PENYELIDIKAN TANAH PERANCANGAN FONDASI

PENGUASAAN DATA

PROGRAM DIPLOMA 4Putera Agung M Agung

Pendahuluan.

Penyelidikan tanah diperlukan untuk menentukan stratifikasi (pelapisan) tanah dan karakteristik teknis tanah, sehingga perancangan dan konstruksi fondasi dapat dilaksanakan dengan ekonomis.

Dengan demikian pihak kontraktor juga dapat menyiapkan peralatan yang sesuai dengan kondisi tanah dan dapat memperkirakan biaya secara lebih terinci.

Tujuan Penyelidikan Tanah.

•Untuk mendapatkan informasi mengenai pelapisan tanah dan batuan.Dari stratifikasi tanah yang diperoleh, dapat diketahui kedalaman lapisan tanah keras yang dapat dijadikan lapisan pendukung untuk pondasi, ketebalan tanah yang kompresibel dan variasi kondisi tanah.

•Untuk mendapatkan informasi mengenai kedalaman muka air tanah. Pada bangunan yang mempunyai lantai besment diperlukan informasi

mengenai tinggi muka air tanah, agar dapat ditentukan besarnya tekanan pada besment baik tekanan pada dinding basement maupun besarnya gaya angkat (uplift).

•Untuk mendapatkan informasi sifat-sifat fisis dan sifat-sifat mekanis tanah/batuan.Sifat-sifat fisis tanah adalah karakteristik dari suatu material yang diperoleh secara alami. Sifat-sifat mekanis tanah adalah respon material terhadap pembebanan. Sifat-sifat fisis digunakan untuk klasifikasi tanah sedangkan sifat-sifat mekanis digunakan untuk memperkirakan kemampuan tanah mendukung beban yang direncanakan dan deformasi pada tanah.

•Menentukan parameter tanah untuk analisis.Dari informasi diatas, dapat diturunkan parameter tanah untuk analisis

fondasi atau untuk simulasi proses konstruksi. Dalam hal tertentu, perancangan fondasi dapat dilakukan dengan menggunakan korelasi langsung berdasarkan hasil uji lapangan, khususnya SPT dan CPT.

Tahap Penyelidikan Tanah dan Studi Fondasi.

Umumnya penyelidikan tanah dapat dikategorikan atas "confirmatory" atau "exploratory". Dimana kondisi tanah telah diketahui oleh pelaksana, maka kategori confirmatory lebih menonjol dan sebaliknya pada daerah yang sama sekali baru maka bersifat exploratory.

Tahapan penyelidikan tanah dan studi fondasi dapat mengikuti prosedur berikut ini :1. Evaluasi dan Studi Kondisi Lapangan.

Sebelum diadakan suatu penyelidikan tanah diperlukan informasi mengenai keadaan di lapangan. Pengamatan mengenal topografi, vegetasi, bangunan yang telah ada, jalan akses, dan lain-lain. Peninjauan seperti ini perlu dilakukan oleh seorang ahli geoteknik.

2. Penyelidikan Tanah Awal.

Pada tahap ini dilakukan pemboran dan uji lapangan dalam jumlah yang terbatas. Gunanya adalah untuk merencanakan penyelidikan tanah selanjutnya. Tetapi pada proyek dengan skala kecil, tahap ini ditiadakan. Penyelidikan tanah awal juga sering digunakan untuk studi kelayakan.

Penyelidikan Tanah Terinci.

Pada tahap ini, informasi mengenai keadaan tanah yang dibutuhkan untuk perancangan dan konstruksi fondasi dalam dikumpulkan. Informasi ini harus mencukupi perencana dan kontraktor untuk menentukan jenis, kedalaman, daya dukung pondasi dan untuk mengantisipasi penurunan yang akan terjadi dan masalah yang mungkin timbul selama konstruksi dan lain-lain.

Untuk itu pada tahap ini diperlukan sejumlah pemboran yang dilengkapi dengan SPT, pengambilan sampel, sondir, pengamatan muka air tanah dan penyelidikan lapangan yang lain.

Faktor yang menentukan disini adalah skala proyek, kepentingan penyelidikan tanah untuk perancangan dan konstruksi bangunan, ketersediaan dana, ketersediaan waktu dan ketersediaan informasi dari sumber sumber yang lain.

Jumlah dan Kedalaman Bor.

Jumlah dan kedalaman pemboran amat bergantung kepada kondisi di lapangan. Pada kategori ‘confirmatory’, maka kedalaman pengujian pada umumnya, dapat ditetapkan secara lebih pasti, tetapi pada kategori ‘exploratory’ maka kedalaman pemboran ditentukan berdasarkan prinsip-prinsip umum dalam penyelidikan tanah.

Perencanaan penyelidikan tanah meliputi penentuan banyaknya titik bor, kedalaman pemboran, jumlah sampel yang hendak diambil dan diuji di laboratorium, jumlah test pit, pengamatan muka air tanah dan lain-lain.

