1
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
]
Zufialdi Zakaria
Laboratorium Geologi Teknik Jurusan Geologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Padjadjaran
2006
Seri Mata Kuliah
2
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
Zakaria, Z., 2006, Dayadukung Tanah Fondasi Dangkal, Laboratorium Geologi Teknik, Jurusan Geologi, FaMIPA-UNPAD, 13 hal.
3
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
DAYADUKUNG TANAH FONDASI DANGKAL
Zufialdi Zakaria LAB. GEOLOGI TEKNIK JURUSAN GEOLOGI-FMIPA UNPAD 2006
1. Pendahuluan
1.1. Tujuan Instruksional Khusus
Setelah mengikuti kuliah ini, mahasiswa
dapat :
• Menentukan nilai-nilai berbagai dayadu-
kung berdasarkan berbagai harga
parameter ketahanan dan fisik tanah.
• Menghitung dayadukung-tanah untuk
berbagai jenis fondasi dangkal tipe
segiempat (square), lingkaran (circular),
dan lajur (continous)
1.2 Bahan
• Rumus-rumus dayadukung tanah untuk
tipe fondasi square, circular, & continous
• Faktor keamanan pada daya dukung
• Program komputer untuk dayadukung
tanah fondasi dangkal
1.3. Latihan
• Menentukan/menghitung dayadukung
tanah yang diijinkan q(a) maupun
dayadukung tanah batas q(ult)
• Menentukan jenis/tipe fondasi untuk
kekuatan dayadukung tanah yang
ditentukan
2. Definisi Fondasi
Fondasi adalah bagian paling bawah
dari suatu konstruksi bangunan yang berfungsi
untuk menyalurkan beban langsung dari struk-
tur bangunan tersebut ke lapisan tanah di
bawahnya. Persyaratan dasar fondasi, yaitu:
a) Memiliki Faktor keamanan (2 atau 3) agar
aman terhadap kemungkinan keruntuhan
geser. Misalnya Faktor keamanan = 2, ma-
ka kekuatan tanah yang diijinkan dalam
mendukung suatu fondasi mempunyai nilai
dua kali dari dayadukung-batasnya.
b) Bila terjadi penurunan fondasi (settlement),
maka penurunan tersebut harus masih ber-
ada dalam batas-batas toleransi (besar
penurunan masih ada dalam batas normal).
c) Differential settlement (Penurunan sebagi-
an) tidak boleh menyebabkan kerusakan
serius / mempengaruhi struktur bangunan.
Dalam perancangan suatu fondasi,
diperlukan perhitungan kekuatan tanah untuk
mengetahui besar dayadukung-tanah bagi
peletakan struktur bangunan. Dengan demiki-
an beban konstruksi bangunan telah diantisi-
pasi sejak dini, yaitu beban konstruksi bangun-
an dirancang agar tidak melampaui daya-
dukung tanah yang bersangkutan.
2
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
Keterangan : Df = kedalaman fondasi (m); B = lebar fondasi (m); L = panjang fondasi (m)
Gambar 1. Potret dan diagram skematik salah satu fondasi langsung: jenis lajur atau menerus (Koerner, 1984) Antara kekuatan dayadukung tanah
dengan beban dikenal beberapa kondisi. Un-
tuk kondisi ‘seimbang’ dikenal istilah ultimate
bearing capasity (qult, dayadukung batas). Un-
tuk kondisi aman, dikenal allowable bearing
capacity (qa, dayadukung-ijin dengan melibat-
kan Faktor Keamanan (F= 2 s.d. 5) yang di-
kehendaki.
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 dayadukung tanah dapat me-
nyebabkan keruntuhan tanah akibat beban se-
hubungan 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)
Bentuk/tipe fondasi dapat direncana-
kan. Jenisnya bermacam-macam bergantung
keperluan dan rancangbangun yang telah di-
pertimbangkan. Untuk fondasi dangkal dikenal
fondasi tapak (spread foundation) dengan be-
berapa bentuk: lajur (continous), persegi/segi-
empat (square), dan melingkar (round,
circular). Masing-masing bentuk fondasi mem-
punyai cara perhitungan daya dukung tanah
batas (qult) yang berbeda-beda.
3
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
Gambar 2. Jenis-jenis keruntuhan tanah akibat beban sehubungan dengan
fondasi, a) general shear, b) local shear, dan c) punching shear (Koerner, 1984)
Dalam tulisan ini, perhitungan daya-
dukung tanah untuk fondasi dangkal meng-
gunakan program komputer bahasa BASIC,
sedang metoda untuk perhitungan digunakan
rumus dayadukung tanah menurut Terzaghi.
