Analisis dan Desain Pondasi Jilid 2

  ANALISIS

DAN DESAIN

POND ASI Jilid 2

  Edisi Keempat .J oseph E. ^{s . �:- . .}

  

Consultinl( En�:ineer!Software Consultant

En�:ineerinl( Computer Software Peoria, Illinois ti!il'

  ERLANGGA JJ. H. Baping Raya No. lOO Ciracas, Jakarta 13740 e-mail: mahameru@rad.net.id (Anggota IKAPI) DAFTAR ISI K a t a Pengantar ^{. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v}

Bab I I T e kanan Tanah Lat e ral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 11-1 Masalah Tekanan Tanah Lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  ¹ _11-2 Tekanan Tanah Aktif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ² _11-3 Tekanan Tanah Pasif ^{. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5} _11-4 Teori Tekanan Tanah Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ⁶ _11-5

  TekananTanahRankine ^{. .. . . . . . . . .. . . .. .. . . . . . . . . . 13} _11-6 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif dengan Menggunakan Teori Plastisitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¹⁹ _11-7

  Tekanan Tanah pada Dinding, Efek-efek Tegangan Tanah, Daerah Runtuh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ²² _11-8 Kepercayaan

  ( Reliability

  ) Tekanan Tanah Lateral............. ²⁵ _11-9 Sifat-sifat Tanah dan Tekanan Tanah Lateral ^{. . . . . . . . . . . . . . 25} _11-10 Teori-teori Tekanan Tanah di Dalam Persoalan Dinding Pena- han . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ^{2 8} _11-11

  Pemecahan Secara Grafis dan Komputer untuk Tekanan Tanah Lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ³⁰ _11-12 Tekanan Lateral Menurut Teori Elastisitas . . . . . . . . . . . . . . . . ³⁶ _11-13 Kasus-kasus Lain Tekanan Lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ⁴⁴ _11-14 Tekanan-tekanan di Dalam Silo, Elevator Butiran Bungker Batu- bara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ⁴⁷ Soal-soal ^{. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54} Bab 12 Ke s tabilan Tanah Secar a M e kan i s dan Dinding P e nahan Tanah ^{. . . . . . . 58} _12-1 Pendahuluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ⁵⁸ _12-2 Dinding Penahan Tanah Bertulang Mekanis . . . . . . . . . . . . . . . ⁵⁸ _12-3 Pemancangan Dinding Tanah Bertulang . . . . . . . . . . . . . . . . . . ⁶⁵ vi 12-4 12-5 12-6 12-7 12-8 12-9 12-10 12-11 12-12 12-13 12-14 12-15 12-16 ^{Daftar !si} Dinding Penah an Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  71 Dinding Penah an Konsol . . .

Bab 13 Dinding Pancang Turap - Berkonso l dan Berangker

  . . . . .

  Pemancangan Tur ap Ber konsol - Metode Klasik . . . . . . . . . .. .

  Pemancangan Tur ap Ber angker : Dukungan Tanah-Bebas . . . . . .

  Reduksi Momen R owe yang Diter apkan pada Metode Dukung- an Tanah -Bebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  Balok Ganjal-Datar , Batang A ngker , dan Dinding A ngker . . . . .

  Kestabilatl dan Faktor Keamanan Dinding Keselur uh an . . . . . . .

  Soal-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . .

  106 110 114 114 116 123 137 145 151 156 164 165

  Bab

  167 14-1 Penggalian Kontruksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

  A nalisis Elemen Berh ingga pada Dinding Pancang Tur ap . . . . . . .

  

14-2 Tekanan Tanah pada Papan Tur ap Kukuh atau Bendungan-

Elak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  171 14-3 Desain Konvensional untuk Dinding Panggalian Kukuh . . . . . . . 173 14-4 Per kir aan Kehilangan Tanah di Sekitar Penggalian . . . . . . . . . . . 181

14-5 A nallsis Elemen Berh ingga U ntuk Penggalian Kukuh . . . . . . . . .

  184 14-6 Ketakstabilan yang Disebabkan oleh N aiknya Dasar Galian . . . . . 191

14-7 Sebab -sebab Lain dar i Ketidakstabilan Bendungan-Elak . . . . . . .

  195

14-8 Pengeluar an A ir Kontr uksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  196 14-9 Kontr uksi Dinding A donan (A tau-Par it) . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

  Soal-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Bab

  IS Bendungan El ak Be r ongga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 15-1 Bendungan Elak Ber ongga: Jenis dan Kegunaannya . . . . . . . . . . 204 15-2 lsi Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 15-3 Stabilitas dan Desain Bendungan Elak Ber ongga . . . . . .

  : . . . . . 209

  C ontoh Elemen Berh ingga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  . . . . . . . . . . .

  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  84 Dinding Penah an dengan Tinggi Ber var iasi; Tumpuan dan Din- ding Sayap-Tumpu . .

  71 Kestabilan Dinding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  7 4 Sambungan Dinding . . . . . . . . . .

  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  80 Dr ainase Dinding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  80 Sifat Tanah untuk Dinding Penah an . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  82 Per timbangan U mum pada Per ancangan Dinding Penah an Beton . .

  83 Daya Dukung yang Diizinkan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  84 Penur unan Dinding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  .