Pemboran harus dilakukan hingga kedalaman dimana lapisan tanah keras (umumnya diasumsikan nilai NSPT > 50) dicapai beberapa meter (sekurangnya 3 kali pembacaan nilai NSPT). Bila dibawah lapisan keras masih terdapat tanah kompresibel, maka pemboran diteruskan kecuali jika lapisan tersebut tidak akan mengakibatkan penurunan yang berlebihan.

Titik Pemboran.

Teknik pemboran dalam umumnya dipakai untuk penyelidikan tanah bagi kepentingan perancangan fondasi dalam. Dengan pemboran, contoh tanah dan batuan dapat diambil dan diuji di laboratorium untuk klasifikasi dan pengujian sifat fisis maupun sifat mekanisnya.

1. Bor Tangan

Bor tangan digunakan untuk pengambilan sampel pada kedalaman maksimum 6.0 m. Alat yang digunakan berupa suatu auger yang diputar secara manual.

Pada umumnya bor tangan digunakan untuk kedalaman 5.0 6.0 m saja dan ‑hanya untuk mendeteksi tanah dekat permukaan.

Gambar Bor Tangan.

Bila pemboran dilakukan dengan dibantu oleh mesin kecil maka kedalaman dapat mencapai 10.0 m.

Bor Mesin

a. Bor Basah (Wash Boring).

Gambar Bor Basah (Wash Boring).

Pemboran basah dilakukan dengan cara kombinasi pemotongan dan jetting air kedalam tanah. Hasil pemotongan tanah diangkat keatas dengan aliran air bertekanan melalui casing.

b. Bor Kering (Rotary Drilling/Dry Coring)

Gambar 6.5 Pemboran Kering (Dry Boring).

Metoda pemboran dengan cara kering (rotary drilling atau dry coring) dilakukan tanpa air, dengan menggunakan rotasi pada mata bor (drill bit‑ ) bersamaan dengan penekanan untuk membuat lubang bor.

Pelaksanaan pemboran dengan cara ini memerlukan waktu yang lebih lama daripada menggunakan metode bor basah.

Bor kering memiliki keuntungan karena dengan metoda ini contoh tanah dapat disimpan pada core box‑ dan diidentifikasi secara visual. Disamping itu cara ini umumnya dapat digunakan pada jenis tanah apapun dan dapat untuk membor batuan.

Pemboran Perkusi (Percussion Drilling)

Gambar Bor Perkursi (Percussion Drilling)

Gambar Beberapa Jenis Mata Bor.

(a) Suface-set diamond bit (bottom discharge).(b) ‘stepped’ sawtooth bit(c) Tungsen carbide bit(d) Impregnated diamond bit(e)‘Diadril’ corebit impregnated(f) ‘Diadril’ corebit impregnated

Pemboran dapat dilakukan dengan cara memukul-mukul alat bor kedalam lubang dengan diameter 600 mm. Tanah yang terpotong bercampur dengan air menjadi bubur (slurry). Bubur ini secara berangsur angsur dikeluarkan dengan bailer atau pompa lumpur. Jenis tanah diidentifikasi dari lumpur yang diangkat keluar.

Kejelekan dari cara ini adalah karena tanah mengalami gangguan yang besar sehingga sampel yang diambil memiliki kualitas rendah.

6.6 Pengambilan Contoh Tanah.

Pengambilan contoh tanah dapat berupa contoh tanah terganggu (disturbed samples) atau contoh tanah asli (undisturbed samples). Contoh tanah terganggu dapat dilakukan dengan auger atau dari tabung SPT.

Contoh tanah asli diasumsikan sebagai contoh tanah yang diperoleh dari kondisi aslinya di lapangan, dengan tidak mengalami perubahan struktur, kepadatan, porositas dan kadar airnya.

Gambar Tabung Contoh Tanah (U100).

Tabung contoh tanah (open tube sampel) tipikal/standar diperlihatkan dalam Gambar 6.6, tabung ini mempunyai diameter 100 mm dan panjangnya 450 mm.

Jenis tabung ini mampu mengambil tanah lempung dengan kuat geser kurang dari 0,5 kg/cm2. Contoh tanah yang telah terambil dijaga kadar airnya dengan menutup tabung dengan parafin atau lilin.

Gambar Fixed Piston Sample.

Bila tanah amat lembek, maka tabung ini tidak akan membantu banyak karena gangguan sampel amat besar. Untuk jenis tanah ini harus digunakan piston sampel. Ukuran diameter piston sampel dari 54-250 mm. memberikan ilustrasi fixed piston sampler.

Pengujian Laboratorium

Contoh tanah yang diperoleh dari pemboran diuji di laboratorium untuk klasifikasi dan pengujian sifat fisis dan mekanisnya.

Tujuan pengujian laboratorium adalah untuk mendapatkan parameter yang dibutuhkan untuk analisis.

Pengujian rutin untuk tanah adalah uji klasifikasi, berat isi, dan pengujian indeks properties tanah. Yang termasuk dalam jenis pengujian ini adalah :

•Kadar Air (w).•Berat Isi Tanah (γ).•Berat Jenis Tanah (Gs).•Batas Batas Atterberg (Ll , Pl).•Uji Gradasi/saringan dan Hidrometer.