Berdasarkan Bowles (1984), nilai dayadukung
dari Terzaghi mempunyai nilai paling aman
bagi antisipasi keruntuhan lereng untuk bebe-
rapa kondisi fondasi.
Dari beberapa pengamatan, cara Ter-
zaghi sangat baik untuk tanah yang kohesif
dengan perbandingan kedalaman dan lebar
fondasi (= D/B) lebih kecil atau sama dengan
satu, terutama sangat baik untuk memperkira-
kan secara cepat besar dayadukung batas
(qult). Cara Hansen dan Meyerhof menghasil-
kan nilai bagi segala kondisi dan situasi yang
berlaku bergantung kepada pemilihan penggu-
na. Cara Hansen dan Vesic terbaik bagi kon-
disi tapak fondasi yang berada pada lereng
miring (lihat Bowles, 1984).
4
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
3. Dayadukung Fondasi Dangkal
Dayadukung tanah adalah besarnya
tekanan atau kemampuan tanah untuk meneri-
ma beban dari luasr sehingga menjadi stabil.
Kapasitas dayadukung pondasi dangkal ber-
hubungan dengan perancangan dalam bidang
geoteknik. Kriteria perancangan: Kapasitas da-
yadukung fondasi dangkal harus lebih besar
atau sama dengan beban luar yang ditransfer
lewat sistem fondasi ke tanah di bawah fon-
dasi: q(ult) > σc yang terbaik jika q(ult) 2
sampai 5 kali σc
Terzaghi mempersiapkan rumus daya-
dukung tanah yang diperhitungkan dalam
keadaan ultimate bearing capacity, artinya:
suatu batas nilai apabila dilampaui akan
menimbulkan runtuhan (colapse). Oleh sebab
itu dayadukung yang dijinkan (allowable
bearing capacity) harus lebih kecil daripada
ultimate bearing capacity.
Dayadukung batas (qult, ultimate
bearing capacity; kg/cm2, t/m2) suatu tanah
yang berada di bawah beban fondasi akan
tergantung kepada kekuatan geser (shear
strength). Nilai daya dukung tanah yang
diijinkan (qa, allowable bearing capacity) untuk
suatu rancangbangun fondasi ikut melibatkan
faktor karakteristik kekuatan dan deformasi.
Beberapa model keruntuhan dayadu-
kung tanah untuk fondasi dangkal telah dipre-
diksikan oleh beberapa peneliti (Lambe &
Whitman, 1979; Koerner, 1984; Bowles, 1984;
Terzaghi & Peck, 1993).
Dayadukung ijin (allowable bearing
capacity, qa) bergantung kepada seberapa
besar Faktor Keamanan (F) yang dipilih. Pada
umumnya nilai F yang dipilih adalah 2 hingga
5, sehingga nilai dayadukung yang diijinkan
adalah sebagai berikut:
qult
qa = ________ F
Pressure load
lateral pressure B lateral pressure
σσc σσc
q(ult)
Gambar 3. Gaya yang bekerja dalam suatu sistem fondasi
5
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
q( a)
q(ult)
Gambar 4. Hubungan q(a) dan q(ult) dalam suatu sistem fondasi
Gambar 5. Skema kapasitas dayadukung tanah untuk jenis berbagai keruntuhan umum yang digunakan Terzaghi (menurut Terzaghi dalam Bowles, 1982)
Jika F = 3, ini berarti bahwa kekuatan
fondasi yang direncanakan adalah 3 kali ke-
kuatan dayadukung batasnya, sehingga fon-
dasi diharapkan aman dari keruntuhan.
Dengan kondisi qa < qult maka tegang-
an kontak (σc) yang terjadi akibat transfer be-
ban luar ke tanah bagian bawah fondasi men-
jadi kecil (sengaja dibuat kecil) bergantung
nilai F yang diberikan.
Fondasi dikategorikan dangkal bilama-
na lebar fondasi (= B), sama atau lebih besar
dari jarak level muka tanah ke fondasi atau D,
kedalaman fondasi (Terzaghi & Peck, 1993;
Bowles, 1984).
