentuk lengkungan dan garis yang
disebut bidang geser radial dan bidang geser linier
Bidang runtuh
(failure plane)
General Shear Failure
PROSES KERUNTUHAN
Baji tanah di bawah di dasar pondasi
terbentuk (zona A)
baji kemudian menekan tanah di
bawahnya sehingga terbentuk zona
plastis yang semakin lama semakin
berkembang (zona B)
2 zona ini bergerak ke arah luar dan
ditahan oleh tanah di zona C
Saat tahanan tanah di zona C
terlampaui terjadi gerkan tanah yang
mengakibatkan penggembungan tanah
di sisi pondasi.
AB
C
General Shear Failure
KARAKTER KERUNTUHAN
1. Kondisi keseimbangan plastis
terjadi penuh di atas failure plane
2. Muka tanah di sekitarnya
mengembang naik
3. Keruntuhan (slip) terjadi pada salah
satu sisi sehingga pondasi miring
4. Terjadi pada tanah dengan
kompresibilitas rendah atau kaku
5. Kapasitas dukung tanah ultimit (qult)
dapat teramati dengan baik
6. Keruntuhan terjadi relatif mendadak
dan diikuti penggulingan pondasi
A
B
C
Local Shear Failure
KARAKTER KERUNTUHAN
Bidang runtuh yang terbentuk tidak
sampai ke permukaan tanah
Pergerakan pondasi bersifat tenggelam
terjadi pada tanah dengan
kompresibilitas tinggi
Mampatnya tanah tidak sampai
mengakibatkan tercapainya
kedudukan kritis tanah keruntuhan
tanah
Zona plastis tidak berkembang
Kuat dukung ultimit tanah (qult) susah
diamati
AB
C
Punch / Penetration Shear Failure
KARAKTER KERUNTUHAN
Tidak terjadi keruntuhan geser tanah
Penurunan pondasi bertambah secara linier seiring dengan penambahan beban
Pemampatan tanah terjadi terbatas pada area di sekitar dasar pondasi
Penurunan yang terjadi tidak cukup memberikan gerakan ke arah lateral yang
menuju kedudukan kritis tanah kuat geser ultimit tanah tidak tercapai
qultimit tanah tidak tercapai.
Bidang runtuh tidak nampak sama sekali
PROSES KERUNTUHAN
Menyerupai GSF
General Shear Failure Local/Punching Shear Failure
Occurs in dense/stiff soil
Φ>36o, N>30, ID>70%, Cu>100 kPa
Occurs in loose/soft soil
Φ<28o, N<5, ID<20%, Cu<50 kPa
Results in small strain (<5%) Results in large strain (>20%)
Failure pattern well defined & clear Failure pattern not well defined
Well defined peak in P-Δ curve No peak in P-Δ curve
Bulging formed in the neighbourhood of footing at the
surface
No Bulging observed in the neighbourhood of
footing
Extent of horizontal spread of disturbance at the surface
large
Extent of horizontal spread of disturbance at the
surface very small
Observed in shallow foundations Observed in deep foundations
Failure is sudden & catastrophic Failure is gradual
Less settlement, but tilting failure observed Considerable settlement of footing observed
Beberapa teori kapasitas dukung tanah :
Terzaghi (dan contoh soal)
Skempton(dan contoh soal)
Meyerhoff (dan contoh soal)
Brinch Hansen (dan contoh soal)
Vesic (dan contoh soal)
Secara umum daya dukung dapat ditulis sbb:
qu = c.c Nc + q. D.Nq + .0,5 B.N
dimana:
c, q, = faktor koreksi yang tergantung pada bentuk,kedalaman,kemiringan: beban, muka tanah, dasar pondasi
Asumsi yang digunakan : Pondasi berbentuk memanjang tak berhingga (continous footing) Tanah dasar homogen Berat tanah di atas dasar pondasi diganti dengan beban terbagi
rata Po = Df.g Tahanan geser di atas dasar pondasi diabaikan Dasar pondasi kasar Bidang keruntuhan berupa lengkung spiral logaritmis dan linier Baji tanah yang terbentuk di dasar pondasi dalam kedudukan
elastis dan bergerak bersama – sama dengan dasar pondasi Pertemuan antara sisi baji dan dan dasar pondasi membentuk
sudut (b)sebesar sudut gesek dalam tanah (j) Berlaku prinsip superposisi
NBNpNcq qocu ...5,0..
