Reka Racana
© Jurusan Teknik Sipil Itenas | Vol. 2 | o. N 2 uni J

## Analisis Kapasitas Daya Dukung Pondasi Dangkal Tipe Menerus Pengaruh Kedalaman Tanah Keras
FAUZI, LUTFY AHMAD 1 , IKHYA 2
1 Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Nasional
2 Dosen, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Nasional Email: lutfyahmadfauzi@yahoo.com

## ABSTRAK
Pondasi dangkal hanya memerlukan kedalaman kurang dari lebarnya. Kapasitas daya  dukung  ialah  kekuatan  pondasi  untuk  melayani  beban  diatasnya.  Analisis menggunakan  program  PLAXIS  2D  AE  menghasilkan  bahwa  semakin  lebar pondasi maka akan menaikan kapasitas daya dukung. Kenaikan tersebut sebesar 159,4%  yang  terbesar  pada  B=2m  sebesar  1074,18  kN  pada  tanah  jenis  clay. Faktor  kedalaman  pondasi  pun  demikian,  naiknya  kapasitas  daya  dukung tersebut sebesar 68,24% yang terbesar pada Df=2m sebesar 3860,29 kN pada tanah jenis clay. Kapasitas daya dukung juga dipengaruhi oleh keberadaan muka air tanah yang bedanya sebesar 39,7%. Kedalaman tanah keras pun menaikan kapasitas  daya  dukung,  apabila  kedalaman  tanah  kerasnya  berjarak  dekat dengan  dasar  pondasi.  Naiknya  kapasitas  daya  dukung  tersebut  ditinjau  dari kedalaman  4B  hingga  0,25B  sebesar  40,77%  yang  terbesar  pada  kedalaman 0,25B  pada  jenis  tanah  silty  sand  19667,59  kN  dan  15641,26  kN  untuk  tanah jenis clay.
Kata  kunci :  pondasi  dangkal,  kapasitas  daya  dukung,  muka  air  tanah, kedalaman tanah keras

## ABSTRACT
Shallow  foundations  only  requires  a  depth  of  less  than  the  widht.  Bearing capacity  is  the  strength  of  foundation  to  serve  service  load.  Analysis  using PLAXIS  2D  AE  which  produce  that  wider  foundation  will  increase  bearing capacity.  The  increase  is  159,4%  which  the  highest  on  clay  with  B=2m  is 1074,18  kN.  The  depth  of  foundation  is  also  increase  bearing  capacity.  The increase  is  68,24%  which  the  highest  bearing  capacity  on  clay  with  Df=2m  is 3860,29  kN.  Bearing  capacity  is  also  affected  by  the  ground  water  level.  The difference is 39,7%. The depth of hard soil also increase bearing capacity, when the  depth  of  the  hard  soil  is  closer  to  the  base  of  foundation.  The  rise  in  the bearing  capacity  only  be  reviewed  at  depth  4B  to  0,25B  is  40,77%  which  the highest bearing capacity on 0,25B depth of hard soil for silty sand is 19667,59 kN and 15641.26 kN for clay.
Keywords :  shallow  foundation,  bearing  capacity,  fully  saturated  soil,  the bearing capacity, the depth of hard soil

