Daya Dukung Tanah
1
0
Daya dukung adalah kapasitas tanah untuk menahan beban yang bekerja pada tanah di atasnya. Daya dukung terutama bergantung pada jenis tanah, kekuatan gesernya, dan kepadatannya. Daya dukung juga bergantung pada kedalaman beban tertanam – semakin dalam tanah, semakin besar daya dukungnya.
Jika daya dukung tanah tidak mencukupi, maka tanah dapat diperbaiki dengan menyebarkan beban ke area yang lebih luas sehingga tekanan yang diberikan ke tanah berkurang hingga sampai pada nilai yang dapat diterima lebih rendah dari daya dukungnya. Contohnya dengan membuat pondasi sebar yang terbuat dari beton bertulang. Dalam hal platform landasan area kerja untuk alat angkat (heavy lifting) seperti crane atau pemancangan rig, penyebaran beban yang lebih baik disediakan oleh platform granular yang kinerjanya dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan stabilisasi mekanis menggunakan pad atau crane mat.
Mengapa daya dukung tanah penting?
Tekanan dukung tanah (daya dukung tanah) penting dalam konstruksi karena setiap kali beban diletakkan di tanah, seperti dari pondasi bangunan, crane atau jenis dinding penahan, tanah harus memiliki kapasitasnya untuk menopang beban tanpa penurunan atau kegagalan yang berlebihan.
Menghitung daya dukung tanah di bawahnya merupakan bagian penting dari fase desain setiap proyek konstruksi. Gagal memahami dan memperhitungkan tekanan dukung tanah sebelum memulai proyek dapat menimbulkan konsekuensi yang sangat buruk, seperti fondasi bangunan yang runtuh di kemudian hari.
Kapasitas dukung maksimum dan yang diizinkan
Terdapat dua jenis utama daya dukung tanah: daya dukung ultimit dan daya dukung ijin. Mari kita lihat definisi istilah-istilah ini:
- Daya dukung tanah maksimum adalah tekanan vertikal maksimum yang dapat diberikan ke permukaan tanah sebelum mekanisme kegagalan geser berkembang di tanah penyangga. Kegagalan geser umum, lokal, atau pun pukulan dapat terjadi, tergantung pada kekakuan dan kedalaman tanah pondasi.
Pada dasarnya, uji daya dukung tanah akhir mengidentifikasi jumlah beban maksimum yang dapat ditanggung tanah sebelum tanah tersebut rusak atau runtuh sepenuhnya. Angka ini tidak digunakan sendiri dalam proses desain pondasi, karena penting juga untuk mempertimbangkan bagaimana tanah akan mengendap di bawah tekanan, yang dapat memengaruhi kemampuannya untuk menopang suatu struktur.
- Daya dukung tanah yang diizinkan adalah jumlah beban yang dapat ditanggung tanah tanpa mengalami kegagalan geser atau melebihi jumlah penurunan yang diizinkan. Angka ini digunakan dalam desain pondasi.
Daya dukung yang diijinkan selalu lebih rendah daripada tekanan dukung maksimal karena daya dukung tersebut memperhitungkan penurunan tanah, bukan hanya beban yang menyebabkan kegagalan geser.
Berikut adalah beberapa jenis daya dukung tanah yang lebih spesifik:
- Daya dukung ultimit (qᵤ): tekanan vertikal maksimum yang dapat diterapkan ke permukaan tanah, pada titik mana mekanisme kegagalan geser berkembang di tanah pendukung.
- Daya dukung ultimit neto (qₙᵤ): peningkatan tekanan neto pada dasar pondasi yang akan mengakibatkan kegagalan geser tanah. Daya dukung ultimit dihitung dengan mengurangi berat tanah (𝝲) dikalikan kedalaman pondasi (D) dari daya dukung ultimit (qᵤ). Rumus daya dukung ultimit tanah neto adalah qₙᵤ = qᵤ – 𝝲Df.
- Kapasitas dukung tanah bersih yang aman (qₙₛ): kapasitas dukung tanah yang dibolehkan (qₙₛ) adalah kapasitas dukung tanah bersih (qₙᵤ) dibagi dengan faktor keamanan (biasanya 3). Rumus kapasitas dukung tanah bersih yang aman adalah qₙₛ = qₙᵤ / F. Faktor tersebut dapat ditingkatkan untuk membatasi penurunan lebih lanjut jika diperlukan.
