FONDASI DANGKAL
1 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
Secara fisik umumnya fondasi dangkal berupa fondasi tapak dengan bentuk
empat persegi panjang, bujur sangkar, atau lingkaran (setempat atau menerus).
Sementara fondasi dalam umumnya berupa fondasi tiang dari hasil
pemancangan atau berupa sumuran.
Gambar 1: Fondasi Dangkal
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 1
Df
B
Daerah penyebaran beban
Q
2 Kriteria Perencanaan
1. Daya dukung sistem fondasi (qult) > tegangan kontak yang terjadi akibat
beban
2. Penurunan fondasi akibat beban < penurunan yang diijinkan
3 Stabilitas Fondasi
Stabilitas fondasi ditentukan oleh :
1. Daya dukung fondasi, yang dipengaruhi oleh:
a. Macam Fondasi: dimensi dan letak fondasi
b. Sifat tanah (indeks dan teknis): berat volume (), kohesi (c), sudut
geser dalam ()
2. Penurunan (settlement):
a. Penurunan segera (immediately settlement); akibat elastisitas tanah
b. Penurunan konsolidasi (consolidation settlement), akibat keluarnya
air pori tanah yang disebabkan oleh adanya pertambahan tegangan
akibat beban fondasi
Bentuk terjadinya penurunan dibedakan atas:
a. Penurunan seragam (uniform settlement)
b. Penurunan tidak seragam (differential settlement)
a) b)
Gambar 2: Penurunan Fondasi Dangkala) Penurunan seragamb) Penurunan tak seragam
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 2
St
Q
St2
Q
St1
4 Daya Dukung Fondasi
4.1 Konsep Daya Dukung Fondasi Dangkal
Fondasi segi empat dengan lebar B diberi beban merata sebesar q, yang sedikit
demi sedikit ditambah. Seiring dengan bertambahnya harga q, fondasi akan
mengalami penurunan. Bila perbandingan harga q dan besarnya tiap penurunan
diplot akan didapat kurva:
Gambar 3: Keruntuhan daya dukung fondasi dangkal
c) General shear failure
d) Local shear failure
e) Punching shear failure
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 3
4.2 Jenis Keruntuhan
Pada lapisan tanah pasir padat atau pada tanah keras akan didapat kurva
4.3a). Jenis Keruntuhan yang terjadi disebut General Shear Failure
Pada lapisan pasir dengan kepadatan sedang akan didapat kurva 4.3b).
Jenis keruntuhan yang terjadi disebut Local Shear Failure
Apabila fondasi berada di atas tanah sangat lepas , kurva load-settlement
akan terlihat seperti kurva 4.3c), dan keruntuhan yang terjadi disebut
Punching Shear Failure.
Gambar 4: Mode keruntuhan fondasi pada pasir (Vesic, 1973)
4.3 Analisis Daya Dukung
Untuk menghitung besarnya daya dukung sistem fondasi dangkal, terdapat
beberapa formula, di antaranya menurut: Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Vesic, dll.
Perbedaan antara beberapa formula yang ada ini disebabkan oleh adanya
perbedaan asumsi mekanisme keruntuhan. Perbedaan asumsi mekanisme
keruntuhan ini dijelaskan pada Gambar 5:
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 4
Menurut Terzaghi, apabila bagian bawah fondasi mulai akan turun, maka zona
keruntuhan dibagi menjadi 3:
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.
Gambar 5: a) Fondasi dangkal; Terzaghi dan Hansen mengabaikan geseran sepanjang bidang c-d.
b) Interaksi tanah-fondasi secara umum untuk perhitungan daya dukung fondasi dangkal; kiri (asumsi Terzaghi & Hanse), kanan (asumsi Meyerhof)
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 5
4.3.1 Daya Dukung Fondasi Dangkal Menurut Terzaghi
Anggapan dan Dasar Teori
Gambar 6: Keruntuhan daya dukung pada sistem fondasi
(kasar & menerus)
a. Menghilangkan tahanan geser tanah di atas bidang horisontal yang melewati
dasar fondasi, dan menggantikannya dengan seolah-olah terdapat beban
sebesar q = . Df
b. Membagi distribusi tegangan di bawah fondasi menjadi 3 bagian
c. Tanah adalah homogen dan isotropik, dan kekuatan gesernya
dipresentasikan menurut persamaan Coulomb, = c + . tan
d. Dasar fondasi menerus, kasar, dan penyelesaian permasalahan adalah 2
dimensi
e. Zone elastis dibatasi oleh bidang lurus bersudut = dengan horisontal,
sedang zona plastis termobilisasi
f. Total tekanan pasif Pp terdiri dari tiga komponen pembentuk, dimana masing-
masing dapat dihitung sendiri-sendiri, kemudian ketiga komponen tersebut
ditambahkan meskipun permukaan kritis masing-masing komponen tidak
sama.