  85 Dinding Penah an Per tebalan-Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  87 Dinding Pondasi atau R uang Bawah -Tanah ; Dinding untuk Kontr uksi Per umah an . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  89 C ontoh Dinding Penahan Ber konsol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  89 Soal-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

  . . . . . . . . . . . . . . . 105 13-1 Pendah uluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 13-2 13-3 13-4 13-5 13-6 13-7 13-8 13-9 13-10 13-11 13-12

  Jenis Dinding Pancang Tur ap . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .

  Sifat Tanah untuk Dinding Pancang Tur ap . . . . . . . . . . . . . . . .

  N omor -nomor Stabilitas untuk Dinding Pancang Tur ap . . . . . . .

  Gar is Ker uk Melandai . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 Dinding Kukuh, Punggung-Tarik, dan Adonan untuk Penggalian .

  Daftar /si vii

16 Tiang Tunggal Kapasitas Statis dan Beban Lateral ; Tekuk Tiang-Pancang Kran-Tiang .

  .

  

. . . .

^. .

  .

  . . . .... : . . . . . . . . . . . . . 323 17-7 Pengujian Beban Tiang-Pancang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

  17-8 Tegangan-tegangan Pancang pada Tiang-Pancang . . . . . . . . . . . . 333 17-9 Komentar Umum Mengenai Pemancangan Tiang-Pancang . . . . . . 336

  Soal-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 Bab

  . . . . . . . . . . . . . . . 340 18-1 Pertimbangan Tiang-Pancang Kelompok . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 18-2 Pertimbangan-pertimbangan Tiang-Pancang Kelompok . . . . . . . . 340 18-3 Efisiensi Tiang-Pancang Kelompok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 18-4 Tegangan pada Lapisan Dasar . . .

  .

  . . . . . .

  

15-4 Pertimbangan Praktis di Dalam Perancangim Bendungan-Elak

Berbentuk Sel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

  . . . . .. . . . . .

  . ^{_ .}

  345 18-5 Penurunan Tiang-Pancang Kelompok .

  . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  354 18-6 Sungkup Tiang-Pancang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 18-7 Tiang-Pancang Miring . . . . . .

  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

  . . . . . . . . . . 316 17-5 Kebenaran Rum us Pancang untuk Tiang-Pancang Dinamik . . . . . 321 17-6 Persamaan Gelombang .

  Pengujian Be ban . . . . . . . . . . 305 17-1 Analisis Dinamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 17-2 Pemancangan Tiang-Pancang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 17-3 Formula Tiang-Pancang Rasional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 17-4 Formula Dinamik Lain dan Pertimbangan Umum .

  302 Bab

  298 Soal-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  15-5 Perancangan (Pembuatan) Bendungan-Elak Berbentuk Diagram . . 223 15-6 Perancangan Bendungan-Elak Berbentuk Lingkaran. . . . . . . . . . 227 15-7 Perancangan Bendungan-Elak Berbentuk Daun Semanggi . . . . . .

  233 So_al-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  234 Bab

  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 16-1 Pendahuluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

  16-2 Tiang-Pancang Kayu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 16-3 Tiang-Pancang Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 16-4 Tiang-Pancang Baja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  250 16-5 Korosi Tiang-Pancang Baja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

  16-6 Sifat-sifat Tanah untuk Kapasitas Tiang-Pancang Statik . . . . . . . 253 16-7 Kapasitas Tiang-Pancang Statik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  254

16-8 Kapasitas Titik Tiang-Pancang Statik Akhir . . . . . . . . . . . . . . .

  259 16-9 Kapasitas Tahanan Kulit .

  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 16-10 Kapasitas Tiang-Pancang Statik-Contoh-contoh . . . . . . . . . . . .

  273 16-11 Tiang-Pancang di Dalam Tempat Beku Permanen . . . . . . . . . . .

  279 16-12 Kapasitas Tiang-Pancang Statik dengan Menggunakan Data

  Pengujian-Beban Perpindahan-Beban . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  284 16-13 Tiang-Pancang Tarik-Tiang-Pancang yang Menahan Desakan Ke

  Atas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  287 16-14 Tiang-Pa_ncang yang Dibebani Secara Lateral . . . . . . . . . . . . . . 288

16-15 Tekukan Tiang-Pancang dan Tonggak yang Tertanam Seluruhnya

dan Sebagian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 T ia ng - Pancang T u nggal-A n ali s is

18 Pondasi Tiang-Pancang Kelompok Tiang-Pancang .

  viii Da[tar

  Bab

  Bagian Dinding Papan Turap Baja yang Dihasilkan di Amerika Se- rikat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 Bagian-bagian Tiang-Pancang Baja yang Biasa Digunakan untuk Tiang-Pancang dan Cangkang Kaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

  453 Palu Dorong Tiang-Pancang Khas dari Berbagai Sumber . . . . . . . 455

  453 Dimensi Tiang-Pancang H dan Sifat-sifat Penampang . . . . . . . . .

  Pertimbangan Umum Dalam Mendesainkan Dasar Pondasi Dina- mis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 Tiang-Pancang Pendukung Pondasi Dinamis . . . . . . . . . . . . . . . 446 Soal-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 Data Tiang-Pancang Umum dan Tabel Palu Tiang-Pancang . . . . .

  Getaran Berpasangan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 Efek-efek Pembenaman Terhadap Respons Dasar Pondasi Dinamis 442

  439 Efek-efek Pembenaman Terhadap Respons Dasar Pondasi Dinamis 442 Pertimbangan Umum Dalam Mendesainkan Dasar Pondasi Dina- mis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

Tiang-Pancang Pendukung Pondasi Dinamis .... .. . .

