KAPASITAS DUKUNG TANAH UNTUK BEBAN STATIK

Kapasitas dukung ultimit (qult) didefinisikan sebagai tekanan terkecil yang dapat menyebabkan keruntuhan geser pada tanah pendukung tepat di bawah dan di sekeliling pondasi.



Ada 3 kemungkinan pola keruntuhan kapasitas dukung tanah yakni,

1. General Shear Failure

• Kondisi kesetimbangan plastis terjadi penuh diatas failure plane.
• Muka tanah disekitarnya mengembang (naik).
• Keruntuhan (slip) terjadi di satu sisi sehingga pondasi miring.
• Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas rendah (padat atau kaku).
• Kapasitas dukung ultimit (qult) bisa diamati dengan baik.

2. Local Shear Failure

Muka tanah disekitar kurang berarti pengembangannya, karena cukup besar
desakan ke bawah pondasi.
Kondisi kesetimbangan plastis hanya terjadi pada sebagian tanah saja.
Miring pada pondasi diperkirakan tidak terjadi.
Terjadi pada tanah dengan kompresibilitas tinggi ditunjukan dengan setlement yang relatif besar.
Kapasitas dukung ultimit sulit dipastikan sehingga sulit dianalisis, hanya bisa dibatasi setlementnya saja.

3. Punching Shear Failure

• Terjadi jika terdapat desakan pada tanah di bawah pondasi yang disertai pergeseran arah vertikal disepanjang tepi.
• Tak terjadi kemiringan dan pengangkatan pada permukaan tanah.
• Penurunan relatif besar.
• Terjadi pada tanah dengan kompresibiltas tinggi dan kompresibilitas rendah jika pondasi agak dalam.
• Kapasitas dukung ultimit tidak dapat dipastikan.
• Cara keruntuhan secara umum tergantung pada kompresibilitasnya dan kedalaman pondasi relatif terhadap lebarnya.

Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi general shear failure, gaya-gaya yang bekerja dapat dianalisis.


Gambar di atas adalah mekanisme keruntuhan untuk pondasi menerus dengan lebar b dan panjang tak terbatas, memikul suatu tekanan merata (qult) diatas permukaan tanah yang homogen dan isotropik. Parameter kekuatan geser tanah adalah c dan φ tetapi berat isi tanah diasumsikan sama dengan nol. Pondasi akan tertekan ke bawah dan menghasilkan suatu kesetimbangan plastis dalam bentuk zona segi tiga di bawah pondasi dengan sudut ABC = BAC = 45° + φ /2. Gerakan bagian tanah ABC ke bawah mendorong tanah diampingnya ke kesamping. Zona Rankine pasif ADE dan BGF akan terbentuk dengan sudut DEA = GFB = 45° - φ /2. Transisi antara gerakan ke bawah bagian ABC dan gerakan lateral bagian ADE dan BGF akan terjadi di sepanjang zona geser radial ACD dan BCG. Kesetimbangan plastis akan terjadi pada permukaan EDCGF sedangkan sisa tanah lainnya berada dalam kesetimbangan elastis.

Biasanya pondasi tidak diletakan pada permukaan tanah, dalam praktek diasumsikan kenaikan geser tanah antara permukaan dan kedalaman Df diabaikan, tanah tersebut hanya diperhitungkan sebagai beban yang menambah tekan merata q pada elevasi pondasi, hal ini disebabkan tanah diatas elevasi pondasi biasanya lebih lemah, khususnya jika diurug, daripada tanah pada tempat yang lebih dalam. Kapasitas dukung ultimit di bawah pondasi menerus dapat dinyatakan dengan persamaan Terzaghi (1943),

qult = c Nc + q Nq + ½ b γ Nγ

φ, c, γ nilainya diambil di bawah pondasi.

dengan,

q = γ .Df

g nilanya diambil di atas elevasi pondasi.

Persamaan diatas dikembangkan oleh Terzaghi dari teori Prandth-Reissner hingga menghasilkan persamaan,

qult = c [ tan φ (kc + 1)] + q (tan φ) kq + ½ b γ [ tan φ (kγ tanφ - 1) ]

= c Nc + q Nq + ½ b γ Nγ

Nilai Nc, Nq, Nγ tidak dapat dilacak dari mana asalnya karena Terzaghi hanya memberikan grafik φ VS Nc, Nq, Nγ dan bukannya sebuah rumus sehingga tiap buku yang ada nilai Nc, Nq, Nγ dapat berbeda-beda.