Berdasarkan eksperimen dan per-
hitungan beberapa peneliti terdahulu yaitu :
Meyerhof, Hansen, Bala, Muhs dan Milovic
(dalam Bowles, 1984), terungkap bahwa hasil
perhitungan dayadukung metoda Terzaghi
menghasilkan nilai terkecil terutama pada kon-
disi sudut geser dalam > 30o. Nilai terkecil ter-
sebut dinilai aman dalam antisipasi keruntuhan
tanah atau kegagalan fondasi (Bowles, 1984).
Pada eksperimen Miloniv (dalam
Bowles, 1984) dengan sudut-geser dalam ku-
rang dari 30o, didapatkan hasil yang tak jauh
berbeda dengan hasil perhitungan nilai secara
teoritis cara Terzaghi (Tabel 1). Rumus Terza-
ghi dapat dilihat (Tabel 2).
6
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
Tabel 1. Hasil perbandingan perhitungan dayadukung tanah (Bowles, 1984)
7
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
Tabel 2. Kapasitas dayadukung tanah untuk beberapa jenis fondasi menurut cara Terzaghi.
Jenis Fondasi Kapasitas dayadukung (Terzaghi)
Lajur/menerus
qult = c.Nc + q.Nq + 0,5 γγ B Nγγ
Segi empat
qult = 1,3 c.Nc + q.Nq + 0,4 γγ B Nγγ
Lingkaran
qult = 1,3 c.Nc + q.Nq + 0,3 γγ B Nγγ
Keterangan :
qult = ultimate soil bearing capacity c = kohesi tanah q = γ x D (bobot satuan isi tanah x kedalaman) B = dimensi lebar atau diameter fondasi φ = sudut geser dalam Nc, Nq , Nγ adalah Faktor dayadukung tanah yang bergantung kepada φ
Tabel 3. Faktor dayadukung tanah untuk persamaan Terzaghi _______________________________________________ φφ, o Nc Nq Nγγ
0
10
15
10
34
48
50
5.71
9.60
12.90
17.70
52.60
258.30
347.50
1.00
2.70
4.40
2.70
36.50
287.90
415.10
0.00
1.20
2.50
5.00
36.00
780.10
1153.20
4. Faktor Dayadukung Tanah Faktor daya dukung tanah bergantung
kepada sudut geser-dalam. Nc, Nq dan N � me-
rupakan konstanta Terzaghi yang didapat de-
ngan cara grafis (gambar 6) yang standar
dengan mencari nilai faktor dayadukung tanah
berdasarkan nilai sudut geser-dalam yang di-
dapat terlebih dahulu atau melihat tabel di atas
(Tabel. 3 ).
8
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
Nilai faktor dayadukung tanah
Gambar 6. Nilai faktor dayadukung-tanah berdasarkan grafis
5. Hubungan Sifat Fisik-Mekanik Tanah dengan Dayadukung
Tanah berbutir halus yaitu lanau (silt),
lanau lempungan (clayey-silt) ataupun lem-
pung lanauan (silty-clay) berplastisitas tinggi,
mempunyai konsistensi berubah-ubah menurut
kadar air yang dikandungnya (Bowles, 1989).
Kohesi (c) menurun mengikuti kenaikan kadar
air tanah (ω). Disamping itu sudut geser dalam
(φ ) juga menurun bila kadar air tanah mening-
kat. Dengan demikian kekuatan tanah juga
akan menurun. Daya dukung tanah untuk fon-
dasi dangkal (Bowles, 1984) bergantung dari
kohesi (c) dan sudut geser dalam (φ ). Nilai ko-
hesi dan sudut geser-dalam tinggi pada massa
tanah yang berkondisi kering atau kondisi ka-
dar-air tanah tak berpengaruh pada fondasi.
Pada musim hujan, peningkatan kadar
air di dalam tanah akan meningkatkan tekanan
air pori (µ ) yang arahnya berlawanan dengan
kekuatan ikatan antar butir (kohesi). Disam-
ping itu jarak antar butir relatif menjadi lebih
berjauhan sehingga baik kohesi maupun
sudut-geser dalam menurun.
Menurut (Brunsden & Prior, 1984) ka-
dar-air berhubungan dengan masing-masing
kedua peubah (c dan φ) tersebut. Sementara
itu kedalaman fondasi diikuti oleh kenaikan
dayadukung, tetapi pada kondisi terdapat air
tanah, dayadukung akan menurun, karena c
dan φ cenderung menurun, juga peran bobot
satuan isi tanah pada kondisi jenuh air akan
lebih kecil dari pada pada kondisi kering.