  434 Getaran Berpasangan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  Sifat-sifat Tanah untuk Desain Dasar Pondasi Dinamis . . . . . . . . 427 Gaya-gaya Mesin Tak Seimbang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 Contoh Dasar Pondasi Dinamis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  Kasus Umum Dasar Pondasi Bergetar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 Kontanta Pegas Tanah dan Redaman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

  B Elemen Teori Getaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

  20-6 20-7 20-8 20-9 20-10 20-11 20-8 20-9 20-10 20-11 A A-1 A-2 A-3 A-4 A-5

  20-3 20-4 20-5

  20-1 Pendahuluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 20-2

  20 Desam Pondas1 untuk Kaison Getaran . . . . . . . . . . . . . . . . 411 Apendiks

  382 389 390 392 398 398 399 404 409

  /si 18-8 Gesekan Kulit Negatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 18-9 Analisis Matriks untuk Tiang-Pancang Kelompok . . . . . . . . . . . 367 18-10 Desain Sungkup Tiang-Pancang oleh Komputer . . . . . . . . . . . . 376

  Soal-soal ............................ ......... .

  Analisis Pilar yang Dibor dengan Beban Lateral ........... .

  Contoh Desain Pilar yang Dibor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  Desain Struktur Pilar yang Dibor ..................... .

  Penurunan pada Pilar yang Dibor ..................... .

  Analisis dan Desain PUar yang Dibor ................... .

  Pertimbangan yang Berguna untuk Pilar yang Dibor ........ .

  Pemakaian Pilar yang Dibor .... .. ............ ...... .

  Metode Kontruksi Mutakhir ........................ .

  382 19-2 19-3 19-4 19-5 19-6 19-7 19-8 19-9

  2

19-1 Pendahuluan . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

  8

  3

  Soal-soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Bab 19 Pilar yang Dibor atau Kaison . . . .

^.

.

^. . . . . . . . . . . . . . . ^. . . .

  Bagian-bagian Tiang-Pancang Prategang Khusus . . . . . . . . . . . . 460 Komputer Penyeleksi Program-program untuk Memudahkan pe- makai.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

  KATA PENG ANTAR Edisi keempat ini melanjutkan susunan bentuk dari edisi-edisi terdahulu untuk menye­

diakan keadaan-keadaan (SOA = state-ofart) dan praktek-praktek (SOP= state-of-practice)

paling mutakhir yang berlaku dalam Rekayasa Pondasi. Berdasarkan interaksi antara

penulis dan para pelaksana, saya berkesimpulan bahwa SOP rata-rata pacta umumnya

cenderung ketinggalan sekitar 10 tahun dari SOA. N amun demikian, terdapat suatu rentang

dimana ada beberapa organisasi besar yang berada pada baris terdepan teknologi dan ba­

• nyak perusahaan khusunya yang lebih kecil yang berada pacta tingkatan menengah - yang berlain-lainan.

  Buku ajar ini yang juga secara luas dipakai sebagai sumber acuan oleh para pelaksana,

mencakup bahan-bahan SOP tetapi dengan tekanan utama mengenai SOA yang sudah

tercapai dengan memasukkan suatu campuran antara praktek, "cara bagaimana" dan

teknologi paling mutakhir. H al ini menghasilkan naskah yang cocok dengan tujuan-tujuan

umum dari AS EE (A ssociation of Engineers) dan organisasi-organisasi profesional lain

yang memberikan tenggang waktu antara 5 sampai 10 tahun untuk para lulusan keteknikan

  (I nsinyur) sebelum pendaluarsaan menjadi faktor utama.

  Metode-metode rancangan cenderung untuk berv ariasi di antara berbagai daerah

geografis, untuk sebagian karena pengaruh para instruktur dan untuk bagian lain lagi

karena hanya ada sedikit "hal yang mutlak dalam rancangan". S ebagai konsekuensi maka

perlu untuk memasukkan metode-metode lain yang sudah diterima secara umum tetapi

diperlembut dengan rekomendasi-rekomendasi dan saran-saran tentang pemakaiannya.

H al ini menunjukkan akses bagi para pemakai terhadap perbedaan-perbedaan regional

maupun memberikan hasil-hasil perancangan yang "dipukulratakan" atau kesempatan

untuk memilih cara yang paling sesuai atas dasar kekhasan tapak. Walaupun komentar

ini tampaknya seo lah terlalu berorientasi kepada praktek, kenyataannya ialah bahwa

para mahasiswa harus waspada terhadap konflik, perbedaan dan alternatif ini dalam alam­

nyata sehingga ia dapat produktif setelah ia lulus.

