Upload
zalika
View
177
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Kapasitas Dukung Tanah ( Soil Bearing Capacity). by : A. Adhe Noor PSH, ST., MT Geotechnics - Civil Engineering Program Department of Engineering, Faculty of Science and Engineering General Soedirman State University. Konsep Dasar. PENDAHULUAN. Kapasitas Dukung Tanah : - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Kapasitas Dukung Tanah(Soil Bearing Capacity)
by :
A. Adhe Noor PSH, ST., MT
Geotechnics - Civil Engineering Program
Department of Engineering, Faculty of Science and Engineering
General Soedirman State University
Konsep Dasar
Kapasitas Dukung Tanah :Kemampuan tanah dalam menahan beban yang
bekerja padanya
Sumber beban :1. Fondasi transfer beban dari struktur di
atasnya2. Beban langsung (beban bergerak)
pergerakan kendaraan pada perkerasan jalan
PENDAHULUAN
Pentingnya kita mempelajari kapasitas dukung tanah …….
Konsep Dasar
Keruntuhan kapasitas dukung tanah penurunan tanah ketidak stabilan konstruksi
Tinjauan Analisis Kapasitas Dukung Tanah :
1. Fondasi Dangkal (Shallow Foundation) Fondasi Telapak (Foot Plate) Fondasi Menerus (Continuous Footing) Strap Footing Mat Footing
2. Fondasi Kaison/Sumuran (Caisson Foundation)
3. Fondasi Dalam (Deep Foundation) Fondasi Tiang Pancang (Driven Pile Foundation) Fondasi Tiang Bore (Bored Pile Foundation)
Konsep Dasar
Keruntuhan kapasitas dukung tanah yang ditinjau pada materi ini :
Pada fondasi dangkal (shallow foundation)
tipe fondasi Menerus (continuous footing)
Konsep Dasar
Proses Keruntuhan Tanah Dasar
I II III
Beban
Pen
urun
an
S1 S2 S3
Fase 1 :
Tanah di bawah fondasi turun terjadi deformasi tanah pada arah vertikal dan horisontal ke bawah
Penurunan yang terjadi sebanding dengan besar beban (selama beban yang bekerja cukup kecil)
Tanah dalam kondisi keseimbangan elastis
Massa tanah di bawah fondasi mengalami kompresi kenaikan kuat geser tanah kapasitas dukung bertambah
Proses Keruntuhan Tanah Dasar
I II III
Beban
Pen
urun
an
S1 S2 S3 Fase 2 :
Terbentuk baji tanah pada dasar fondasi
Deformasi plastis tanah dimulai dari ujung tepi fondasi zona plastis semakin berkembang seiring dengan pertambahan beban
Gerakan tanah arah lateral makin tampak tampak retakan lokal dan geseran tanah di sekeliling tepi fondasi
Kuat geser tanah sepenuhnya berkembang untuk menahan beban pada zona plastis
zona plastis
Proses Keruntuhan Tanah Dasar
I II III
Beban
Pen
urun
an
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)
Tipe Keruntuhan Kapasitas Dukung Tanah
General Shear Failure
PROSES KERUNTUHAN
Baji tanah di bawah di dasar fondasi 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 fondasi.
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 fondasi 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 fondasi
A
B
C
Local Shear Failure
KARAKTER KERUNTUHAN
Bidang runtuh yang terbentuk tidak sampi ke permukaan tanah
Pergerakan fondasi 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 fondasi bertambah secara linier seiring dengan penambahan beban
Pemampatan tanah terjadi terbatas pada area di sekitar dasar fondasi
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
Distinction between General Shear & Local Shear Failures 32
General Shear Failure Local/Punching Shear Failure
Occurs in dense/stiff soilΦ>36o, N>30, ID>70%, Cu>100 kPa
Occurs in loose/soft soilΦ<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 :
1. Terzaghi (dan contoh soal)
2. Skempton(dan contoh soal)
3. Meyerhoff (dan contoh soal)
4. Brinch Hansen (dan contoh soal)
5. Vesic (dan contoh soal)
BAB 2
TEORI KAPASITAS DUKUNG TANAH
Asumsi yang digunakan :1. Fondasi berbentuk memanjang tak berhingga (continous
footing)2. Tanah dasar homogen3. Berat tanah di atas dasar fondasi diganti dengan beban terbagi
rata Po = Df.4. Tahanan geser di atas dasar fondasi diabaikan5. Dasar fondasi kasar6. Bidang keruntuhan berupa lengkung spiral logaritmis dan linier7. Baji tanah yang terbentuk di dasar fondasi dalam kedudukan
elastis dan bergerak bersama – sama dengan dasar fondasi8. Pertemuan antara sisi baji dan dan dasar fondasi membentuk
sudut ()sebesar sudut gesek dalam tanah ()9. Berlaku prinsip superposisi
Teori Terzaghi (1943)
Terzaghi (1943)
NBNpNcq qocu ...5,0.. Persamaan Umum :
dengan .fo Dp
Dari mana asal persamaan ini ????
I
IIII
III IIIA B
Ppn
Pp
ccPpn
Pp
H
G E
F
D
.Df
B
Pu
analisis Terzaghi)
Terzaghi (1943)
sin...2)cos(..2 cBDPWP pu
cos.2
BBD
tgcBPtgBqB pu ...2...41. 2
1
2
3
B
Pp
c
E
F
D
.Df
B
Pu
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
c: kohesi tanah
B : sudut antara bidang BD dan BA
uqBPu .
