ANALISA PENURUNAN PONDASI RAKIT PADA TANAH LUNAK Niken Silmi Surjandari 1 Abstract: Most civil building supported by ground. One of the problem of which is often met by if a civil building put down above soft soil is settlement. Mat foundation is one of the shallow foundation type able to be put down above soft soil. This research used by method is literature study that is comparing some settlement formula. Soil data weared by is skunder data result of vestigation of soil. Geometry foundation data determined, that is as follows: D = 1,0 metre; 1,5 metre; 3 metre; and 2,5 metre ( D is deepness of planted raft foundati in ground). From result of calculation will know by the nature of is special the ach formula and show there is do not it effect float from raft foundation assemble to level of settlement hat occured. From result of calculation can be taken by conclusion for the settlement of immediately Timoshenko-Goodier formula relative more is peaceful used by than Janbu formula. For the settlement of consolidation, Terzaghi formula give result of good if estimated do not occured strain instruct later l. Formula Skempton -Bjerum more is precise used to the condition of where there a e lateral strain. From result of calculation obtained by conclusion that usage of raft foundation at soft soil is to profit because effect float which is generated it can reduce the level of settlement. Keyword: float effect, raft foundation, settlement, , soft soil, 1. Latar Belakang
2. Landasan Teori
Sebagian besar bangunan sipil didukung oleh tanah. Bangunan sipil terbagi atas dua bagian yaitu: bangunan di atas tanah (upper structure ) dan bangunan di bawah tanah (sub structure) yang mengantarai bangunan atas dan tanah pendukung, (Wesley, 1977). Apabila tanah pendukung yang dijumpai adalah tanah bermasalah, misalnya tanah lunak, maka pemilihan jenis pondasi akan lebih sulit. Permasalahan utama bila suatu bangunan di atas tanah lunak adalah daya dukung dan penurunan, (Bowles, 1979).
Pondasi rakit adalah plat beton besar yang digunakan untuk mengantarai permukaan (interface ) dari satu atau lebih kolom di dalam beberapa garis atau jalur dengan tanah. Pondasi rakit adalah salah satu jenis dari pondasi dangkal. Pondasi rakit biasa digunakan apabila penurunan merupakan suatu masalah misalnya pada tanah lunak. Penurunan ini akan dikontrol dengan cara efek apung yaitu berat bangunan diatur supaya kurang lebih sama dengan berat tanah yang digali, (Bowles, 1979).
Berdasarkan kedalaman tertanam di dalam tanah, maka pondasi dibedakan menjadi pondasi dangkal (shallow foundation) dan pondasi dalam (deep foundation ), (Das, 1995). Pondasi dangkal digunakan bila lapisan tanah baik atau lapisan batuan berada di posisi yang dangkal dari atas permukaan bumi. Bila lapisan tanah baik atau lapisan batuan berada pada posisi yang dalam maka digunakan pondasi dalam atau pondasi tiang.
Beberapa metode yang digunakan untuk merencanakan sebuah pondasi rakit yaitu, (Das, 1988):
1
1. metode konvensional, 2. metode elastik: - prosedur fleksibel kira -kira, - beda hingga, - elemen hingga. Dibandingkan dengan bahan konstruksi lainnya, tanah memiliki sifat ketidakpastian
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebe as Maret
Niken Silmi Surjandari, Analisa Penurunan Pondasi Rakit Pada Tanah Lunak
yang paling besar. Sifat elastik tanah yang digunakan untuk perhitungan penurunan adalah modulus elastisitas E s dan angka Poisson µ . Apabila tanah dibebani maka tanah dibawahnya akan mengalami pemampatan. Pemampatan tersebut disebabkan adanya deformasi partikel tanah, keluarnya air dari dalam pori, dan sebab-sebab lainnya. Secara umum, penurunan (settlement) pada tanah yang disebabkan oleh pembebanan dapat dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu: 1. penurunan segera Si (immediate settlement), yang merupakan akibat dari deformasi elastis tanah kering, basah, atau jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air, 2. penurunan konsolidasi S c (consolidation settlement), yang merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati pori tanah. Ramiah dan Chickanagappa (1982) memberikan rumus -rumus yang dapat digunakan untuk menghitung penurunan segera yaitu: Timoshenko-Goodier; Burmister; dan Janbu. Sedangkan untuk penurunan konsolidasi dipakai rumus: Terzaghi; Skempton-Bjerrum; dan Lambe. Persamaan yang diusulkan oleh TimoshenkoGoodier adalah:
S i = qB
1 − m2 Iw Es
(4.1)
Janbu (1966) mengusulkan sebuah rumus untuk menghitung penurunan segera yaitu sebagai berikut:
S i = m0 m1 qB
1 − m2 Es
(4.2)
dengan µ 0 dan µ 1 adalah koefisien penurunan vertikal Janbu, berupa grafik (dapat dilihat pada [2 ]. Teori konsolidasi primer 1 dimensi Terzaghi memberikan persamaan untuk menghitung besarnya penurunan konsolidasi sebagai berikut. (1). Untuk tanah secara normal:
Sc =
lempung
terkonsolidasi
Cc P + ∆P H log 0 1 + e0 P0
(4.3)
denga n: Cc
= indeks kompresi, (tanpa satuan), dari uji oedometer
e0
= angka pori awal, (tanpa satuan), dari uji oedometer
H
= tebal lapisan tanah lempung, (m)
P0
= tegangan overburden, (kN/m2)
? P = tambahan tegangan akibat beban luar, (kN/m2 )
(2). Untuk tanah lempung secara berlebihan:
terkonsolidasi
a. Bila (P0 + ? P) = Pc rumus penurunan konsolidasi adalah sebagai berikut:
dengan:
SC =
2
q = tekanan pada plat pondasi, (kN/m ) B = lebar pondasi, (m) µ = angka Poisson, (tanpa satuan), tergantung jenis tanah, dapat dilihat di [ 1] Es = modulus Elastisitas, (Mpa), tergantung jenis tanah, dapat dilihat di [ 1] Iw = faktor pengaruh, (tanpa satuan), dapat dilihat di [1 ]
Cs P + ∆P H log 0 1 + e0 P0 .............................(4.4)
dengan C s adalah indeks rekompresi. b. Bila (P0 + ? P) > Pc rumus penurunan konsolidasi adalah sebagai berikut:
Sc =
Cs H P CH P + ∆P log c + c log 0 1 + e0 P0 1 + e0 P0 ........................................... (4.5)
17
GEMA TEKNIK - NOMOR 2/TAHUN X JULI 2007
dengan Pc adalah prakonsolidasi (kN/m2).