## 1. PENDAHULUAN
Pondasi adalah bagian terbawah dari suatu struktur bangunan yang berfungsi menyalurkan beban  dari  struktur  bangunan  diatasnya  ke  lapisan  tanah  pendukung.  Pada  struktur bangunan, beban yang terjadi baik yang disebabkan oleh berat sendiri ataupun akibat beban rencana  harus  disalurkan  ke  dalam  suatu  lapisan  pendukung,  dalam  hal  ini  adalah  tanah yang berada dibawah struktur bangunan tersebut.
Banyak  faktor  dalam  pemilihan  jenis  pondasi,  faktor  tersebut  antara  lain  beban  yang direncanakan bekerja, karakteristik tanah disekitar struktur bangunan serta faktor non-teknis seperti  biaya  konstruksi  dan  waktu  konstruksi.  Pemilihan  jenis  pondasi  yang  digunakan sangat berpengaruh terhadap stabilitas struktur yang berada diatas pondasi tersebut. Jenis pondasi  yang  dipilih  harus  mampu  menahan  dan  menjamin  kedudukan  struktur  terhadap semua gaya yang bekerja. Selain itu, tanah pendukungnya harus mempunyai kapasitas daya dukung  yang  cukup  untuk  memikul  beban  yang  bekerja  sehingga  tidak  terjadi  keruntuhan atau kegagalan struktur.
Terdapat dua klasifikasi pondasi yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal adalah  pondasi  yang  tidak  membutuhkan  galian  tanah  terlalu  dalam  karena  lapisan  tanah pendukung  sudah  cukup  keras  dan  beban  yang  diteruskan  relatif  tidak  terlalu  besar. Kekuatan  pondasi  dangkal  terdapat  pada  luas  alasnya  atau  luas  bidang  kontak  terhadap lapisan  tanah  pendukungnya,  karena  pondasi  ini  berfungsi  untuk  meneruskan  sekaligus meratakan beban yang diterima oleh tanah.
Kapasitas  daya  dukung  dan  mekanisme  keruntuhan  yang  terjadi  dibawah  pondasi  dangkal dipengaruhi oleh kedalaman tanah keras dan kondisi tanah. Berdasarkan pemaparan diatas, maka penulis menganalisis kapasitas daya dukung pondasi dangkal  tipe menerus pengaruh kedalaman tanah keras yang dimodelkan dengan program PLAXIS 2D AE.
Pada penelitian ini dilakukan analisis kapasitas daya dukung pondasi dangkal dengan variasi lebar dan kedalaman pondasi dengan mempertimbangkan keberadaan muka air tanah pada tanah jenis silty sand dan clay satu lapis tanah dengan variasi kedalaman tanah keras serta beban yang diperhitungkan hanya beban axial .
Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui  pengaruh  dari  faktor  muka  air  tanah,  dimensi pondasi  dangkal  dan  kedalaman  tanah  keras  yang  dapat  mempengaruhi  kapasitas  daya dukung pondasi dangkal.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Kapasitas Daya Dukung Pondasi Dangkal Terzaghi
Pondasi  dangkal  digunakan  apabila  letak  tanah  kerasnya  berada  dekat  dengan  permukaan tanah  dan  tidak  terlalu  dalam  yakni  kedalaman  pondasi  kurang  atau  sama  dengan  lebar pondasi (D ≤ B). Kapasitas daya dukung pondasi dangkal ialah kemampuan tanah dibawah pondasi menahan beban yang diteruskan oleh pondasi dangkal.
Besarnya  kapasitas  daya  dukung  direpresentasikan  atas  tiga  bagian  yang  masing-masing bagian  berhubungan  dengan  bagian  dari  mekanisme  keruntuhan.  Bagian  pertama  berasal dari  kekuatan  kohesi  tanah,  bagian  kedua  berasal  dari  berat  tanah  diatas  dasar  pondasi dangkal dan bagian ketiga berasal dari berat tanah dibawah dasar pondasi dangkal.
Teori  daya  dukung  persamaan  Terzaghi  telah  sangat  luas  digunakan,  karena  persamaan yang  dikemukakan  oleh  Terzaghi  merupakan  usulan  yang  pertama  dan  cukup  konservatif, sehingga  didapatkan  sebuah  sejarah  pemakaian  yang  berhasil.  Analisis  kapasitas  daya dukung pondasi dangkal menurut Terzaghi adalah sebagai berikut:
qu = c Nc + q Nq + 0,5 γ B Nγ ................................................................................... (2.1) qu = γ D f ................................................................................................................... (2.2)
Keterangan :  qu: Daya dukung ultimit pondasi c : Kohesi tanah
γ : Berat volume tanah
q : Tekanan tanah urugan D f : Kedalaman pondasi B: Lebar atau diameter pondasi N c : Faktor daya dukung tanah terhadap kohesi tanah N q : Faktor daya dukung tanah terhadap tekanan tanah N γ : Faktor daya dukung tanah terhadap berat jenis tanah