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 6
Formula Daya Dukung/
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 Ng = fungsi dari : Faktor daya dukung Terzaghi
Harga Nq, Nc, dan N secara mudah bisa dilihat dari tabel atau nomogram yang
banyak tersedia.
Tabel 1: Faktor daya dukung (Terzaghi)
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 7
Gambar 7: Faktor daya dukung (Terzaghi)a) General Shear Failureb) Local Shear Failure
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 8
Pengaruh Muka Air Tanah
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
1
BD'(B-D)), untuk
DB
untuk D>B
Gambar 8: Pengaruh Muka Air TanahPada Daya Dukung Fondasi
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 9
4.3.2 Daya Dukung Fondasi Dangkal Menurut Meyerhof
Dibandingkan dengan metoda Terzaghi, metoda Meyerhof selain memperhatikan
faktor sifat tanah dan bentuk fondasi, juga memperhatikan faktor kedalaman dan
faktor pembebanan. Selain itu metoda Meyerhof juga memperhatikan arah
pembebanan, yakni beban arah vertikal dan beban berinklinasi.
Formula Daya Dukung
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
Dimana: Nc, Nq, N : Faktor daya dukung Meyerhof
Nq = e tan tan2(450-/2)
Nc = (Nq-1) cot
N = (Nq-1) tan (1.4 )
si = faktor bentuk fondasidi = faktor kedalaman fondasi
ii = faktor inklinasi pembebanan
Tabel 2: Faktor daya dukung (Meyerhof)
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 10
Gambar 9: Faktor daya dukung (Meyerhof)
Tabel 3: Faktor bentuk, kedalaman, dan inklinasi (Meyerhof)
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 11
Nc
NNq
4.3.3 Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Nilai SPT
Secara praktis daya dukung fondasi dangkal juga bisa ditentukan berdasarkan
nilai SPT tanah pendukung fondasi. Terzaghi & Peck (1967), juga Meyerhof telah
menurunkan persamaan daya dukung berdasarkan nilai SPT ini, tetapi menurut
pengalaman hasil yang didapat masih terlalu konservatif, sehingga Bowles
(1982) menganjurkan untuk kenaikan harga 50% dari daya dukung ijin yang
dianjurkan Meyerhof.
Menurut Meyerhof, besarnya daya dukung fondasi dangkal adalah sebagai
berikut:
untuk B F4
untuk B > F4
dimana: 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:
Tabel 4: Faktor koreksi F
N55 N70
SI Fps SI Fps
F1
F2
F3
F4
0.050.080.31.2
2.5414
0.040.060.31.2
23.21.04.0
Harga N55 dan N70 adalah harga SPT yang telah dikoreksi
berdasarkan perbandingan energi standard Erb.
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 12
Selain itu N adalah nilai SPT rata-rata yang dihitung dari 0.5Df di
atas dasar fondasi sampai 2B di bawah dasar fondasi.
Gambar 10: Penetuan nilai SPT rata-rata
Gambar 11: Hubungan antara NSPT dengan qall
Menurut Parry (1977) harga qall untuk tanah berbutir kasar (c = 0) adalah sebagai
berikut:
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 13
Df
B
Nrata-rata
0.5 Df
2B
qult = 30N [kPa] untuk Df B
dimana N dihitung sebagai N rata-rata dari dasar fondasi sampai 0.75 B
di bawah fondasi.
Parry juga memperkirakan besarnya harga sudut geser dalam sebagai:
dimana q = effective overburden
4.3.4 Daya Dukung Fondasi Dangkal Berdasarkan Data CPT
Schmertmann (1978) mengusulkan hubungan faktor daya dukung Terzaghi
dengan harga tahanan konus qc sebagai berikut:
0.8 Nq 0.8 N qc
dimana qc adalah harga tahanan konus rata-rata yang dihitung dari B/2 di atas
alas fondasi sampai dengan 1.1 B di bawah dasar fondasi, untuk D/B 1.5.
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
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 14
Dalam beberapa kasus, selain beban vertical fondasi juga harus menahan
momen (Gambar 12).
Gambar 12: Fondasi dengan beben eksentris
Pada kejadian ini tegangan kontak yang terjadi pada dasar fondasi menjadi tidak
seragam. Distribusi tegangan akibat eksentrisitas beban tersebut bisa dituliskan
sebagai berikut:
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 15
dimana Q adalah beban vertical dan M adalah momen.