tekanan
Pada metode Skempton-Bjerrum diusulkan adanya pengaruh regangan lateral dalam bentuk koefisien penurunan SkemptonBjerrum µ sehingga penurunan konsolidasi dinyatakan dalam bentuk:
S c = mS oed ...................................... (4.6) dengan Soed adalah penurunan berdasarkan uji oedometer, dan diberikan sebagai:
S oed = mv ∆PH ........................................ (4.7) dengan mv adalah koefisien kompresibilitas volume (m2/MN). Pada tanah yang mendukung pondasi dengan berbagai bentuk, umumnya terjadi kenaikan tegangan (? P). Kenaikan tegangan tersebut tergantung: beban per satuan luas dimana pondasi berada, kedalaman tanah di bawah pondasi dimana tegangan tersebut ditinjau, dan faktor lain. Besarnya kenaikan tegangan vertikal yang terjadi pada tanah akibat beban pondasi harus dihitung agar nilai penurunan yang akan terjadi dapat diperkirakan. Boussinesq, 1883 dalam Terzaghi dan Peck, 1967, telah memecahkan masalah yang berhubungan dengan penentuan tegangantegangan pada sembarang titik pada sebuah medium yang homogen, isotropis, dan elastis di mana medium tersebut adalah berupa ruang yang luas tak terhingga dan pada permukaannya bekerja sebuah beban terpusat. Untuk menghitung ? P pada titik A di bawah suatu beban lentur berbentuk empat persegi panjang yang mempunyai panjang L dan lebar B seperti pada Gambar 1 maka dipakai rumus
Gambar 2. Bagan alir pelaksanaan penelitian
Boussinesq sebagai berikut:
∆P = qI 2 ....................................... (4.8) dengan:
q = beban merata yang bekerja pada suatu luasan, (kN/m2) I2 = faktor pengaruh, (tanpa satuan), dapat dilihat di [2] 3. Metodologi Metodologi penelitian secara singkat digambarkan dalam diagram alir seperti tampak pada Gambar 2.
4. Hasil dan Pembahasan
Gambar 1. Tambahan tegangan vertikal ? P
18
Dalam menentukan penurunan pondasi, sangat sulit untuk mendapatkan suatu nilai penurunan yang pasti, apalagi bila data tanah yang diperoleh sangat minim. Kalaupun diperoleh data tanah yang lebih lengkap, data inipun seringkali kurang mewakili kondisi sebenarnya di lapangan yang disebabkan oleh:
Niken Silmi Surjandari, Analisa Penurunan Pondasi Rakit Pada Tanah Lunak
- sulit mendapatkan sampel tanah yang asli, - ukuran sampel tanah yang relatif kecil dibandingkan dengan ukuran tanah pada kondisi sebenarnya di lapangan, - faktor alat uji dan penguji itu sendiri. Selama ini rumus -rumus penurunan yang telah diusulkan hanya untuk menaksir nilai
penurunan, dan angka yang diperoleh merupakan angka pendekatan dari suatu angka yang tidak pasti. Pada perhitungan penurunan ini dipakai data hasil boring yang diambil dari hasil penyelidikan tanah pada proyek pembangunan BHS di Semarang oleh PT Indeco Prima Jakarta.