  Buku.ini memberi tekanan Jebih banyak kepada metode-metode komputer dan metode

elemen berhingga (FEM = finite element method) yang mencakup metode matriks di­ X

  karena konstruksi ini telah menggantikan beton bertulang (R/C) dan dinding-dinding gaya berat/gravitasi konvensional hampir secara menyeluruh. Kebanyakan bahan tentang dinding pertebalan-belakang/counterfort telah ditiadakan karena jenis dinding ini hanya sangat sedikit yang dibangun dan mengingat biaya pembangunan dinding jenis ini yang mahal, maka program-program komputer adalah lebih sesuai untuk menganalisisnya. Dalam

  Bab 13 saya telah menyusun ulang analisis dinding bilah-bilah pancang agar mulai rnenem­ patkan FEM (dilakukan setelah diskusi yang luas dengan suatu organisasi utama pemerintah yang merupakan perancang/pemakai terbesar dari dinding-dinding bilah pancang) dan un­ tuk memasukkan suatu program komputer spesifl.k untuk dinding bilah pancang (dan untuk galian batang desak). Bab 19 tentang dinding-dinding pemecah gelombang (piers) yang dibor hampir seluruhnya telah direvisi untuk meniadakan bahan-bahan mengenai konstruksi kaison (kini jarang dilaksanakan karena melibatkan biaya dan bahaya yang besar) dan untuk menekankan dinding-dinding pemecah gelombang-gelombang yang dibor berikut prosedur-prosedur analisis untuk beban-beban vertikal berdasarkan karya yang luas oleh Reese beserta para rnitra-kerjanya di Universitas Texas. Juga diberikan pembahasan yang lebih banyak dan analisis yang khas tentang suatu dinding pemecah gelombang yang dibor dan dibebani secara mendatar/lateral (memakai data pengujian beban aktual untuk pembuktian). Saya telah membuat revisi rrtenyeluruh atas Bab 20 guna meningkatkan kemungkinan pengajaran dan pemahaman atas analisis dan rancangan dasar dinamis serta menambah bagian yang besar ten tang pondasi tiang .pancang dinarnis. Pendekatan baru yang dipakai (bersama dengan suatu program komputer) memberikan da­ sar-dasar yang hampir setara dengan suatu mata kuliah tentang Pondasi dinamis pada bab ini. Perbaikan-perbaikan dan tajuk-tajuk lain mencakup sua tu revisi atas Bab 10 guna mencerminkan karya penulis ini tentang penyambungan Pondasi Winkler untuk telapak

  (mats). Dalam Bab 1 1 diberikan suatu analisis ulang pada masalah tekanan tanah mendatar dengan memakai Teori Elastisitas bersama-sama dengan pembuangan pemecahan-pemecah­ an grafl.s untuk tekanan tanah mendatar dan sebagai gantinya ialah pemakaian cara baji percobaan yang langsung dalam suatu program komputer yang tersedia. Persamaan-pe­ nurunan elastis dalam Bab 5 telah dikaji-ulang secara kritis dengan data pendukung untuk mensahkan suatu metode yang agak berbeda dalam pemakaiannya.

  Sebagaimana halnya dalam edisi-edisi terdahulu di sini telah dimasukan contoh-contoh dalam jumlah yang sangat banyak. Contoh-contoh yang dipindahkan ke dalam edisi ini secara luas telah dibahas ulang dan/atau ditambahkan contoh-contoh baru dengan leng­ kah-langkah penjelasan yang agak rinci dalam usaha mencapai hasil pemecahannya. Mirip dengan edisi-edisi terdahulu saya telah berupaya untuk memasukkan contoh yang realistik paling tidak dalam batas-batas ruang naskah yang tersedia. Contoh-contoh itu sering di­ kutip dari karya-karya yang telah diterbitkan sehingga instruktur dapat menyuruh para mahasiswa untuk melakukan penelitian latar belakang guna mendapatkan apresiasi ten tang kesukaran-kesukaran yang terkait kepada usaha memakai karya orang lain yang telah diter­ bitkan dari jurnal-jurnal profesional. Pada tempat di mana contoh itu dikerjakan dtmgan tangan, biasanya diberikan komentar dan diskusi ten tang hasil:hasilnya dan langkah berikut apa yang dapat terjadi dalam proses perancangan. Pada tempat di mana dipakai hasil (out­ put) komputer, selalu diberikan beberapa komentar tentang bagaimana membuat penge­ cekan keluaran (output) untuk melihat apakah untuk model itu telah dicapai pemecahan yang benar. Hal ini melengkapi diskusi naskah sebelurnnya ten tang program komputer itu.

  Saya ingin menyatakan penghargaan kepada banyak pemakai buku ini baik di Amerika Serikat maupun di negara-negara lain yang telah menuliskan atau membuat komentar atau kritik yang. membangun atau sekedar menanyakan keterangan mengenai sesuatu prosedur.

  Saya juga mengucapkan terima kasih kepada mereka yang ikut serta di dalam penyelidikan _., xi

  berlangsung dalam pemakaian kalkulator-kalkulator yang dapat diprogram kepada kom­ ₌ puter-komputer pribadi (PC personal computer) dan pemakaian FEM yang semakin luas di dalam praktek. Kebanyakan mahasiswa pada tingkat bahan buku-ajar ini telah menerima sejumlah metodologi FEM tentang kuliah-kuliah statika dan struktur elemen­ ter, dan metode-metode matriks sudah lumrah pada kuliah matematika yang perlu pada tingkat univ ersitas. Bagaimana pun, buku ajar ini memberi kan cukup teori berlatar be­ lakang FEM sehingga seharusnya pada pemakaiannya secara rata-rata akan mendapat hanya sedikit kesulitan dalam pemakaiannya. S ebagai alat bantu lebih jauh, program­ program komput er yang diberikan dalam Lampiran, memakai peri stilahan yang sama se­ perti dalam teori buku-ajar dan diberi KOMEN T AR secara berlimpah sehinga logikanya mudah diikuti.