.fo Dp
Persamaan Umum :
dengan
Dari mana asal persamaan ini ????
I
IIII
III III
A B
Ppn
Pp
jccPpn
Pp
j
H
G E
F
D
.Df
B
b
45-j/2
Pu
45-j/2
b j (analisis Terzaghi)
bjb sin...2)cos(..2 cBDPWP pu -
bcos.2
BBD
jj tgcBPtgBqB pu ...2...4
1. 2
uqBPu .1
2
3
B
Pp
c
E
F
D
.Df
B
b
45-j/2
Pu
45-j/2
b j (analisis Terzaghi)
W
dengan :
Pp : tekanan pasif total yang bekerja pada bidang BD dan AD
W : berat baji tanah ABD per satuan panjang
= ¼.B2..tg b
c : kohesi tanah
B : sudut antara bidang BD dan BA
b= j cos (b-j) 1
Pp = Ppc + Ppq + Pp
Pp Tekanan Tanah Pasif Total
B
1
2
3
B
Pp
E
F
D
.Df
b
45-j/2
Pu
45-j/2
b j (analisis Terzaghi)
Ppn
B/2
H
c.H.Kpc
d = fD
Bj
akibat kohesi (Ppc)
H/2
B/2
H = B/2.tg f
1/2..H2.Kp
d = f
D
Bj
akibat Berat Tanah (Pp)
B/2
H
po.H.Kpq
d = fD
Bj
akibat beban terbagi rata (Ppq)
H/2
Ppc : tahanan tanah pasif dari komponen
kohesi tanah (BDEF)
Ppq : tahanan tanah pasif akibat beban
terbagi rata di atas dasar Pondasi
(di atas BF)
Pp : tahanan tanah pasif akibat berat tanah
(BDEF)
jdjd
cos.cos.coscos
pppn
pnpn
p PPPPP
P
sin.
2
1..
sin
2 p
pqopcpn
KHKpKc
HP
Tekanan tanah pasif yang bekerja tegak lurus (arah normal) sisi baji tanah (BD)
adalah Ppn
dengan H = ½.B.tg j dan 180 - j (sudut antara bidang DB dan BF)
Kpc : koefisien tekanan tanah pasif akibat kohesi
Kpq : koefisien tekanan tanah pasif akibat beban terbagi rata
Kp : koefisien tekanan tanah pasif akibat berat tanah di atas dasar Pondasi
Gesekan antara tanah dan bidang BD menyebabkan arah Pp miring sebesar d
Nilai d = j karena gesekan terjadi antara tanah dan tanah
Persamaan umum Pp menjadi :
Substitusi Pp ke Persamaan di bawah ini
Akan menghasilkan
-
1
cos...
41
cos.
cos.
2
2
22 jj
jj
j
ppq
o
pc KtgB
KpBtg
KcBPu
j
j
jppqopcp K
tgBKpKc
BP
2
2
2 cos.
8
1..
cos2
jj tgcBPtgBqB pu ...2...4
1. 2
Secara singkat :
Persamaan Umum Kapasitas Dukung Tanah untuk Pondasi Memanjang menurut
Teori Terzaghi (1943) :
Df.
dengan :
qu : kapasitas dukung ultimit tanah untuk Pondasi memanjang (kPa)
c : kohesi (kPa)
Df : kedalaman Pondasi (m)
: berat volume tanah (kN/m3)
Po : tekanan over burden pada dasar Pondasi (kPa)
Nc, Nq, N : faktor kapasitas dukung tanah Terzaghi
qqqq qcu
NBNpNcq qocu ...5,0..