Selanjutnya untuk menghitung daya dukung sistem fondasi dipergunakan formula daya dukung Meyerhof (1953), yang umumnya memperhatikan metoda bidang kontak efektif (effective area). Dan langkah penyelesaian perhitungan daya dukung ditunjukkan seperti urutan berikut:
1. Perhitungan tegangan kontakPada Gambar 1b ditunjukkan sistem pembebanan yang ekivalen dengan Gambar 1a. Jarak eksentrisitas e adalah:
Dengan menstubtitusikan persamaan eksentrisitas di atas ke persamaan tegangan kontak didapat:
dan
Perhatikan persamaan qmin di atas; jika harga e sama dengan B/6, maka harga qmin akan menjadi 0. Bahkan bila e > B/6, maka harga qmin akan menjadi negatif. Ini berarti akan terjadi tegangan kontak yang berupa tegangan tarik. Karena tanah tidak bisa menerima tegangan tarik, maka pada dasar sebagian bidang kontak (dasar fondasi) akan terjadi celah antara dasar fondasi dengan permukaan tanah. Dan distribusi tegangan pada alas fondasi akan terlihat seperti Gambar 1a. Sementara harga qmax bisa ditulis sebagai berikut:
2. Perhitungan lebar dan panjang efektif
B’ = lebar efektif = B – 2eL’ = 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
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 16
Faktor kedalaman dihitung berdasarkan lebar dan panjang total
4. Daya dukung total
Qult = qult x B’ x L’
5. Faktor keamanan:
FS = Qult / Q
Seperti telah dibahas di atas, bahwa adanya eksentrisitas bisa menyebabkan
berkurangnya daya dukung. Untuk itu salah satu cara untuk lebih mengefisienkan
struktur perlu adanya modifikasi penampang fondasi seperti ditunjukkan pada
gambar di bawah.
Gambar 13: Modifikasi penampang fondasi
PENURUNAN FONDASI DANGKAL
Jenis Penurunan:
1. Penurunan Segera (elastis), Se
2. Penurunan Konsolidasi, Sc
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 17
B/2B/2
e
M
Q
Se terjadi segera setelah pelaksanaan konstruksiSc = f(waktu), akibat disipasi air pori pada lempung jenuh
2 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 Elastis
q0 : tegangan kontak
s : Poisson’s ratio
Es : Modulus elastisitas tanah
Harr (1966): (flexible)
(sudut fondasi)
(pusat fondasi)
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 18
dimana: m = B/LB = lebar fondasiL = panjang fondasi
Penurunan rata-rata:
(flexible)
(rigid)
Janbu, Bjerrum, Kjaernsli (pada lempung jenuh)
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 19
q0
B
Df
H
s = 0.50
A1 = f(H/B)
A2 = f(Df/B)
Hartman (1978) (pada tanah pasir)
dimana: Iz = faktor pengaruh reganganC1 = faktor koreksi kedalaman fondasi
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 20
= 1 - 0.5 (q/(qc-q))
C2 = faktor koreksi terhadap rangkak tanah= 1 + 0.2 log(10 t) t : dalam tahun
qc = tegangan kontak fondasiq = overburden pressure pada level dasar fondasi
Faktor pengaruh regangan:
pada fondasi bujur sangkar dan lingkaran
z = 0 Iz = 0.1z = 0.5B Iz = 0.5z = 2B Iz = 0
pada fondasi dengan L/B 10
z = 0 Iz = 0.2z = B Iz = 0.5z = 4B Iz = 0
Untuk 1 < L/B < 10 Iz : interpolasi
: Bujur sangkar/lingkaran
: Empat persegi panjang, dengan L/B 10
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]
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 21
0 0.2 0.4 0.60
B/2
B
2B
4B
N : nilai SPT tanahqc : tahanan konus (sondir)c : kohesi tanah (undrained)
Harga-harga empiris:
Tipe tanah Es (MN/m2) s
Pasir lepasPasir agak padatPasir padatPasir kelanauanPasir dan kerikilLempung lunakLempung mediumLempung padat
10.35 – 24.1517.25 – 27.6034.50 – 55.2010.35 – 17.25
69.00 – 172.502.07 – 5.18
5.18 – 10.3510.35 – 24.15
0.20 – 0.400.25 – 0.400.30 – 0.450.20 – 0.400.15 – 0.35
0.20 – 0.50
Contoh kasus: Penurunan elastis pada pasir
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 22
0 10 20 30
2
4
6
8
qc
2
4
6
8
1600 2400 0.2 0.40
Q=1440 kN
Es
Iz
NSPT
=17.8 kN/m3
7600
11490
9192
11490
14554
16852
16086
zz’ z’
Berapa penurunan elastis fondasi setelah 5 tahun?
Luas Fondasi = 3 x 3 = 9 m2
Q = 1440 kN qc = 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:
No Z’ [m] z [m] Es [kN/m2] Iz
1234
0-11-1.51.5-44-6
10.52.52
8 00010 00010 00016 000
0.2330.4330.3610.111
0.291 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)] = 0.9C2 = 1+ 0.2 log (10 t) = 1 + 0.2 log(10 x 5) = 1.34
= 0.9 1.34 (160-26.7) 1.55 10-4 = 249.2 10-4 m
= 24.9 mm
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 23
PRINSIP UMUM PERENCANAAN FONDASI 24
Top Related