  Buku ini hampir secara keseluruhan telah ditulis ulang untuk memasukkan bahan baru yang sesuai dan banyak angka-angka yang dimodifikasi, gambar-gambar baru ditam­ bahkan dan kesemuanya digambar ulang. Bahan-bahan baru itu mencerminkan kepustakaan geoteknik yang sangat banyak yang telah diterbitkan selama 5 tahun yang lalu - sering dengan kesimpulan-kesimpulan yang sating bertentangan - dan membutuhkan penying­ katan dan sintesis yang luas agar dapat ditempatkan dalam bentuk yang bermanfaat dan mudah dipakai.

  Buku ini bukan sua tu ·tinjauan kepustakaan, tetapi diperlukan daftar rujukan yang luas untuk melengkapi dan memberi kan wewenang kepada bahan yang disajikan maupun untuk memberikan penghargaan profesional kepada mereka yang membantu terhadap kemajuan dalam ilmu pengetahuan dan praktek. Karena keterbatasan ruang, saya terpak­ sa membatasi pemberian rujukan sampai lebih dari satu dua kali untuk setiap pokok yang dibahas. A kan tetapi, karena rujukan yang disebut itu sendiri mengandung daftar­ daftar yang panjang, maka pembaca yang berminta dengan mudah dapat membuat teh­ nik/pembuktian atau pengisian latar belakang dengan hanya sedikit upaya pencarian kepustakaan. Bila pembatasan daftar rujukan itu telah meniadakan suatu urusan yang penting, maka hal itu sangat disesalkan. Juga diharapkan bahwa para penulis muda tidak­ lah merasa tersinggung oleh praktek pemakaian istilah 'dan kawan-kawan' (at al. ) bila terdapat rujukan yang disusun oleh lebih dari dua mitra-penulis.

  U ntuk meliput pokok R ekayasa Pondasi secara layak, perlu rentangan luas perihal bahan pokok bahasan sebagaimana yang ditetapkan oleh cakupan naskah seperti tercan­ tum dalam Bab 1. R entang bahan pokok bahasan itu dalam kesukaran penghitungannya berkisar dari keperluan pemakaian kalkulator bertaraf maju yang dapat diprogram sampai kepada komputer digital. Rentang bahan itu memungkinkan pemakaian buku ini untuk dipakai dalam kurikulum R ekayasa S ipil. S truktural, A rsitektural dan Konstruksi me­ lalui pemilihan yang bijak tentang pokok persoalan dan untuk pemakaian selama paling sedikit dua tahun ajaran.

  C iri-ciri khas pada edisi ini mencakup penekanan lebih besar atas pemakaian komputer dan pemasukan program-program komputer lengkap tambahan pada Lampiran. Dalam edisi-edisi terdahulu, beberapa kebiasaan pembali kan/inv ersiyang dianggap dapat ditemu­ kan secara umum dalam perpustakaan-perpustakaan pusat komputer telah dihilangkan untuk menghemat ruang naskah; hal-hal itu sekarang dimasukkan. Segala program yang dialihkan dari edisi-edisi terdahulu telah diperbarui menurut v ersi terakhir dalam kepu­ tusan program yang ada pada penulis. Pada tempat-tempat di mana dikeijakan contoh­ contoh yang memakai suatu program komputer, berkas-berkas data yang lengkap baik memakai lembar-lembar hasH/output atau berikut program komputernya telah dise­ naraikan. Guna mengurutkan pokok bahasan secara lebih nalar, maka telah dibuat revi si­ rev isi besar dalam semua bab. Bab 12 mengenai tembok-tembok penahan te1 ah ditata­ ulang secara menyeluruh untuk mulai memperkenalkan tanah yang diperkuat/bertulang

  Kata Pengantar xii

t ermasuk.R ic hard Barksdale, Georgia I nst ute of T ec hnology; T urgut Demirel,lowa S tate

U niv ersity; R obert East on, R oc hester I nstitute of T ec hnology, Mete er, Oklahoma S tate

  On

U niv ersit y; Waiter S herman, T ulane U niv ersit y; Wen L. Wang, C alifornia S tat e U niversity,

Los A ngeles dan R ic hard Woods, U niv ersity of Mic higan, kepada pemeriksa terakhir naskah

ini William Baron dari C lemson U niv ersity.

  A khir nya saya menghargai kontri busi yang c ukup banyak dari ist eri saya Faye, yang

telah membantu seperti biasanya dengan pengetikan dan banyak pekerjaan lain untuk

menghasilkan naskah ini.

  J o seph Bow l e s E . Untuk Do s en : _{Di bawah ini penuli s menganjurkan mata kuliah atau menggunakan buku teks ini untuk mata ku lia h , lebih} � _{dari kredit.} i;'