Nilai Nc, Nq dan N dapat dicari dari:
1. Grafik Hubungan j dan Nc, Nq dan N (Terzaghi, 1943)
2. Secara analitis
Grafik Hubungan j dan Nc, Nq dan N untuk sembarang j (Terzaghi, 1943)
Tabel nilai-nilai faktor kapasitas dukung tanah Terzaghi
f (o)General Shear Failure Local Shear Failure
Nc Nq N N’c N’q N’
0
5
10
15
20
25
30
34
35
40
45
48
50
5,7
7,3
9,6
12,9
17,7
25,1
37,2
52,6
57,8
95,7
172,3
258,3
347,6
1,0
1,6
2,7
4,4
7,4
12,7
22,5
36,5
41,4
81,3
173,3
287,9
415,1
0,0
0,5
1,2
2,5
5,0
9,7
19,7
35,0
42,4
100,4
297,5
780,1
1153,2
5,7
6,7
8,0
9,7
11,8
14,8
19,0
23,7
25,2
34,9
51,2
66,8
81,3
1,0
1,4
1,9
2,7
3,9
5,6
8,3
11,7
12,6
20,5
35,1
50,5
65,6
0,0
0,2
0,5
0,9
1,7
3,2
5,7
9,0
10,1
18,8
37,7
60,4
87,1
Korelasi parameter kapasitas dukung tanah antarakeruntuhan geser umum dan keruntuhan geser lokal
tg j’ = (2/3) tg j c’ = (2/3) c
dengan
j’ : sudut gesek internal tanah pada local shear failurec’ : kohesivitas tanah pada local shear failure
NBNpNcq qocu ...5,0..
Persamaan kapasitas dukung tanah untuk Local Shear Failure
dengan N’c, N’q dan N’g adalah parameter kapasitasdukung tanah Terzaghi untuk local shear failure
Beberapa istilah dalam kapasitas dukung tanahmenurut Terzaghi:
Tekanan pondasi total
Tekanan pondasi netto
Kapasitas dukung tanah ultimit
Kapasitas dukung tanah ultimit netto
Kapasitas dukung tanah perkiraan
Kapasitas dukung tanah izin
Faktor aman
Pengaruh Bentuk Pondasi pada PersamaanKapasitas Dukung Tanah 1. Pondasi Lajur Memanjang
kapasitas dukung ultimit (qu) qu = c.Nc + po.Nq + 0,5.B..N
kapasitas dukung ultimit netto (qun) qu = c.Nc + po.(Nq -1)+ 0,5.B..N
2. Pondasi Berbentuk Bujur Sangkar
kapasitas dukung ultimit (qu) qu = 1,3.c.Nc + po.Nq + 0,4.B..N
kapasitas dukung ultimit netto (qun) qu = 1,3.c.Nc + po.(Nq -1)+ 0,4.B..N
3. Pondasi Berbentuk Lingkaran
kapasitas dukung ultimit (qu) qu = 1,3.c.Nc + po.Nq + 0,3.B..N
kapasitas dukung ultimit netto (qun) qu = 1,3.c.Nc + po.(Nq -1)+ 0,3.B..N
4. Pondasi Berbentuk Empat Persegi Panjang
qu = c.Nc (1+0,3.B/L) + po.Nq + 0,5.B.. N(1- 0,2.B/L)
Pengaruh keberadaan air tanah padaPersamaan Kapasitas Dukung Tanah
B
Df
z
dw
mat
(1)
Persamaan Umum :
NBNpNcq qocu ...5,0..
Suku ke-1 Suku ke-2 Suku ke-3
Kondisi 1
muka air tanah terletak sangat dalam (jauh di bawah dasar
Pondasi) z >>B, maka :
pada suku ke-2 nilai po = Df.b
pada suku ke-3 nilai adalah b atau d
paremeter kuat geser yang digunakan adalah dalam
tinjauan tegangan efektif (c’ dan j’)
B
z dw
mat
Df
(2)
Kondisi 2
muka air tanah terletak pada kedalaman z di bawah dasar
Pondasi (z<B) maka :
pada suku ke-2 nilai po = Df.b
pada suku ke-3 nilai adalah rt karena zona geser di
bawah Pondasi sebagian terendam
air.