(a) Pembebanan pondasi rakit
(b) Denah pondasi rakit Gambar 3. Pondasi rakit yang dianalisa
19
GEMA TEKNIK - NOMOR 2/TAHUN X JULI 2007
Tabel 1. Hasil hitungan penurunan pondasi rakit
Rumus
Nilai penurunan (cm) D = 1,0 m
D = 1,5 m
D = 2,3 m
D = 2,5m
(1) T imoshenko-Goodier
2,1504
2,1504
2,1504
2,1504
(2) Janbu
1,8520
1,8240
1,7660
1,7560
(1) Terzaghi
7,1530
4,2295
0,1428
-0,8215
(2) Skempton-Bjerrum
0,3445
0,1787
0,0065
-0,0081
Penurunan segera:
Penurunan konsolidasi
Tabel 1 menunjukkan bahwa memperkirakan nilai penurunan suatu pondasi dengan pasti adalah suatu hal yang sulit. Tampak bahwa untuk sampel tanah yang sama, nilai penurunan yang dihasilkan masing-masing rumus akan berbeda satu dengan yang lainnya. (1) Penurunan segera Nilai penurunan segera dari Tabel 1 untuk rumus Timoshenko-Goodier memberikan nilai yang lebih besar bila dibandingkan hasil yang diperoleh dari rumus Janbu. Juga nilai penurunan yang dihitung dengan rumus Timoshenko -Goodier memberikan nilai yang sama untuk D yang berbeda. Hal ini disebabkan karena rumus TimoshenkoGoodier didasarkan pada asumsi bahwa tekanan q diletakkan di atas permukaan tanah. Dalam praktek, pondasi hampir selalu diletakkan pada kedalaman tertentu di bawah permukaan tanah. Kedalaman pondasi mempunyai kecenderungan untuk mengurangi besarnya penurunan. Hal ini sudah dibuktikan dengan membandingkan hasil yang disajikan pada Tabel 1. Jadi bila rumus TimoshenkoGoodier digunakan untuk menghitung penurunan, maka akan memberikan suatu hasil yang aman (konservatif). Pada analisa ini rumus Janbu dipilih sebagai pembanding rumus T imohenko-Goodier. Pada
20
rumus Janbu, kedalaman pondasi termasuk faktor yang dipertimbangkan, sehingga terlihat bahwa nilai penurunan yang diperoleh dengan menggunakan rumus Janbu lebih kecil daripada nilai penurunan yang diperoleh dengan menggunakan rumus TimoshenkoGoodier. (2) Penurunan konsolidasi Rumus Terzaghi didasarkan pada asumsi bahwa regangan lateral adalah nol. Untuk menghitung penurunan suatu lapisan lempung yang relatif tipis yang dibebani suatu beban yang luas, rumus Terzaghi akan memberikan hasil yang baik. Pada analisa ini, lapisan lempung relatif tipis dibandingkan luas daerah yang dibebani (tebal lapisan lempung = 11,6 m, luas daerah yang dibebani = 225 m2), sehingga gerakan tanah ke samping akan ditahan oleh tanah di sampingnya. Jadi penggunaan rumus Terzaghi untuk kasus ini memberikan hasil yang teliti. Dengan kondisi seperti disebutkan pada alinea sebelumnya maka koreksi Skempton-Bjerrum akan menghasilkan suatu nilai penurunan yang kurang teliti. Bila dibandingkan nilai penurunan pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa nilai penurunan yang dihitung dengan beberapa rumus (kecuali Timoshenko-Goodier) akan memberikan hasil penurunan yang lebih kecil seiring dengan
Niken Silmi Surjandari, Analisa Penurunan Pondasi Rakit Pada Tanah Lunak
bertambahnya kedalaman pondasi rakit. Hal ini membuktikan bahwa penggunaan pondasi rakit pada tanah lunak (jenis tanah ini penurunan seringkali menjadi masalah yang serius) adalah cocok karena adanya efek apung dari pondasi rakit.
Wesley, L.D., Mekanika Tanah, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta, 1977.
5. Kesimpulan 1. Pada analisa penurunan segera, rumus T imoshenko-Goodier memberikan nilai penurunan segera yang lebih besar dibandingkan rumus Janbu. Apabila dalam perencanaan akan digunakan faktor keamanan yang lebih besar maka rumus T imoshenko-Goodier lebih aman digunakan. 2. Rumus Terzaghi tidak memperhitungkan regangan lateral. Untuk menghitung penurunan konsolidasi suatu lapisan tanah lempung yang relatif tipis yang dibebani suatu beban yang luas, maka rumus Terzaghi akan memberikan hasil yang baik. 3. Pondasi rakit dapat mereduksi besarnya penurunan yang terjadi karena adanya efek apung . Daftar Pustaka Bowles,J.E., Physical And Geotecnical Properties of Soils, Mc Graw Hill Book Company, NY, 1979. Das, B.M. (alih bahasa: Noor Indah Mochtar dan Indrasurya B. Mochtar), Mekanika Tanah , Prinsip -prinsip Rekayasa Geoteknis, Erlangga, 1988. Das,
B.M., Principles of Foundation Engineering, PWS Publishing Company, California, 1995.
Ramiah,B.K., Chickanagappa,L.S., Handbook of Soil Mechanics And Foundation Engineering, A.A. Balkema, Rotterdam, 1982. Terzaghi,K., Peck,R.B., Soil Mechanics In Engineering Practice , Wiley, NY, 1967. Teng,W.C., Foundation Design, Prentice Hall of India Private Limited, New Delhi, 1981.
21
