BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Pada dasarnya fungsi pondasi adalah untuk menyalurkan beban-beban yang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA


2.1 Pondasi Mesin Pada dasarnya fungsi pondasi adalah untuk menyalurkan beban-beban yang bekerja pada struktur diatasnya kestruktur yang ada dibawahnya dalam hal ini adalah tanah dimana struktur berada, tanpa kerusakan yang dianggap membahayakan struktur bangunan itu sendiri ataupun lingkungan sekitarnya. Untuk pondasi yang menahan beban dinamis ini cara perhitungannya jelas berbeda dengan pondasi yang hanya menahan beban statis, dimana harus memperhatikan adanya beban dinamis akibat kerja mesin selain beban statis yang ada. Meskipun gaya dinamis yang membebani pondasi mesin relative kecil dibandingkan gaya statisnya, gaya dinamis ini tidak dapat diabaikan dalam perhitungan karena gaya tersebut bekerja berulang dan beroperasi dalam waktu cukup lama. Dalam analsisi pondasi mesin, metode analisis yang umum digunakan menganggap tanah masih berprilaku elastic. Asumsi tersebut sangat beralasan mengingat tingkat getaran yang terjadi masih dalam rentang regangan kecil (small strain). Respon getaran dari system pondasi-mesin-tanah diwakili oleh parameter frekuesi system dan amplitude getaran. Kedua besaran tersebut merupakan parameter terpenting yang harus ditentukan dalam perencanaan pondasi mesin. Ditinjau dari jenis pendukung beban, pondasi mesin terbagi menjadi dua, yaitu : 1. Pondasi Dangkal 2. Pondasi Dalam, didukung oleh satu atau sekelompok tiang

II - 1


2.1.1 Pondasi Dangkal Ditinjau dari segi bentuk, pondasi mesin terbagi menjadi : a. Pondasi mesin tipe telapak (mat foundation) Fleksibel slab beton yang diletakkan pada tanah dan digunakan untuk mendukung mesin.

Gambar 2.1 Pondasi Mesin Tipe Telapak (Mat Foundation) b. Pondasi mesin tipe pedestal (elevated foundation) Pondasi mesin yang berupa struktur beton bertulang dengan ketinggian tertentu yang terdiri dari balok dan kolom yang ditumpu oleh pondasi slab. Bagian atas dari kolom dihubungkan dengan top slab sehingga membentuk lantai untuk meletakkan mesin. Pondasi tipe ini iasanya didukung oleh beberapa pile.

Gambar 2.2 Pondasi Mesin Tipe Pedestal (Elevated Foundation)

II - 2


c. Pondasi mesin tipe blok (block foundation) Pondasi mesin yang berupa blok beton rigid yang relatif tebal sehingga deformasi struktur akibat beban-beban yang bekerja bisa diabaikan.

Gambar 2.3 Pondasi Mesin Tipe Blok (Block Foundation)

2.1.2 Pondasi Dalam Pondasi dalam biasanya menggunakan tiang pancang atau bore pile, pondasi tiang bisa tertanam seluruhnya atau tertanam sebagian. Pondasi tiang dibedakan menjadi 2 jenis yaitu: 1. Pondasi tiang yang digunakan untuk memikul beban struktur pondasi diatasnya. Hal ini dilakukan jika daya dukung tanah tidak dapat memikul seluruh beban yang ada, sehingga diperlukan bantuan tiang pancang. 2. Pondasi tiang yang digunakan untuk menambah kekakuan sehingga menaikkan frekuensi natural dan memperkecil amplitudo.

2.1.3 Derajad Kebebasan Pondasi Akibat gaya-gaya dan moment yang bekerja secara dinamis, maka pondasi blok dapat bergetar dalam enam arah mode yaitu:

II - 3


1. Translasi searah sumbu z (vertikal) 2. Translasi searah sumbu x (lateral) 3. Translasi searah sumbu y (longitudinal) 4. Rotasi terhadap sumbu x (pitching) 5. Rotasi terhadap sumbu y (rocking) 6. Rotasi terhadap sumbu z (yawing/torsi) Setiap gerakan dari pondasi blok dapat dipecah kedalam enam displacement secara terpisah. Oleh karena pondasi blok mempunya enam derajat kebebasan dengan enam natural frekuensi.