## 2.2 Pengaruh Kedalaman Tanah Teras pada Pondasi Dangkal
Tanah  keras  yang  berada  pada  sebuah  kedalaman  H  <  D  tepat  dibawah  pondasi  dangkal akan  membatasi  seluruh  pergerakan  bidang  keruntuhan  tanah  dibawah  pondasi  dangkal. Dalam kasus ini, bidang keruntuhan tanah tanpa adanya pengaruh tanah keras dan dengan adanya pengaruh tanah keras pada pembebanan yang maksimum dapat dilihat pada gambar Gambar  2 .  Mandel  dan  Salencon  menetapkan  daya  dukung  pada  kasus  ini  dengan pendekatan  integerasi  numerik  menggunakan  teori  plastisitas.  Terkait  teori  Mandel  dan Salencon, pada kasus ini daya dukung  pondasi dangkal dapat dihitung dengan persamaan berikut:
qu = c Nc* + q Nq* + 0,5 γ B Nγ* .............................................................................. (2.3)
Keterangan : Nc* : Faktor daya dukung tanah terhadap kohesi tanah termodifikasi Nq* : Faktor daya dukung tanah terhadap tekanan tanah termodifikasi Nγ* : Faktor daya dukung tanah terhadap berat jenis tanah termodifikasi
Gambar 1. Bidang keruntuhan tanah dibawah pondasi dangkal: (a) tanpa ada pengaruh tanah keras; (b) ada pengaruh tanah keras.
Perlu diperhatikan bahwa unutuk H ≥ D,  Nc*= Nc, Nq*= Nq, Nγ*= Nγ. Besarnya Nc*, Nq* dan  Nγ* dengan H/B dan sudut geser tanah ɸ dapat dilihat pada Gambar 2 .
(a) (b) (c)
Gambar 2. Faktor daya dukung tanah Mandel dan Salencon (a) terhadap kohesi tanah termodifikasi (Nc*), (b) terhadap tekanan tanah termodifikasi (Nq*) dan (c) terhadap berat jenis tanah termodifikasi (Nɣ*).

## 3. PEMBAHASAN HASIL ANALISIS
Jenis  tanah  yang  digunakan  digunakan  diambil  dari  parameter  nilai  rata-rata  delapan  jenis tanah  (kategori  USCS)  yang  diadopsi  oleh  Krahenbuhl  dan  Wagner.  Jenis-jenis  tanah tersebut  dapat  dilihat  pada Tabel  1 .  Grafik  bedanya  nilai  kapasitas  daya  dukung  dari masing-masing jenis tanah tersebut baik pada saat ada muka air tanah yaitu muka air tanah berada tepat di permukaan tanah juga pada saat tidak ada muka air tanah yang dapat dilihat pada Gambar  3 ,  sehingga  didapat  nilai  kapasitas  daya  dukung  ultimit  dari  semua  jenis tanah  yang memiliki perbedaan terkait muka air tanah.
Tabel 1. Parameter tanah dari masing-masing nilai rata-rata delapan jenis tanah (kategori USCS) yang diadopsi oleh Krahenbuhl dan Wagner
Jenis Tanah γ E c ɸ ѵ kN/m3 kPa kN/m2 ° Silty sand, many fines (SM-ML) 20 11000 0 34 0,3 Silty to clayey sand (SM-SC) 21 11000 5 31 0,3 Clayey sand, many fines (SC-CH) 20,5 11000 5 28 0,3 Clayey sand, with high plastic fines (SC-CH) 18,5 11000 10 27 0,3 Silt (ML) 19 8500 0 33 0,325 Silt to clayey soil (CL-ML) 21 8500 30 15 0,325 Clayey silt (CL) 20 8500 20 27 0,325 Clay (CH) 17,5 8500 25 22 0,325