Untuk pondasi telapak bentuk bujur sangkar :

qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.4 b γ Nγ

Untuk pondasi telapak bentuk lingkaran :

qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.3 b γ Nγ

Analisis kapasitas dukung didasarkan kondisi local shear failure pada pondasi menerus,

q’ult = c’ Nc’ + q Nq’ + ½ b γ Ng’

dengan,

c’ = 2/3 c

tan j ’ = 2/3 tan φ

Local shear failure dapat terjadi untuk nilai φ ‹ 30°. Untuk pondasi bentuk lainya, caranya sama dengan mencari qult. Persamaan q’ult hanya untuk memuaskan user, tidak ada alasan ilmiah yang mendukung teori ini. Teori ini hanya ada dari Terzaghi saja.

Catatan :
Untuk keamanan besar dapat digunakan rumus local shear failure, kapasitas dukung lebih rendah, setlement tidak perlu dihitung.
Untuk lebih realistis setelah pengecekan terhadap qult (general shear failure), pondasi perlu dichek terhadap setlement (hasil lab). Dapat juga hasil lab dibandingkan dengan uji lapangan (SPT atau CPT). Hasil qult lab biasanya lebih besar dari qult lapangan (pendekatan). Mengapa hasil qult lapangan nilainya lebih rendah ? karena teorinya hanya sederhana, tanah dibagi menjadi tanah kohesif dan non-kohesif.
Kondisi khusus,

pada tanah non-kohesif c = 0 maka qult = q Nq + ½ b γ Ng
pada tanah kohesif j = 0 maka Nc = 5.7, Nq=1, Nγ=0, qult = 5.7 c + q
pondasi pada permukaan tanah Df = 0 maka qult = c Nc + ½ b γ Nγ

Perkembangan rumus setelah qult Terzaghi, Nc & Nq diambil nilainya dari Prandth(1921) – Reissner (1924),
Nq = e^(π.tanφ) tan^2 (45° + φ/2)
Nc = ( Nq – 1 ) Cot φ

Sedangkan nilai Nγ diusulkan,

Nγ = ( Nq – 1 ) tan 1.4 φ Mayerhof (1963)

Nγ = 1.8 ( Nq – 1 ) tan φ Hansen (1968)

Nγ = 2 ( Nq + 1 ) tan φ Coquot & Kerisek – nilainya terlalu besar.

Untuk faktor bentuk, faktor kedalaman dan faktor kemiringan beban yang diusulkan oleh DeBeer (1970) dan Mayerhof (1953) secara empiris hasil observasi percobaan. Untuk keperluan praktis, nilai qult yang di usulkan Terzaghi memberikan hasil yang cukup baik. Perlu diketahui bahwa hasil-hasil perhitungan kapasitas dukung sangat peka terhadap nilai-nilai asumsi parameter kekuatan geser terutama untuk nilai j yang tinggi. Akibatnya perlu dipertimbangkan keakuratan parameter-parameter kekuatan geser yang digunakan.

Beberapa alasan mengapa data hasil lab perlu di tinjau (jangan dipercaya langsung) :

• Tingkat ketergangguannya.
• Kondisi lapangan apa cukup baik.
• Kondisi struktur tanah sample tidak dapat mewakili.
• Kalau terdapat krikil dalam sample, krikil dibuang sehingga mungkin kapasitasdukung lapangan lebih besar dari lab.

Pengaruh Air Terhadap Kapasitas Dukung Tanah.

Air dapat mengurangi kapasitas dukung tanah hingga ½-nya (Terzaghi), untuk pasir pendapat ini terlalu kecil dan untuk lempung pendapat ini terlalu besar. Berdasar elevasi MAT terhadap pondasi nilai qult menjadi,




Sebenarnya perlu juga koreksi nilai φ dan c selain nilai γ akibat adanya M.A.T, namun di lapangan dapat digunakan nilai φ dan c terlemah.

KAPASITAS DUKUNG TANAH DI ATAS TANAH BERLAPIS

• Tanah tak padat di atas tanah yang lebih padat.
• Jika tanah kurang padat lebih tebal – gunakan kapasitas dukung lapisan tsb.
• Jika tanah kurang padat lebih tipis – pengaruh lapisan yang lebih padat.
• Tanah lebih padat di atas tanah kurang padat.
• Jika tanah lebih padat tebal – kapasitas dukung tanah yang lebih padat dan chek setlement lapisan kurang padat.
• Jika tanah lebih padat tipis -- pertimbangkan patah pons (pada lap. Cadas)
• jika pondasi diletakan diatas lap.cadas sehingga gunakan kapasitas dukung lapisan kurang padat.