Gambar 2.4 Derajat Kebebasan Pondasi Mesin Tipe Blok

Dari keenam mode getaran, translasi arah sumbu z dan rotasi terhadap sumbu z dapat terjadi secara independent terpisah dari mode lainnya. Sedangkan translasi arah sumbu x dengan rotasi terhadap sumbu y atau translasi arah sumbu y dengan rotasi terhadap sumbu x selalu terjadi secara simultan dan saling mempengaruhi sehingga disebut couple mode. Jadi pada kenyataannya pondasi blok memiliki

II - 4


empat mode getaran yaitu dua mode tunggal (vertikal dan yawing) dan dua mode couple (rocking + lateral dan pitching + longitudinal).

2.1.4 Metode Analisa Akibat Beban Dinamis Ada 3 metode yang dapat digunakan dalam perhitungan amplitudo dan frekuensi pada mesin (Novak, 1977) yaitu: 1. Metode Linear Elastic Weightless Spring Method. 2. Metode Elastic Half - Space. 3. Metode Lumped Parameter System. Pada metode Linear Elastic Weightless Spring Method, tanah dianggap pegas. Redaman dimasukkan sebagai nilai yang belum dicari (diabaikan), walaupun redaman tidak begitu mempengaruhi terhadap frekuensi resonansi dari sistem, tetapi redaman memberi pengaruh yang cukup signifikan pada amplitudo saat terjadi resonansi. Selama zona resonansi dapat dihindarkan dalam perencanaan pondasi, pengaruh redaman pada amplitudo saat frekuensi kerja juga kecil bila dibandingkan dengan amplitudo yang ada saat resonansi. Metode Elastic Half-Space menggunakan teori elastisitas, terlihat lebih rasional tetapi lebih rumit. Dalam pemakaiannya untuk efek penanaman, kerusakan tanah yang terjadi akibat penggalian dan penimbunan, banyak massa tanah yang turut menyebabkan getaran dan ketidaklinieran dari tanah akan membuat perhitungan makin rumit. Pada teori ini pondasi dianggap homogen isotropik. Teori ini hanya untuk amplitudo yang kecil. Metode

Lumped

Parameter

System

merupakan

hasil

penelitian

dan

pengembangan dari metode Elastic Half-Space, dimana untuk mendapatkan harga

II - 5


suatu parameter dengan menggunakan cara atau rumus dari teori Elastic HalfSpace. Teori Lump Parameter System adalah sistem yang digunakan untuk memperkaku blok pondasi dengan menggunakan massa, pegas dan dashpot. Sistem ini menerapkan semua komponen massa, pegas dan redaman. Metode ini dikembangakan oleh Lysmer dan Richart (1966) yang bersumber dari "Dynamic Boussinesq Problems". Metode ini dikembangkan untuk pondasi lingkaran dengan radius r0. Dimana pondasi berada diatas tanah (tidak tertanam). Dalam teori Lumped Parameter System, respon dinamis tanah terhadap pondasi dan beban dinamis dapat dimodelkan sebagai: 

Pegas/spring dengan harga kekakuan "k"



Dashpot/damping/redaman dengan harga koefisien damping "c"

Model pegas dan damping tersebut bisa untuk memodelkan baik respons vertikal, horizontal, torsi, maupun rocking. Berikut adalah pemodelan sistem pondasi mesin dan tanah pada metode Lumped Parameter System:

Gambar 2.5 Model Lumped Parameter System (Sumber: Wood 1997)

II - 6


2.2 Teori Getaran Berbicara mengenai pondasi mesin yang merupakan bagian dari pondasi beban dinamis maka tidak lepas dari teori mengenai getaran harmonik. Getaran harmonik didefinisikan sebagai pemindahan bolak balik suatu titik didalam suatu garis sedemikian rupa sehingga percepatan dari titik tersebut proporsional terhadap jarak dari suatu posisi setimbang dan selalu mengarah menuju posisi setimbang tersebut (Bowles, 1977). Hal ini digambarkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.6 Kurva Getaran Harmonik (Sumber: Bowles, 1977)

Jika suatu sistem massa-pegas digetarkan oleh suatu gaya external sehingga mengalami getaran harmonik, kemudian gaya external tersebut dihilangkan maka sistem akan bergetar secara harmonik terus menerus dengan amplitudo dan frekuensi getaran yang sama. Getaran tersebut akan berkurang sedikit demi sedikit yang pada akhirnya akan berhenti jika pada sistem tersebut terdapat peredam yang berfungsi sebagai pereduksi getaran.