## Gambar 3. Grafik beda nilai kapasitas daya dukung ultimit delapan jenis tanah kategori USCS berdasarkan keberadaan muka air tanah
Jaring-jaring elemen tanah pada pemodelan pondasi dangkal sangat berpengaruh terhadap hasil analisis. Tingkat ketelitian dan akurasi kalkulasi pada suatu pemodelan tergantung jenis mesh yang ditetapkan, semakin rapat mesh -nya semakin teliti dan akurat kalkulasi analisis suatu  pemodelannya  dengan  konsekuensi  waktu  kalkulasi  yang  relatif  lebih  lama.  Pada PLAXIS  2D  AE  terdapat  lima  jenis  mesh  yang  biasa  digunakan  yaitu very  coarse , coarse , medium , fine dan very fine dapat dilihat pada Gambar 4 .
Gambar 4. Tampilan jaring-jaring elemen tanah berdasarkan jenis-jenis mesh
635,710 985,347 865,532 1163,570 602,110 803,101 724,083 944,957 519,233 924,684 731,051 780,121 1240,853 1444,330 955,655 1074,176 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 q u (kN) very coarse coarse fine medium very fine
Perbedaan  jenis  mesh  yang  dipilih  pada  suatu  pemodelan  berpengaruh  terhadap  jumlah elemen  tanah  yang  terbagi  juga  pada  hasil  akhir  kalkulasi  kapasitas  daya  dukung.  Jumlah elemen tersebut dan perbedaan nilai tersebut dapat dilihat pada Tabel 2 dan dalam bentuk grafik pada Gambar 5 untuk tanah jenis silty sand dan Gambar 6 untuk tanah jenis clay .
Tabel 2. Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit pada tanah jenis silty sand maupun clay pengaruh keberadaan muka air tanah pada setiap jenis mesh Jenis Jumlah Silty Sand Clay Mesh Elemen M.A non-M.A M.A non-M.A very coarse 88  730,9418  1237,014  1028,438  1158,662 coarse 128  710,9088  1184,157  1019,413  1133,189 medium 190  664,3452  1122,935  1009,638  1128,657 fine 348  650,1209  1078,889  997,2341  1101,331 very fine 590  635,7101  985,3474 955,655  1074,176
Gambar 5.  Grafik beda nilai kapasitas daya dukung dengan pengaruh keberadaan muka air tanah berdasarkan perbedaan jenis mesh pada tanah jenis silty sand
Gambar 6.  Grafik beda nilai kapasitas daya dukung dengan pengaruh keberadaan muka air tanah berdasarkan perbedaan jenis mesh pada tanah jenis clay 0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 0 200 400 600 800 1000 1200 qu (kN) Jumlah Elemen Silty Sand Silty Sand non-M.A Silty Sand Analitik (Terzaghi) Silty Sand Analitik non- M.A (Terzaghi)
0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 0 200 400 600 800 1000 1200 qu (kN) Jumlah Elemen Clay non-M.A Clay Clay Analitik (Terzaghi) Clay non-M.A Analitik (Terzaghi)
Analisis  kapasitas  daya  dukung  pondasi  dangkal  yang  dilakukan  terhadap  pengaruh kedalaman  tanah  keras  dengan  lebar  pondasi  dangkal  divariasikan  juga  dengan  pengaruh keberadaan muka air tanah, memberikan hasil bahwa semakin dekat jarak kedalaman tanah keras  dengan  dasar  pondasi  dangkal  dan  jika  semakin  lebar  pondasi  dangkal  maka  akan semakin tinggi pula nilai kapasitas daya dukungnya. Jelasnya dapat dilihat pada Gambar 7 dan Gambar 8 untuk tanah jenis silty sand , Gambar 9 dan Gambar 10 untuk tanah jenis clay .
Gambar 7.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada Df =0 m; B = 2 m dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah silty sand
Gambar 8.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada Df =0 m; B = 1 m dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah silty sand 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A analitik non-M.A analitik
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A analitik non-M.A analitik
Gambar 9.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada Df =0 m; B = 2 m dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah clay
Gambar 10.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada Df =0 m; B = 1 m dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah clay
0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A analitik non-M.A analitik
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 0,5 1 1,5 2
2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A analitik non-M.A analitk
Analisis  kapasitas  daya  dukung  pondasi  dangkal  yang  dilakukan  terhadap  pengaruh kedalaman  tanah  keras  dengan  kedalaman  pondasi  dangkal  divariasikan  juga  dengan pengaruh  keberadaan  muka  air  tanah,  memberikan  hasil  bahwa  semakin  dekat  jarak kedalaman  tanah  keras  dengan  dasar  pondasi  dangkal  dan  jika  semakin  dalam  kedalaman pondasi  dangkal  maka  akan  semakin  tinggi  pula  nilai  kapasitas  daya  dukungnya.  Jelasnya dapat dilihat pada Gambar 11 dan Gambar 12 untuk tanah jenis silty sand , Gambar 13 dan Gambar 14 untuk tanah jenis clay .
Gambar 11.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada B = 2 m; Df =1 m; dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah silty sand
Gambar 12.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada B = 2 m; Df =2 m; dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah silty sand 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A analitk non-M.A analitik
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A Analitik non-M.A analitik
Gambar 13.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada B = 2 m; Df =1 m; dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah clay
Gambar 14.  Beda nilai kapasitas daya dukung ultimit berdasarkan metode analisis dengan variasi kedalaman tanah keras pada B = 2 m; Df =2 m; dan adanya pengaruh keberadaan muka air tanah pada jenis tanah clay
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A analitik non-M.A analitik
0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500 15000 16500 0 0,5 1 1,5 2
2,5 3 3,5 4 4,5 qu (kN) H (B m) Muka Air tanpa Muka Air M.A analitik non-M.A analitik