- Kapasitas dukung aman kotor (qₛ): membagi kapasitas dukung maksimum dengan faktor keamanan akan memberikan Anda kapasitas dukung aman kotor (qₛ = qᵤ / F).
- Tekanan penurunan aman bersih (qₙₚ): beban maksimum yang dapat ditahan tanah sebelum melampaui jumlah penurunan tanah yang diizinkan.
- Daya dukung bersih yang diizinkan (qₙₐ) : ini adalah nilai yang digunakan dalam desain pondasi, dan sering disebut sebagai ‘daya dukung yang diizinkan’. Daya dukung bersih yang diizinkan (qₙₐ) sama dengan daya dukung aman bersih (qₙₛ) atau tekanan penurunan aman bersih (qₙₚ), mana pun yang merupakan angka yang lebih rendah.
Rumus umum untuk daya dukung tanah adalah qᵤ = c’Nc + γDNγ + 0,5γBNγ.
Di mana qᵤ adalah daya dukung ultimit, c’ adalah kohesi tanah, Nc, Nq, dan Nγ adalah faktor daya dukung, D adalah kedalaman pondasi, B adalah lebar pondasi strip, dan γ adalah berat satuan tanah.
Untuk memperluas rumus daya dukung tanah ini lebih lanjut:
- Kohesi tanah adalah komponen kekuatan geser batuan atau tanah yang tidak bergantung pada gesekan antar partikel.
- Nc merupakan gambaran pengaruh kohesi tanah
- Nq bergantung pada sudut gesekan internal (ø) tanah tanpa kohesi
- Nγ = (Nq − 1)tanϕ (lihat Faktor Nγ dalam Perhitungan Daya Dukung Tanah untuk mempelajari lebih lanjut).
Memahami perbedaan antara daya dukung maksimum dan daya dukung yang diizinkan serta rumus yang digunakan sangatlah penting, tetapi bagaimana cara menghitungnya? Metode ini bergantung pada jenis tanah.
Cara Menghitung Daya Dukung Tanah Liat
Metode perhitungan daya dukung sangat bergantung pada jenis tanah. Pada tanah lempung jenuh dan tanah berbutir halus lainnya, air pori yang tidak dapat dimampatkan awalnya mendukung beban yang diberikan, sehingga meningkatkan tekanan air pori dalam tanah di bawah beban yang diberikan. Permeabilitas tanah yang rendah seperti tanah lempung berarti perlu waktu berbulan-bulan atau bertahun-tahun agar air pori mengalir, tekanan menghilang, kerangka tanah terkompresi, dan permukaan tanah mengendap. Ini berarti bahwa tanah lempung secara umum lebih rentan terhadap kegagalan daya dukung dalam jangka pendek sebelum tekanan air pori berlebih menghilang dan tegangan efektif meningkat.
Meskipun prosesnya mungkin terdengar rumit, menghitung daya dukung jangka pendek pada tanah liat itu mudah. Ini karena nilai tunggal dan seragam dari kekuatan geser tak terdrainase biasanya diasumsikan, yang tidak berubah oleh beban yang diberikan. Meskipun daya dukung jangka panjang pada tanah liat biasanya lebih besar dan tidak terlalu kritis, daya dukung tersebut masih dapat dihitung menggunakan metode yang sama seperti pada pasir.
Cara menghitung daya dukung tanah granular
Daya dukung tanah pasir dan kerikil biasanya bukan menjadi perhatian utama dalam desain, karena tanah ini relatif kuat. Permeabilitasnya yang tinggi memungkinkan tekanan efektif dalam tanah meningkat segera setelah beban diberikan, tidak seperti tanah liat, yang proses ini dapat memakan waktu berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun.
Hanya pasir lepas dengan muka air tanah tinggi di bawah beban terpusat (seperti rig pemancangan tiang pancang) yang mungkin memiliki masalah dengan daya dukung. Dalam kebanyakan kasus, penurunan mengatur desain. Perhitungan daya dukung pada tanah granular seperti pasir lebih rumit karena bergantung pada tegangan efektif sepanjang mekanisme kegagalan yang diasumsikan, yang bervariasi dengan kedalaman dan kepadatan tanah dan karena beban yang diberikan itu sendiri. Dilatansi pada pasir pada geseran juga memperumit masalah. Saat menilai daya dukung tanah, penting juga untuk mempertimbangkan jenis tanah tertentu seperti tanah laterit, yang umumnya ditemukan di daerah tropis.
About The Author