II - 7


2.3

Persyaratan Pondasi Mesin

Agar mesin yang ditopang bisa berfungsi sebagaimana mestinya dan getarannya tidak membahayakan maka setiap pondasi mesin harus memenuhi beberapa kriteria sebagai berikut (Prakash, 1981).

Untuk beban statis: 1. Mampu menahan atau memikul beban statis yang ditimbulkan oleh mesin tanpa menyebabkan keruntuhan geser atau keruntuhan total. 2. Penurunan pondasi akibat beban harus berada dalam batas-batas yang diijinkan.

Untuk beban dinamis: 1. Tidak boleh terjadi resonansi, yaitu frekuensi natural sistem tanah-pondasimesin tidak boleh sama dengan frekuensi operasi mesin. 2. Amplitudo pada frekuensi operasi tidak boleh melebihi amplitudo batas yang umumnya ditentukan oleh pembuat mesin tersebut. 3. Bagian-bagian mesin yang bergerak atau bergetar harus sedapat mungkin setimbang untuk mengurangi ketidakseimbangan dari gaya-gaya dan momen. 4. Getaran yang terjadi tidak boleh mengganggu orang-orang yang bekerja atau merusak mesin-mesin lainnya.

kegagalan pondasi mesin terjadi ketika getaran telah melampaui batas yang telah ditentukan. Batasan pondasi mesin biasanya merujuk pada amplitudo dan

II - 8


kecepatan dari getaran pada operasi kerja mesin. Berikut adalah grafik yang berisi batasan-batasan amplitudo pada pondasi mesin.

Gambar 2.7 Batasan Amplitudo Vertikal (Sumber: Richart, 1962)

Batasan amplitudo vertikal: maksimal masuk zona "Troublesome to Persons"

II - 9


Explanation of Cases E Dangerous Shut It Down Now To Avoid Danger D Failure Is Near, Correct Within Two Days To Avoid Breakdown C Faulty, Correct Within 10 Days To Save Maintenance Dollars B Minor Faults Correction Wastes Dollars A No Faults, Typical New Equipment

Gambar 2.8 Batasan Kecepatan dan Percepatan Amplitudo (Sumber: Blake, 1964)

Batasan kecepatan amplitudo: maksimal masuk zona B Kecepatan amplitudo dirumuskan dengan v = 2f(cps) x A (in/sec). Sedangkan percepatan amplitudo a = 42 f2 x A (in/sec2).

II - 10


Gambar 2.9 Respon spektrum untuk limit getaran (Sumber: Richart, 1962)

Karena tingkat kepentingan dari setiap mesin berbeda-beda maka diperlukan angka keamanan untuk menjaga keberlangsungan mesin dan pondasinya. Istilah angka keamanan dalam pondasi mesin lebih dikenal dengan sebutan service factor. Penggunaan angka keamanan ini dengan cara mengalikannya dengan amplitudo dan hasilnya digunakan untuk pembacaan pada grafik sebagai amplitudo. pondasi mesin yang telah direncanakan harus sesuai dengan kriteria-kriteria atau batasan-batasan yang terdapat dalam Tabel 2.3 sehingga pondasi tersebut dianggap layak dan efisien.

II - 11


Tabel 2.1 Kriteria Kecepatan Amplitudo (Sumber: After Baxter and Bernhard, 1967) Horizontal Peak Velocity (in./sec.)