## 4. KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  analisis  dengan  pemodelan  menggunakan  program  PLAXIS  2D  AE  dapat disimpulkan  bahwa  kedalaman  muka  air  tanah  mempengaruhi  nilai  kapasitas  daya  dukung pondasi  dangkal.  Kedalaman  (D f )  dan  lebar  (B)  pondasi  dangkal  dapat  mempengaruhi kapasitas daya dukung, semakin besar nilai kedalaman dan lebarnya sejauh nilai kedalaman pondasi  dangkal  tidak  lebih  besar  dari  lebarnya,  maka  akan  memperbesar  nilai  kapasitas daya  dukung.  Adanya  muka  air  tanah  memberikan  nilai  kapasitas  daya  dukung  yang  lebih kecil  dibandingkan  dengan  nilai  kapasitas  daya  dukung  saat  tidak  ada  muka  air  tanah. Kedalaman  tanah  keras  mempengaruhi  nilai  kapasitas  daya  dukung  pondasi  dangkal, semakin  dekat  jarak  antara  dasar  pondasi  dangkal  dengan  tanah  keras  atau  semakin dangkalnya kedalaman tanah keras maka akan menaikan nilai kapasitas daya dukungnya.

## DAFTAR RUJUKAN
Bowles, J. E. (1984). Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Bowles, J. E. (1984). Foundation Analysis and Design. Das, B. M. (1984). Principles of Foundation Engineering. Das, B. M. (1990). Shallow Foundations Bearing Capacity and Settlement. Hansen,  J.  B.  (1970)  A  Revised  and  Expanded  Formula  for  Bearing  Capacity.
Copenhagen, Denmark.
Krahenbuhl,  J.  dan  Wagner,  A.  (1983).  Survey,  Design  and  Construction  of  Trail Suspension Bridges for Remote Areas, SKAT. Swiss Center for Appropriate Technology, St. Gallen.
Lim, A. (2013). Kajian Daya Dukung Pondasi Menerus Terhadap Jarak Antar Pondasi Dan Kondisi Tanah Yang Berlapis. Bandung
Nurcahyana, A. (2015). Analisis Kapasitas Daya Dukung Pondasi Dangkal Pada Tanah Jenuh Sebagian. Bandung.
PLAXIS.  (2014).  PLAXIS    2D  Reference  Manual  Anniversarry  Edition.  PLAXIS  B.V.
Netherland.
PLAXIS.  (2014).  PLAXIS    2D  Tutorial  Manual  Anniversarry  Edition.  PLAXIS  B.V. Netherland.
Purwana,  Y.  M.  dan  Setiawan,  W.  P.  A.  (2008).  Metode  Keseimbangan  Batas  Vs Metode  Elemen  Hingga  Untuk  Analisis  Pondasi  Dangkal  Menerus  Pada Tanah Kohesif. Solo.
Shill,  S.  K.  dan  Hoque,  M.  (2015).  Comparison  of  Bearing  Capacity  Calculation Methods in Designing Shallow Foundations. Gazipur, Bangladesh Tiwari, R. C. (2013). High-Order FEM Formulation for 3-D Slope Instability. Utami, G. S. dan Damayanti, D. A. (2013). Pengaruh Muka Air Tanah Terhadap Daya Dukung Tanah Di Bawah Pondasi Dangkal. Surabaya Vesic, A. S. (1973). Analysis of Ultimate Loads of Shallow Foundations.