Pengaruh air tanah pada fondasi adalah sbb.:
MAT MAT
Gambar 7. Muka air tanah berada pada permukaan tanah
9
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
a) Bila muka air tanah (MAT) berada pada permukaan tanah.
Bila muka air tanah (MAT) berada pa-
da permukaan tanah. Maka nilai bobot satuan
isi tanah (γ) akan dipengaruhi air tanah sehing-
ga γ yang dipakai adalah γjenuh. Pada kondisi
tersebut nilai q(ult) akan menjadi kecil. maka γ
menjadi γ ' (bobot satuan isi tanah terendam
air / di bawah muka air tanah) yang nilainya γ '
= γ jenuh - γair , karena γ menjadi γ' pada kon-
disi muka air tanah berada pada permukaan
tanah, maka :
1) qult menjadi kecil dibanding tanpa MAT
2) γ.B.Nγ menjadi γ '.B.Nγ
3) γ.D.Nq menjadi γ '.D.Nq
b) Bila muka air tanah (MAT) berada di bawah elevasi fondasi
Bila Muka Air Tanah (MAT) berada di
bawah elevasi fondasi, maka γ yang dipakai
adalah γ kondisi basah (γwet), lihat gambar 8.
Tabel 4. Kapasitas dayadukung tanah untuk beberapa jenis fondasi
dengan kondisi MAT di bawah fondasi.
Jenis Fondasi Kapasitas dayadukung (Terzaghi) Lajur/menerus
Segi empat
Lingkaran
qult = c.Nc + (γ' D).Nq + 0,5 γ' B Nγ
qult = 1,3 c.Nc + (γ' D).Nq + 0,4 γ' B Nγ
qult = 1,3 c.Nc + (γ' D).Nq + 0,3 γ' B Nγ
MAT
Gambar 8. Muka air tanah berada dibawah elevasi fondasi
10
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
9. Contoh Soal
SOAL (1) : Diketahui :
Tanah dengan kondisi sbb.: γ = 1.7 t/m3 ; c = 0.01 t/m2; φ = 32o Nc = 20.9 ; Nq = 14.1 ; Nγ = 10.6 Ditanyakan: Berapa dayadukung tanah yang diijinkan bila fondasi tipe segiempat akan ditanam pada
kedalaman D=2 m dengan lebar B=1 meter. Faktor Keamanan yang diberikan F = 3. Tanah
mempunyai kondisi general shear.
Jawab:
Rumus kapasitas daya dukung fondasi dangkal bentuk segi-empat adalah:
qult = 1,3 c.Nc + q.Nq + 0,4 γ B Nγ qa = qult / F q = D x γ
= 2 x 1.7 = 3.4 T/m2
qult = 1,3 (0.01) (20.9) + (3.4)(14.1)+ 0,4 (1.7) (1) (10.6) = 0.2717 + 47.94 + 7.208 = 55.4197 T/m2
qa = 55.4197/ 3 = 18.473 T/m2
Maka :
dayadukung tanah yang diijinkan (qa) bila fondasi tipe segiempat akan ditanam pada kedalaman D=2
m dengan lebar/diameter fondasi B=1 meter adalah qa = 18.473 T/m2
SOAL (2) :
Fondasi square lebar B = 2,25 m diletakkan pada kedalaman D = 1,5 m tanah pasir, c (kohesi) tanah
pasir bernilai kecil (c dianggap = 0), φ = 38o . Faktor dayadukung tanah: Nγ = 67 ; Nq = 49.
Faktor keamanan diambil F = 3.
a) Tentukan dayadukung tanah yang diijinkan bila muka air tanah berada di bawah elevasi fondasi
b) Tentukan q(a) bila muka air tanah berada pada permukaan tanah. Jika:
11
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
γwet = 18 kN/m3 (yaitu γ di atas muka air tanah)
γjenuh = 20 kN/m3
γair = 9,8 kN/m3 Jawab :
a) Bila muka air tanah berada di bawah elevasi fondasi
qult = 1,3 c.Nc + q.Nq + 0,4 γ B Nγ = 0 + (D x γ)� .Nq + 0,4 γ� B Nγ = (18 x 1,5 x 49) + (0,4 x 18 x 2,25 x 67) = 1323 + 1085 = 2408 kN/m2
qa = qult / F = 2408 / 3 = 802,67 kN/m3
b) Bila muka air tanah berada pada permukaan tanah.