Machine Operation

< 0.005

Extremly smooth

0.005 – 0.010

Very smooth

0.010 – 0.020

Smooth

0.020 – 0.040

Very good

0.040 – 0.080

Good

0.080 – 0.160

Fair

0.160 – 0.315

Slightly rough

0.315 – 0.630

Rough

 0.630

Very rough

Tabel 2.2 Kriteria Cek Keamanan Pondasi Mesin (Sumber: J.E. Bowles, 1996 dan Arya et al, 1981) Item

Kriteria

Daya dukung statis

50% ijin

Daya dukung statis + dinamis

75% ijin

Amplitudo vertikal

< Troublesome (gambar 2.14)

Amplitudo horizontal

Masuk A atau B (gambar 2.15)

Pembesaran dinamis vertikal

< 1,5

Resonansi

< 0.8 atau > 1.2

Kecepatan Amplitudo

< Good (table 2.1)

II - 12


2.4

Perhitungan Struktur Beton Bertulang

Perhitungan elemen-elemen struktur yang berupa struktur beton bertulang dilakukan berdasarkan SNI 03-2847-2002 Metode Alternatif (Pasal 25) dimana perhitungan direncanakan berdasarkan beban kerja (tanpa faktor beban), atau dengan kata lain, bahwa faktor beban dan faktor reduksi kekuatan harus diambil = 1,0. Khusus untuk komponen struktur lentur, harus memenuhi ketentuan untuk kontrol retak akibat lendutan yang terdapat pada Pasal 11.5 dan 12.4 - 12.7 dari SNI 03-2847-2012 tersebut. Ada dua tipe penulangan utama yaitu penulangan lentur dan penulangan geser sebagai berikut:

2.4.1 Penulangan Lentur Kebutuhan tulangan tarik untuk menahan lentur, As, pada dasarnya dihitung sebagai berikut: As = perlu x b x d

(2.1)

Dimana:

perlu = rasio luas tulangan tarik yang dibutuhkan b = lebar dari elemen struktur (mm) d = tinggi efektif dari elemen struktur = D (tinggi total) - selimut beton -  tul. sengkang - 1/2  tul. lentur (mm) Adapun penentuan rasio luas tulangan tarik yang dibutuhkan (perlu) adalah sebagai berikut: n

=

Es Ec

(2.2)

m

=

fs 0,85 fc

(2.3)

II - 13


fs  600    fc  600  fs 

 balance

=

 max

= 0, 75  balance

 min

=

1, 4 fs

(2.6)

Rn

=

M b d2

(2.7)

 perlu

=

1 2  m  Rn  1  1   m fs 

(2.8)

(2.4) (2.5)

 min     max Khusus untuk struktur yang luas dan masif, dapat dicoba:

 alt = 1,3 x  perlu

(SNI 03-2847-2002 Ps.12.5.3)

(2.9)

Dimana: Es

= modulus elastisitas tulangan baja non prategang (Mpa) = 200.000 Mpa

Ec

(SNI 03-2847-2002 Ps.10.5.2)

= modulus elastisitas normal 4700 fc ' Mpa (SNI 03-2847-2002 Ps.10.5.1)

fc'

= mutu beton berdasarkan benda uji silinder (Mpa)

fc

= tegangan ijin dari beton dalam kondisi lentur (Mpa) 0.45 fc' (SNI 03-2847-2002 Ps.25.3.1)

fy

= kuat leleh dari baja tulangan (Mpa)

fs

= tegangan tarik yang diperbolehkan tergantung mutu baja (Mpa), untuk tulangan mutu 300 atau mutu 350, fs = 140 Mpa; untuk tulangan mutu 400 atau lebih dan wiremesh, fs = 170 Mpa. (SNI 03-2847-2002 Ps.25.3.2)

II - 14

(2.10)

(2.11)


M

= momen lentur akibat beban kerja

Sedangkan kebutuhan luas tulangan tekan (As') untuk komponen lentur dapat diambil sama dengan luas tulangan tarik atau setidaknya 50% dari luas tulangan tarik (As' = 50% As).