= cos
Pp = Ppc + Ppq + Pp
Pp Tekanan Tanah Pasif Total
B
1
2
3B
Pp
E
F
D
.Df
Pu
analisis Terzaghi)
Ppn
B/2
H
c.H.Kpc
= D
B
akibat kohesi (Ppc)
H/2
B/2
H = B/2.tg
1/2..H2.Kp
= D
B
akibat Berat Tanah (Pp)
B/2
H
po.H.Kpq
= D
B
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 fondasi (di atas BF)
Pp : tahanan tanah pasif akibat berat tanah
(BDEF)
Terzaghi (1943)
cos.cos.coscos pppn
pnpnp PPP
PPP
Tekanan tanah pasif yang bekerja tegak lurus (arah normal) sisi baji tanah (BD) adalah Ppn
sin.
2
1..
sin2 p
pqopcpn
KHKpKc
HP
dengan H = ½.B.tg dansudut 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 fondasi
Gesekan antara tanah dan bidang BD menyebabkan arah Pp miring sebesar
Nilai = karena gesekan terjadi antara tanah dan tanah
Terzaghi (1943)
Persamaan umum Pp menjadi :
ppqopcp Ktg
BKpKcB
P
22
2 cos.
8
1..
cos2
tgcBPtgBqB pu ...2...41. 2
Substitusi Pp ke Persamaan di bawah ini
Akan menghasilkan
1
cos...4
1cos
.cos
.2
222
ppqo
pc KtgB
KpBtg
KcBPu
Terzaghi (1943)
qqqq qcu
Secara singkat :
NBNpNcq qocu ...5,0..
Persamaan Umum Kapasitas Dukung Tanah untuk Fondasi Memanjang menurut Teori Terzaghi (1943) :
Df.dengan :
qu : kapasitas dukung ultimit tanah untuk fondasi memanjang (kPa)
c : kohesi (kPa)
Df : kedalaman fondasi (m)
berat volume tanah (kN/m
Po : tekanan over burden pada dasar fondasi (kPa)
Nc, Nq, Nfaktor kapasitas dukung tanah Terzaghi
Terzaghi (1943)Nilai Nc, Nq dan N dapat dicari dari :
1. Grafik Hubungan dan Nc, Nq dan NTerzaghi, 1943
2. Secara analitis
Grafik Hubungan dan Nc, Nq dan Nuntuk sembarang Terzaghi, 1943
Tabel nilai-nilai faktor kapasitas dukung tanah Terzaghi
Terzaghi (1943)
(o)
General Shear Failure
Local Shear Failure
Nc Nq N N’c N’q N’
051015202530343540454850
5,77,39,612,917,725,137,252,657,895,7172,3258,3347,6
1,01,62,74,47,412,722,536,541,481,3173,3287,9415,1
0,00,51,22,55,09,719,735,042,4100,4297,5780,11153,
2
5,76,78,09,711,814,819,023,725,234,951,266,881,3
1,01,41,92,73,95,68,311,712,620,535,150,565,6
0,00,20,50,91,73,25,79,010,118,837,760,487,1
Korelasi parameter kapasitas dukung tanah antara keruntuhan geser umum dan keruntuhan geser lokal
Terzaghi (1943)
tg ’ = (2/3) tg c’ = (2/3) c
dengan ’ : 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’ adalah parameter kapasitas dukung tanah Terzaghi untuk local shear failure
Beberapa istilah dalam kapasitas dukung tanah menurut Terzaghi :
Tekanan fondasi totalTekanan fondasi nettoKapasitas dukung tanah ultimitKapasitas dukung tanah ultimit nettoKapasitas dukung tanah perkiraanKapasitas dukung tanah izinFaktor aman
Terzaghi (1943)
Terzaghi (1943)
Pengaruh Bentuk Fondasi pada Persamaan Kapasitas Dukung Tanah
1. Fondasi Lajur Memanjangkapasitas 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. Fondasi Berbentuk Bujur Sangkarkapasitas 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. Fondasi 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. Fondasi Berbentuk Empat Persegi Panjang qu = c.Nc (1+0,3.B/L) + po.Nq + 0,5.B. NBL
Terzaghi (1943)
Pengaruh keberadaan air tanah pada Persamaan 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 fondasi) 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 ’)
B
z dw
mat
Df
(2)
Terzaghi (1943)
Kondisi 2
muka air tanah terletak pada kedalaman z di bawah dasar fondasi (z<B) maka :
pada suku ke-2 nilai po = Df.b
pada suku ke-3 nilai adalah rt karena zona geser di bawah fondasi sebagian terendam
air.
sehingga rt = ’ + (z/B)(b-’)
B
dwDf
(3)
Terzaghi (1943)
Kondisi 3
muka air tanah terletak pada dasar fondasi maka :
pada suku ke-2 nilai po = Df .b
pada suku ke-3 nilai adalah ’ (karena zona geser di bawah
fondasi sepenuhnya terendam air)
Df
B
dw
(4)
Kondisi 4
muka air tanah terletak di atas dasar fondasi maka :
pada suku ke-2 nilai po = ’(Df - dw) + bdw
pada suku ke-3 nilai adalah ’ (karena zona geser di bawah
fondasi sepenuhnya terendam air)
Terzaghi (1943)
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
fondasi sepenuhnya terendam air)