  3 _;:s � _{me l i pilihan} � _;:s

  Kuliah Pertama diikuti la u Mata secara

kuliah

  2 Mata kuliah berurutan � _{Bab: Bab Periode Bab Periode} Kuliah _Periode l, 2

  6 _{masing-masing} 2-3 6 1-2

  6 3,4,5 1-2 _gabungan 4,5

  6

  3

  3 6, 7 1-2 topik-topik khusus _{lewatkan kecuali tidak mencakup}

  8 2 4,5

  6

  8 _{pondasi telapak kaki dalam}

  9 3 6, 7

  3 R/C

  9 ^{pengkope1an, topik-topik khusus}

  2

  10

  6

  8

  3 10 1-2

  11

  3

  9

  5

  11

  2 12, 13

  6

  10

  6

  11

  2 ^selesai 12, 13

  20 _{pada tanah bertulang lewatan Mata kuliah pilihan wajib} s

  12 _{diam kecuali tidak men­} Mata kuliah _{cakup dinding masing-masing} R/C

  1-2 13-15 12-15 _{untuk keduanya}

  12

  12

  3 16-17 2-3 _{untuk setiap bat)} 16, 17

  9

  13

  5 18-20 _{= mata kuliah beron bertulang juga harus diikuti} 18, 19

  15

  14

  4 R/C _{oleh mahasiswa}

  15

  3 16, 17

  6

  18 _selesai

  6 _{Pendekatan di atas dan tergantung pada panjangnya semester dan pandangan dosen untuk topik-topik tertentu. Dengan}

  19 _{nyajian akhir horisontal dan vertikal secara rutin dilakukan dengan program seperti suatu periksa sendiri internal. data masalah kritis dan yang m ana nilai-nilai hasil telah diperiksa. Satu-satunya yang perlu lebih diperiksa dari pada pe­ yang seharusnya diterima kecuali kalau mahasiswa-mahasiswa menempatkannya pada sketsa dengan rapi menunjukkan telaah pada metrik pada saat melakukan pemeriksaan hasil yang dikehendaki untuk setiap tingkatan. Tidak ada hasil} penggunaan program komputer yang bebas (dalam Lampiran dan anjuran-anjuran yang lain yang digunakan dalam bab­ _{bab tertentu) petunjuk dapat digunakan lebih efisien dan dengan mahasiswa lebih mampu menggunakan sejumlah telaah­ apa yang sedang dilakukan. tanah merupakan contoh-contoh yang berguna untuk memberikan pemakai program suatu pemahaman dari program dan seterusnya., sebagai bagian dari hasil verifikasi. Juga memeriksa seperti penghitungan reaksi simpul dan tekanan} Mahasiswa harus menunjukkan gaya-gaya pada suatu simpul dan suatu keseimbangan, atau suatu perhitungan dari tanah, _>< 5: DAFTAR SIMBOL-SIMBOL PRIMER YANG DIPAKAI DALAM TEKS

Bagaimana pun, daftar ini tak lengkap. S1mbol-simbol ini biasanya diidentifikasi menurut

pemakaian bila pemakaiannya berl:>eda dari yang diberikan berikut. Tidak semua tulisan

di bawah garis (subscripts) yang diperlihatkan. luas atau dipakai sebagai koefisien, dapat ditempatkan pada garis bawah

  A ukuran alas lateral terkecil (ada kalanya dinyatakan sebagai

  B

  2B) B B/2 bila ukuran alas= B indeks kompresi (Bab 2 dan 5)

  Cc rasio kompresi (Bab 2) c ' c indeks kompresi - ulang (Bab 2 dan 5)

  c, indeks kompresi sekunder Ca. _{C; konstan ta peredaman dipakai dalam Bab 20 (i = x, y, z, dan 8 ; )} kohesi tanah koefisien konsolidasi (Bab 2) c, .

  D kedalaman alas telapak a tau tiang pancang seluruh ketebalan dari pelat/alas beton

  De

  D, kerapatan nisbi

d kedalaman cfektif dari suatu pelat dasar beton (menurut c.g.s. dari tu­

langan). modulus elstisitas beton

  He modulus elastisitas bahan tiang pancang (Bab 20)

  F _p modulus regangan-tegangan atau modulus deformasi tanah Guga modulus

  F _s e !as tisi tas).

  = lambang koefisien energi dipakai dalam Bab 3 untuk menunjukkan nilai­

  E; nilai SPT rasio kosong (void) rasio kosong Iangsung di tempat (in situ) eo gaya-gaya dinamik seperti yang dipakai dalam Bab 20;

  Fo,F = nilai dasar = nilai pada wt

  ; F fo kekuatan kompresi beton pada 28 hari fc

kekuatan luluh pada tulangan baja, tiang pancang baja dan bagian-kon­

f)' struksi baja lainnya.

  Daftar Simbo/-simhol Primer yang Dipakai dalam Teks xvi

  = tegangan baja yang diizinkan fa

c' modulus tegangan-regangan geser (shear) pada tanah atau bahan lainnya yang di­

hitung dengan memakai Pers .

  (b) dari Pasal 2-14 a tau menurut metode dinamik yang . diberikan dalam Bab 20. berat jenis butir tanah yang menyusun sua tu massa tanah tertentu (yang diberi­

  G s kan).

  GWT tinggi muka air tanah. (MAT). ketebalan lapisan; juga dipakai un­ kedalaman pengaruh pad a telapak (Bab

  H 5); tuk ketinggian dinding dalam Bab dan untuk tinggi energi (head) hidro­

  11-15, lik dalam Bab 2.

  I; koefisien pengaruh penurunan dipakai dalam Bab 5.

• indeks plastisitas = WL Wp.

  JP = kelembaman massa untuk modus putaran dalam Bab 20. lq; koefisien yang ditentukan dalam Bab 20.

10 J momen puntir pada kelembaman.

  rasio lateral terhadap tegangan vertikal.

  K rasio tegangan lateral/vertikal langsung di tern pat (a tau dalam keadaan diam).