2.4.2 Penulangan Geser

untuk struktur balok, pelat satu arah, maupun pondasi telapak, dimana geser hanya dipikul oleh beton saja, maka tegangan geser rencana (v) harus dihitung dengan:

v

V Bw  D

(SNI 03-2847-2002 Ps.25)

(2.12)

Dimana : V

= gaya geser akibat beban kerja yang terjadi pada struktur (kN)

Bw

= lebar badan dari elemen struktur (mm)

D

= tinggi total elemen struktur (mm)

Adapun tegangan geser ijin, Vc 

1 fc ' . 11

Apabila v > 0.5 Vc, maka perlu dipasang tulangan geser minimum dengan luas, Av (mm2) dihitung dengan :

Av 

S

75 fc ' bw  S (SNI 03-2847-2002 Ps.25.7.5.4c)  1200 fy Av  1200  fy 75 fc '  bw

(2.14)

tetapi Av tidak boleh kurang dari

1 Bw  S  , dengan Bw dan S (jarak antar 3 fy

tulangan geser) dalam millimeter.

II - 15

(2.13)


Apabila v > Vc, maka jarak antar tulangan geser yang tegak lurus sumbu komponen struktur diambil sebesar : Av  fs (v  Vc )  B

S

2.5

Parameter Dinamis Tanah

(SNI 03-2847-2002 Ps.25.7.5.6b)

(2.15)

Analisis permasalahan tanah yang menerima beban dinamis seperti stabilitas timbunan terhadap beban gempa, interaksi tanah dengan struktur pada saat gempa, dan respon dinamis dari pondasi mesin membutuhkan input parameter dinamis tanah. Secara umum, masalah-masalah geoteknik tersebut dapat dibagi menjadi dua katagori, yaitu respon amplitude regangan besar dan regangan kecil. Kasus gempa dan ledakan berkaitan dengan amplitude regangan besar, sedangkan kasus pondasi mesin berkaitan dengan permasalahan amplitude regangan kecil. Beberapa parameter yang dibutuhkan dalam permasalahan dinamis diantaranya adalah : 1. Modulus Dinamis, G 2. Redaman (Damping), D 3. Angka Poisson (Poisson’s Ratio) Parameter dinamis tanah yang penting dalam permasalahan pondasi mesin meliputi berat isi tanah, modulus dinamis berupa modulus geser tanah, dan redaman tanah. Diperlukan untuk melakukan analisis pada masssa tanah yang mengalami beban dinamik seperti misalnya getaran akibat mesin, gelombang laut, ledakan kuat dan gempa.

II - 16


Adapun parameter lain diantaranya : 1. Lokasi muka air tanah 2. Derajat kejenuhan 3. Distribusi ukuran butir yang menyebabkan terjadi atau tidaknya liquefaction.

2.5.1 Modulus Geser Tanah

Modulus geser tanah maksimum, Gmax adalah salah satu parameter tanah yang sangat penting dalam menganalisa pondasi yang menerima beban dinamis. Parameter tanah ini bisa didapat dari uji tanah di lapangan atau pengujian di laboratorium. Dilapangan Gmax ini bisa didapat dari berbagai macam pengetesan, salah satunya adalah pengujian cepat rambat gelombang dilapangan (field wave propagation tests). Ini adalah cara untuk mengukur kecepatan geser gelombang didalam tanah, Vs dan pengukuran ini biasanya memberikan hasil yang akurat. Korelasi antara kecepatan gelombang geser dengan konstanta elastic tanah menurut Teori Elastisitas adalah sebagai berikut:

Gmax   Vs2

(2.16)

d

(2.17)



g

Dimana:

Gmax = modulus geser tanah modulus (kN/m2) Vs

= kecepatan geser gelombang (m/s)



= kepadatan tanah (kN.s2/m4)

d

= berat isi tanah (kN/m3)

II - 17


g

= 9.81 m/s2

(2.18)

Jika data kecepatan geser gelombang tidak tersedia, nilai modulus geser tanah bisa dihitung menggunakan rumus korelasi antara Gmax atau Vs dengan nilai N-SPT dari (Barros, 1994).