sehingga rt = ’ + (z/B)(b-’)
B
dwDf
(3)
Kondisi 3
muka air tanah terletak pada dasar Pondasi maka :
pada suku ke-2 nilai po = Df .b
pada suku ke-3 nilai adalah ’ (karena zona
geser di bawah Pondasi
sepenuhnya terendam air)
Df
B
dw
(4)
Kondisi 4
muka air tanah terletak di atas dasar Pondasi maka :
pada suku ke-2 nilai po = ’(Df - dw) + b.dw
pada suku ke-3 nilai adalah ’ (karena zona
geser di bawah Pondasi
sepenuhnya terendam air)
Df
B
(5)
Kondisi 5
muka air tanah di permukaan maka :
pada suku ke-2 nilai po = ’.Df
pada suku ke-3 nilai adalah ’ (karena zona
geser di bawah Pondasi
sepenuhnya terendam air)
Fcs , Fqs , Fs = faktor bentuk
Fcd , Fqd , Fd = faktor kedalaman
Fci , Fqi , Fi = faktor inklinasi
1
2u c cs cd ci q qs qd qi s d iq cN F F F qN F F F BN F F F
F. BENTUK F. KEDALAMAN F. INKLINASI
245tan
1.01
1.01
2.01
2 f
p
ps
pqs
pcs
K
L
BKF
L
BKF
L
BKF
B
DKF
B
DKF
B
DKF
pd
pqd
pcd
1.01
1.01
2.01
2
2
190
1
o
ci qi
i
F F
F
b
b
f
-
-
b
Q
T
R
Persamaan didasarkan eksperimental dan teoritis
Bidang runtuh sama dengan terzaghi tetapi sudut sama dengan Meyerhof
Persamaan memasukan pengaruh bentuk,kedalaman, inklinasi, kemiringan dasar tanah dan kemiringan permukaan tanah.
db
dbdb
FFFFFBN
FFFFFqNFFFFFcNq
ids
qqqiqdqsqcccicdcscu
21
( )( )
-
-
--
-
fb
f
cot...cos
7.01
1
1
cot..
5.01
a
i
q
qi
qisi
a
qi
cLBQ
TF
N
FFF
cLBQ
TF
1
1 tan
1 0.4
q
cs
c
qs
s
NBF
L N
BF
L
BF
L
f
-
Q
T
d
b
Apa sin ?
Df/B < 1 Df/B>1
2
1 0.4
1 2tan (1 sin )
1
f
cd
f
qd
d
DF
B
DF
B
F
f f
-
( )
1
2 1
1 0.4 tan
1 2tan 1 sin tan
1
f
cd
f
qd
d
DF
B
DF
B
F
f f
-
-
-
FAKTOR KEMIRINGAN PERMUKAAN TANAH
FAKTOR KEMIRINGANDASAR PONDASI
( )
( )
3.147
1
tan5.01
tan5.01
5
5
b
bb
b
b
b
b
q
qc
q
FFF
F
F
--
-
-
3.147
1
tan047.0
tan035.0
d
dd
fdd
fdd
q
qc
q
FFF
eF
eF
--
-
-
Faktor daya dukung sama dengan Hansen kecuali N:
Faktor Inklinasi:
db
dbdb
FFFFFBN
FFFFFqNFFFFFcNq
ids
qqqiqdqsqcccicdcscu
21
( ) f tan12 qNN
( )( )
1
cot...cos1
1
1
cot..1
-
-
--
-
m
a
i
q
qi
qisi
m
a
qi
cLBQ
TF
N
FFF
cLBQ
TF
fb
f
FAKTOR KEMIRINGAN DASAR PONDASI
FAKTOR KEMIRINGANPERMUKAAN TANAH
( )
( )
3.147
1
tan1
tan1
2
2
b
bb
b
b
b
b
q
qc
q
FFF
F
F
--
-
-( )
( )
3.147
1
tan0176.01
tan0176.01
2
2
d
dd
d
d
f
f
q
qc
q
FFF
F
F
--
-
-
Kasus 1:
Kasus 2:
Kasus 3: d B tidak ada pengaruh
( )1 2 sat wq D D -
( )0 ' 'd
d BB
-
Kasus 1
Kasus 2
Kasus 3
d
D1
D2
Pada tanah lempung dengan f 0 (kecil) harusdipastikan bahwa tanah lempung bukan tanahlempung ekspansif
DNcq cuu
Tanah lempung jenuh
Faktor Daya dukung Nc
- D=0 Nc = 5.14 pondasi memanjang
Nc = 6.20 pondasi lingkaran, bujursangkar
- 0 <D<2.5B Nc= (1+0.2D/B). Nc (permukaan)
- D > 2.5 Nc= 1.5 Nc (permukaan)
qcuu DNNcq