  K koefisien tekanan tanah aktif= tan2 (45 + Q/2)

  K0 koefisien tekanan tanah pasif= tan2 (4 + Q/2)

  5 KP pegas tanah vertikal untuk pondasi balok-atas-elastis, alas hamparan dan alas

  K z bergetar.

₌

K; x,

pegas tanah dinamik horisontal ; i y dan z dipakai dalam Bab 20.

_x,

pegas dinamik berputar; i = y dan z yang dipakai dalam Bab 20.

  KQi k

koefisien permeabilitas;kx, ky = nilai-nilai horisontal dan vertikal.

k modulus reaksi lapisan bawah (subgrade) baik vertikal a tau horisontal. _s k' k yang dipakai sebagai pembebanan balok dalam Bab 9. _s j3 _m / , panjang alas a tau telapak; juga panjang tiang pancang. eksponen;juga dipakai untuk massa = dalam Bab 20.

  Wfg N hitungan pukulan SPT.

  N; hitungan pukulan SPT pada i = efisiensi sebesar 60, 70 persen, dan sebagai­

  55, _n nya. porositas, juga dipakai sebagai sua tu eksponen. rasio konsolidasi berlebihan

  OCR gaya dinding yang disebabkan oleh tekanan tanah aktif

  Pa gaya dinding yang disebabkan oleh tekanan tanah pasif

  PP tekanan vertikal langsung di tempat pada suatu kedalaman z.

  P0 tekanan vertikal efektif pada sua tu kedalaman z. p' 0 _c tekanan pra-konsolidasi efektif pada sua tu kedalaman z.

  P' Q gaya vertikal Guga V dan terkadang P). ₌ = tekanan beban-lebih rz dipakai bergantian dengan

  P q tekanan beban-lebih efektif lf tekanan kontak telapak (atau alas)

  = tekanan tumpuan dihitung.akhir {ultimate) = tekanan dukung yang diizinkan kekuatan kompresi yang tak-tertahan gaya resultan -biasanya terhadap sebuah dinding seperti dalam Bab 11. s derajat kejenuhan (Bab 2)

  = kepekaan lempung (clay) (Bab 2) S1 Daftar Sim bol - sim bol Primer yang Dipakai dalam Teks xvii s _s kekuatan geser ₌ kekuatan geser yang tak-tersalurkan (sering su q uf2). a ₌

  T faktor waktu untuk analisis konsolidasi u _w tekanan air pori (atau netral). _{= = =} wN wL wP kandungan air; alami (langsung di tempat); batas cairan; ba­ tas plastis

  R lokasi gaya resultan dalam Bab 11 ; sifat eksentrisitas sua tu massa berputar da­ y _{= w2 z} lam Bab 20 seperti F mey _0' kedalaman yang diminati dari permukaan tanah sudut yang dipakai dalam Bab 4; faktor reduksi kohesi dalam Bab 16.

sudut kemiringan tanah a tau urugan; faktor tahanan kulit dalam Bab 16.

  {3 _"" sebagian dari hasil persamaan diferensial atau koefisien peredaman intern yang

  /3d dipakai pada Bab 20. ₌

1' satuan berat bahan; tulisan bawah garis (subscript) c beton, kering, basah, jenuh

_, (sat), dan sebagainya. ^- r' = 'Y 1' w be rat satuan efektif yang dihitung sebagai

  1'

I) sudut gesekan antara bahan seperti tiang pancang terhadap tanah, dan sebagainya.

₌ NI penurunan pondasi seperti yang dipakai dalam Bab dan Bab 18.

  5 pertambahan tegangan dalam lapisan dari beban telapak a tau beban tiang pan­ l::,.q _c: cang. l::,.u _E tekanan air pori berlebihan regangan = !::,. q/Es (a tau q/Es).

  77 sudut kemiringan alas dalam Bab 4. pengali untuk pegas dinamik K; dalam Bab 20.

  K; 'A pengali untuk Bab 16; dengan tulisan bawah garis terdapat pengali peredaman di­ _{= =} namik pada Bab 20. rasio Poisson p. regangan tegaklurus terhadap tegangan yang diterapkan regangan arah tegangan yang diterapkan p kerapatan massa pada tanah atau bahan lain;juga dipakai sebagai sudut perpecah­ an dari baji tanah yang tertahan oleh suatu dinding. ₌

  0; x, y z tekanan atau tegangan; i arah seperti atau

  ao tekanan normal efektif yang dihitung sebagai (a1 ₌ a2 sudut gesekan dalam

• o3)/3

  <P sudut gesekan dalam yang efektif

  <P'

  BAB

  11 TEKANAN TANAH LATERAL 11-1 MASALAH TEKANAN TAl\IAH LATERAL

Tekanan tanah lateral adalah sebuah parameter perencanaan (design parameter) yang

penting di dalam sejumlah persoalan teknik pondasi. Dinding penahan dan dinding papan

turap (sheet-pile wall), galian yang diperkokoh dan juga yang tak diperkokoh (braced and

unbraced excavations), tekanan searah (grain pressure) pada dinding silo dan tempat pe­

nyimpanan bijian (bin), tekanan tanah atau batuan pada dinding terowongan dan kon­

struksi-konstruksi lain yang ada di bawah tanah, semuanya ini memerlukan perkiraan te­

kanan lateral secara kuantitatif pada pekeijaan konstruksi, baik untuk analisa perencanaan

maupun untuk analisa stabilitas.