Tabel 2.3 Rumus Korelasi Gmax atau Vs dengan N-SPT (Sumber: Barros, 1994)

Referensi

Korelasi Gmax 2

(kN/m ) Ohsaki & Iwasaki (1973)

0,888 Pasir (Jepang)

Vs = 91N0,337

Pasir (Jepang)

Pasir (Jepang) 0,868

Gmax = 6220N

Pasir (USA)

Vs = 101N0,29

II - 18

Lempung dan

0,867

Vs = 96,9N0,314

(1983)

Pasir (Jepang)

Lempung dan

0,68

Gmax = 14070N

Sykora & Stokoe

Lempung dan 0,72

Vs = 85,3N0,341

(1978)

Seed et al (1983)

Jenis Tanah Lempung dan

Gmax = 11500N0,8

Ohta & Goto

(1982)

Angka Koefisien

(m/s)

Imai (1977)

Imai & Tonouchi

Korelasi Vs

0,84

Pasir (USA)


2.5.2 Redaman Tanah

Tanah dapat dianggap memiliki perilaku elastic sempurna dalam rentang regangan amplitude yang cukup rendah. Diluar hal tersebut, perilaku tanah menjadi elastis. Perilaku elastis tanah dalam menerima beban siklis ditunjukkan dengan terjadinya disipasi energi redaman tanah (soil damping). Pondasi mesin yang didesain dengan baik berkaitan dengan permasalahan tinggkat regangan rendah, yaitu dalam orde 10-3 maupun 10-4. Secara umum redaman yang terjadi dapat dikategorikan menjadi dua jenis redaman yaitu redaman material/internal (material damping) dan redaman geometric/disperse (geometrical damping).

1. Redaman Material/Internal Redaman material berkaitan dengan penyerapan energy oleh massa tanah. Terjadinya disipasi energy pada saat menerima beban siklis. Redaman material dalam tanah dapat juga diidentifikasikan sebagai specific damping yang merupakan perbandingan dari energy yang teredam dalam siklus getaran dengan energy potensial pada amplitude maksimum. Beberapa metode dapat digunakan untuk memperoleh nilai redaman material tanah, diantaranya : a. Decay Curve (resonant column test) b. Responese Curve c. Kurva hysteretic tegangan geser – regangan geser (cyclic triaxial

compression test)

II - 19


2. Redaman Geometrik/Dispersi Energy dihasilkan oleh sebuah getaran dirambatkan kedalam tanah melalui gelombang P, S, dan R. Ketiga jenis gelombang tersebut akan tersebar kedalam tanah secara radial dari sumber getaran. Sehingga media penyebaran setiap gelombang tersebut akan semakin membesar dan kepadatan energy setiap gelombang akan berkurang dengan bertambahnya jarak dari sumber getaran.

3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Redaman Tanah a. Tingkat Regangan (stain level) b. Tekanan Kekang (Confining Pressure) c. Indeks Plastisitas d. Angka Pori

Gambar 2.10 Grafik korelasi antara redaman (damping ratio) dan shear strain

II - 20


2.5.3 Angka Poisson / Poisson’s Ratio

Pada material elastis yang mengalami gaya satu arah, disamping terjadi regangan pada arah gaya juga terjadi regangan dalam setiap arah tegak lurus gaya. Rasio antara tegangan tegak lurus arah gaya dengan regangan searah gaya tersebut merupakan angka Poisson yang umumnya dilambangkan dengan notasi υ atau μ. Perlu diketahui bahwa pada material yang memiliki Poisson sebesar 0,5 berarti material ini tidak mengalami perubahan volume.

Tabel 2.4 Nilai Angka Poisson untuk beberapa Jenis Material

(Sumber: Fang, 1995) Jenis

Poisson’s ratio, μ

Saturated clays dan sand, dibawah muka air

0,5

Nearly saturated clays, diatas muka air

0,4

Wet silty sand (S = 50-90%)

0,35

Nearly dry sand, stiff clas dan rocks

0,25

Angka poisson untuk tanah jenuh dapat diekspresikan dalam persamaan :



0,5  3  2Gmax C1 B 3  Gmax C1 B

(2.19)

Dalam tugas akhir ini, angka poisson ratio didapat dari tabel korelasi nilai modulus tanah berdasarkan masing-masing jenis tanah dibawah ini.