qult = 1,3 c.Nc + q'.Nq + 0,4 γ ' B Nγ = 0 + (D x γ' )� .Nq + 0,4 γ� ‘ B Nγ γ ' = γ jenuh - γair = 20 - 9,8 = 10,2 kN/m3
qult = (10,2 x 1,5 x 49) + (0,4 x 10,2 x 2,25 x 67) = 750 + 615 = 1365 kN/m3
qa = qult / F = 1365 / 3 = 455 kN/m3
catatan: Perlu diperhatikan mengenai konversi satuan. Contoh : 1 g/cm3 = 1 x 9,807 kN/m3
1 kg/cm2 = 1 x 98,07 kN/m2
12
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
SOAL (3) :
Diketahui : Tanah dengan kondisi sbb.: γ = 1.7 t/m3 ; c = 0.01 t/m2; φ = 32o Nc = 20.9 ; Nq = 14.1 ; Nγ = 10.6 Ditanyakan:
a) Berapa lebar fondasi tipe segiempat yang akan ditanam pada tanah kondisi umum dengan
kedalaman D = 2,0 m. Nilai dayadukung yang diijinkan = 20 T/M2. Faktor Keamanan yang
diberikan F = 3.
b) Berapa diameter fondasi bila tipe fondasi yang diinginkan pada soal 3a di atas adalah bentuk
lingkaran?
Jawab:
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
13
Zufialdi Zakaria/GEOTEKNIK-D1F322 Fondasi
SOAL (4) :
Konversi dari suatu satuan ke satuan lainnya sangat diperlukan dalam perhitungan faktor keamanan.
Carilah berapa nilai masing-masing seusi dengan nilai satuan yang telah dicantumkan (diketahui).
1. ...... kg/cm2 40 kg/m2 ......... kN/m2 2 ........ton/m3 ....... g/cm3 12,67 KN/m3
3 1.55 g/cm3 ....... ton/m3 .......... kN/m3 4 .... ton/m2 ....... kg/cm2 18.72 kN/m2 5 13 ton/m2 ....... kg/cm2 .......... kN/m2 6. 12 kg/m2 ....... kg/cm2 .......... kN/m2 7. 1.633 ton/m3 ....... g/cm3 .......... kN/m3
9. Cara perhitungan dengan SOILCOM2
SOILCOM2 menggunakan bahasa
BASIC. Perangkat lunak disimpan pada drive
A, atau pada window explorer klik dua kali
pada file GWBASIC, atau keluar dari system
window dengan cara meng-klik MS-Prompt
untuk memilih drive tempat disket perangkat
lunak disimpan, kemudian dilakuakn cara
sebagai berikut :
1) Pada drive A, cari file GWBASIC. Ketik
A>GWBASIC [enter], mulai masuk dalam
bahasa BASIC.
2) Untuk mengetahui isi file ketik files [enter].
File-file dalam disket akan ditampilkan.
3) Ambil file program SOILCOM2 dengan
cara menulis load"SOILCOM2" [enter], jika
sudah OK jalankan program komputer
dengan cara menekan F2, atau menulis
run"SOILCOM2" [enter]
4) Pilih program yang diinginkan dalam
menu. Tekan 3 atau Q(ult)-Program dan
ikuti petunjuknya.
5) Cara lain adalah ketik pada prompt A
sebagai berikut:
A>GWBASIC SOILCOM2 [enter]
langsung menuju menu kemudian pilih
program yang diinginkan.
8. Daftar Pustaka
Bowles, J.E., 1984, Foundation Analyisis and Design, McGraw-Hill Intl. Book Co., Singapore, 3rd edition, p. 8, p130-143
Bowles, J.E., 1989, Sifat-sifat Fisis dan geo- teknis Tanah, Edisi 2, Penerbit Erlang- ga, Jakarta, 561 hal.
Brunsden, D., & Prior, D.B., 1984, Slope In- stability, John Willey & Sons, Ltd., NY, 620 p.
Craig, R.F., 1994, Mekanika Tanah, Penerbit Erlangga, jakarta, Hal. 261-271
Koerner, R. M., 1984, Construction & Geo- technical Methods in Foundation Engineering, McGraw - Hill Book Co., NY, pp. 1-55
Lambe, T.W., & Whitman, R. V., 1969, Soil Mechanic, John Willwy & Sons Inc., New York, 553 p.
Terzaghi, K., & Peck., R.B., 1993, Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa, Penerbit Erlangga, Jakarta, 383 hal.
Top Related