  Metode kesetimbangan plastis (plastic equilibrium) seperti yang dijelaskan dalam se­

lubung keruntuhan Mohr (Mohr rupture envelope) pada Gambar 2-18 dan Gambar 11-1a

adalah metode yang biasa digunakan untuk memperkirakan tekanan lateral pada tanah dan

bahan-bahan lain seperti bijian, batu bara dan bijih tambang (ore). Pad a keadaan tertentu

digunakan metode elemen-hingga (finite element method-FEM) (dari kontinuum elastis),

tetapi metode ini mempunyai beberapa segi kekurangan tertentu (distinct disadvantages)

untuk perencanaan yang biasa dilakukan. Tekanan pada sambungan pipa terowongan

yang dilas (tunnel liner) dan pipa selubung (conduit) besar yang tertanam di bawah tanah

lebih sesuai untuk FEM daripada analisa lainnya.

  Tekanan tanah timbul selama pergeseran tanah (soil displacement) (atau selama pe­

regangan) tetapi sebelum tanah tersebut mengalami keruntuhan (on the verge of failure),

seperti yang didefinisikan oleh selubung keruntuhan Mohr, maka tegangan-tegangan

(stresses) tersebut tidak mempunyai harga tertentu (indeterminate). Tegangan-tegangan

tersebut juga belum ten tu terdapat pada bagian yang runtuh (rupture) karena sangat sukar

untuk menghasilkan keadaan kesetimbangan plastis· secara serempak di mana-mana di

dalam massa tanah-hal ini biasanya merupakan peristiwa yang progresif. Walaupun

demikian, hal ini pada prakteknya sudah biasa dianalisis sebagai suatu kejadian keadaan

yang ideal, baik untuk mempermudah persoalannya maupun dari segi pembatasan para­

  A nalisis dan Desain Pondasi Ji lid

  2

  2 Lingkaran Jan pada kesetimbangan plastis (a tau

(u) �l,)hr K0 runtuhl.

₌ a1 = OA a1 OA

• oc

  awal (h) Pancang K0

_{GAMBAR Il-l llustrasi konsep kesctimbangan elastis dan k e setimban g a n plastis . Pe r hatikan bahw a}

_{Ji dalam Jan g a ri s-gar i s gelincir adalah sangat ideal. c d} le) Tekanan aktif (d) Tekananpasif

  Dengan mengacu kembali pada Gambar 11-1a, terdapat dua lingkaran yang dapat di­

buat melalui titik sebagai titik pusat dan yang menyinggung garis runtuh (rupture line).

  A

Kedua lingkaran ini menyatakan sebuah keadaan kesetimbangan plastis di dalam peregang­

an bidang (plane strain). Salah satu dari lingkaran-lingkaran lain seperti atau akan

EA AF

  

menyatakan suatu keadaan tunak (steady state condition) (K0) yang tergantung pada hasil

perbandingan overkonsolidasi (overconsolidation ratio) (OCR) seperti yang dide(inisikan

dalam Bagian 2-4 (lihat juga Bagian 2-8).

  11-2 TEKANAN TANAH AKTIF

  

Tekanan tanah aktif mengacu pada suatu kesetimbangan plastis yang digambarkan pada

lingkaran runtuh (rupture circle) di dalam Gambar 11-1a. Keadaan setimbang ini di­

AC dapatkan dari Gambar 11-1b dan c sebagai berikut. Pertama-tama gunakan tegangan

  OA

dan tegangan sedemikian rupa sehingga diperoleh kondisi K 0• Selanjutnya secara ber­

  0£

angsur-angsur turunkan menjadi runtuh pada Tegangan (maksirnum) dan te­

  OE OC OA

gangan (minimum) dapat digunakan untuk menggambarkan sebuah lingkaran Mohr.

OC

  

Selisih antara dan sama dengan diameter lingkaran dan juga tegangan penyimpang

OA OC

  

(deviator stress) seperti yang akan didapat dari percobaan triaksial di dalam labora­

Ck0

torium Gambar 2-34, Kasus 2. Garis-garis gelincir tersebut akan mempunyai bentuk seperti

yang diperlihatkan dalam gambar, karena bidang-bidang horisontal dan vertikal yang men­

jelaskan elemen tanah di dalam Gambar 11-1b adalah bidang-bidang utama (principal

Bab 11 Tekanan Tanah Lateral

  3

planes) bila keadaan K 0 telah dicapai. Ha! yang terakhir ini didasarkan pad a susunan bahan­

bahan dan tak tergantung pada sifat bahan yang bersangkutan; akan tetapi, pengamatan

pada bentuk dinding-dinding dalam pasir menunjukkan bahwa sudut ini akan terbentuk.

  Tekanan utama minimum = ini dinamakan tekanan tanah aktif dan dapat di­ a3

  OC

hitung dengan menggunakan Persamaan (2.42); untuk mudahnya maka kita ulangi lagi di

sini:

  (2-42)

Persamaan ini dikembangkan oleh Coulomb kira-kira pada tahun 1776 di dalam bentuk

yang sangat ber!ainan. Tetapi kelihatannya Bell ( 1915)-1ah yang pertama sekali memper­

kenalkan bentuk persamaan di atas. Persamaan ini sering ditulis di dalam literatur Eropa

sebagai hubungan trigonometrik untuk fungsi tang en ( tangen function) yang berikut:

  I 4> 1- 4; _. tan2 45 - tan ( c/J) 4 5- c/J) c s o