II - 21


Tabel 2.5 Nilai modulus young dan angka poisson berdasarkan jenis tanah

(Sumber: Braja M. Das, 1996) Young’s Modulus, Es Type of soil

Poisson’s Ratio

MN/m2

Lb/in2

μ

Loose sand

10,35 – 24,15

1500 – 3500

0,20 – 0,40

Medium dense sand

17,25 – 27,60

2500 – 4000

0,25 – 0,40

Dense sand

34,50 – 55,20

5000 – 8000

0,30 – 0,45

Silty sand

10,35 – 17,25

1500 – 2500

0,20 – 0,40

Sand and gravel

69,00 – 172,25

10000 – 25000

0,15 – 0,35

Soft clay

2,07 – 10,35

300 – 750

Medium clay

5,18 – 10,35

750 – 1500

Stiff clay

10,35 – 24,15

1500 - 3500

2.6

0,20 – 0,50

Daya Dukung Tanah

2.6.1 Daya Dukung Statis Tanah

Analisis kapasitas daya dukung statis (static bearing capacity) mempelajari kemampuan tanah dalam mendukung beban fondasi dari struktur yang terletak diatasnya. Kapasitas dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan, yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh tanah di sepanjang bidang-bidang gesernya. Analisis-analisis kapasitas dukung, dilakukan dengan cara pendekatan untuk memudahkan hitungan. Persamaan persamaan yang dibuat, dikaitkan dengan sifat-sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan.

II - 22


Gambar 2.11 Bentuk Keruntuhan dalam Analisis Kapasitas Dukung Terzaghi

Persamaan umum kapasitas dukung Terzaghi dapat dituliskan :

qu  c2 N c  D f  1 N q  0,5 2 BN

(2.20)

Dimana : qu

= kapasitas dukung ultimate untuk fondasi memanjang (kN/m2)

c2

= kohesi tanah dibawah dasar fondasi (kN/m2)

Df

= kedalaman fondasi (m)

γ1

= berat volume tanah diatas dasar fondasi (kN/m3)

γ2

= berat volume tanah dibawah dasar fondasi (kN/m3)

Nγ, Nc, Nq

= factor kapasitas dukung yang nilainya didasarkan pada sudut gesek dalam (ϕ) dari tanah dibawah dasar fondasi.

II - 23


Tabel 2.6 Terzaghi’s Bearing Capacity Factors Nc, Nq, dan Nγ (Terzaghi, 1949)

2.6.2 Analisa Daya Dukung Dinamis Tanah

Daya dukung statis tanah pada pondasi dangkal telah dipelajari secara luas dan telah ditulis dalam beberapa literatur. Tidak hanya daya dukung akibat beban statis, pondasi juga dapat menerima beban dinamis baik arah vertical maupun horizontal. Beban dinamis akibat ledakan nuklir umumnya terjadi pada arah vertical dan beban dinamis arah horizontal umumnya terjadi akibat beban gempa. Defenisi yang mendasar dari analisa daya dukung dinamis tanah sampai saat ini belum ditemukan (Das, 1993). Namun, salah satu yang harus tetap diingat bahwa

II - 24


saat melaklukan analisa pondasi yang menerima beban dinamis, beberapa factor harus dipertimbangkan antara lain : 1. Respon nilai regangan (strain-rate) tanah pada saat deformasi berlangsung. 2. Sifat alami dari perubahan pembesaran tekanan 3. Lamanya tekanan

Nilai minimum kemampuan batas daya dukung dinamis tanah (ultimate dynamic bearing capacity) pada pondasi dangkal diatas pasir padat yang diperoleh antara rentang

pembebanan

statis

dan

tumbukan

dapat

diperkirakan

dengan

menggunakan sudut gesek dalam dinamis ϕdy (Vesic, 1973).

ϕdy = ϕ – 2o

(2.21)

Nilai ϕdy dapat menggantikan angka sudut gesek dalam, ϕ pada persamaan (2.20). Akan tetapi, jika parameter kekuatan tanah dengan nilai regangan yang tepat didapat dari hasil pengetesan di labolatorium, maka perhitungan kemampuan batas daya dukung dinamis tanah harus menggunakan data-data tersebut bukan dari perkiraan dari persamaan (2.21).

2.7

Angka Keamanan

Angka keamanan (n) berfungsi untuk memperkecil tingkat kesalahan dalam perhitungan, mengatasi ketidakseragaman tanah dan memperkecil penurunan yang akan terjadi. Nilai angka keamanan dapat diambil 2 – 3.

II - 25

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Pada dasarnya fungsi pondasi adalah untuk menyalurkan beban-beban yang

Recommend Documents