Pengujian batas-batas atterberg dan indeks properties perlapisan tanah dapat digunakan untuk menentukan parameter hasil korelasi yang mungkin dibutuhkan dalam desain.

Uji Kuat Geser.

Gambar 6.8a Alat Uji Geser Langsung (Direct Shear Test).

Gambar 6.8b Hasil Uji Geser Langsung.

Kuat geser tanah mempunyai pengaruh yang besar dalam perancangan pondasi sehingga salah satu tujuan penyelidikan tanah yang penting adalah untuk menentukan parameter tersebut.

Pengujian dilakukan tiga kali dengan tegangan normal yang berbeda dan hasilnya di plotkan pada grafik untuk mendapatkan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam .

Uji Kuat Tekan Tak Terkekang (Unconfined Compression Test).

Gambar 6.9a Alat Uji Unconfined Compression Test. Gambar 6.9b Hasil Uji Unconfined Compression Test.

Merupakan cara uji yang sederhana untuk tanah kohesif. Contoh tanah silinder ditekan dengan kecepatan konstan hingga runtuh.

Cara ini umumnya memberikan harga kohesi yang lebih rendah karena peniadaan tegangan keliling

Dari hasil uji ini diperoleh kuat tekan tak terkekang (qu), kohesi (cu) dan modulus tanah.

Uji Triaxial.

Gambar 6.10 Uji Triaxial UU, CU & CD. (a) konfigurasi alat, (b) Hasil uji UU & CU.

Pada uji triaxial, contoh tanah diberi tegangan keliling sebelum digeser. Cara ini adalah cara yang paling ideal untuk menentukan kuat geser tanah. Contoh tanah diuji dengan tiga buah tegangan keliling untuk dapat ditentukan perilakunya.

Uji Konsolidasi.

Gambar Uji Konsolidasi (Oedometer), (a) Alat Uji, (b) Hasil Uji dan Interpretasi.

Uji konsolidasi terutama dilakukan untuk menentukan sifat kemampatan tanah dan karakteristik konsolidasi yang dipengaruhi oleh sifat permeabilitas.

Uji Lapangan (In-situ Test).1. Uji Sondir (Cone Penetration Test = CPT).

Uji sondir saat ini merupakan salah satu uji lapangan yang telah diterima oleh para praktisi dan pakar geoteknik. Uji sondir ini telah menunjukkan manfaat untuk pendugaan profil atau pelapisan (stratifikasi) tanah, karena jenis perilaku tanah telah dapat diidentifikasi dari kombinasi hasil pembacaan tahanan ujung dan gesekan selimutnya.

Penggunaan Uji sondir yang makin luas terutama disebabkan oleh beberapa faktor :

•Cukup ekonomis dan dapat dilakukan berulang kali dengan hasil yang konsisten.

•Korelasi empirik yang telah berkembang semakin andal.•Perkembangan yang semakin meningkat khususnya dengan ada penambahan

sensor pada sondir listrik seperti batu pori dan stress cell untuk mengukur respon tekanan lateral tanah.

•Kebutuhan untuk pengujian di lapangan (insitu test) dimana sampel tanah tidak dapat diambil (tanah lembek dan pasir).

•Dapat digunakan untuk menentukan daya dukung tanah dengan baik.

Gambar Bentuk Ujung Konus Sondir Mekanis dan Sondir Listrik.

Gambar Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir.

Standard Penetration Test (SPT).

SPT dapat dilakukan dengan cara yang relatif mudah sehingga tidak membutuhkan ketrampilan khusus dari pemakainya. Metoda pengujian tanah dengan SPT termasuk cara yang cukup ekonomis untuk memperoleh informasi mengenai kondisi di bawah permukaan tanah, dan diperkirakan 85 % dari desain pondasi untuk gedung bertingkat menggunakan cara ini.Alat uji berupa sebuah tabung yang dapat dibelah (split tube, split spoon) yang mempunyai driving shoe agar tidak mudah rusak pada saat penetrasi.

Gambar Sampel SPT menurut ASTM D-1586.

Prosedur Uji mengikuti urutan sebagai berikut :

1. Mempersiapkan lubang bor hingga kedalaman uji.2. Memasukkan alat split barrel sampel secara tegak.3. Menumbuk dengan hammer dan mencatat jumlah tumbukan setiap 15 cm.

Hammer dijatuhkan bebas pada ketinggian 760 mm.4. Nilai tumbukan dicatat 3 kali (N0, N1, N2) dimana harga N = N1 + N2. Split

spoon sampler diangkat ke atas dan kemudian dibuka. Sampel yang diperoleh dengan cara ini umumnya sangat terganggu.

5. Sampel yang diperoleh dimasukkan ke dalam plastik untuk diuji di laboratorium. Pada plastik tersebut harus diberikan catatan nama proyek, kedalaman & nilai N.

Jenis jenis hammer yang digunakan bisa bermacam macam (lihat Gambar ‑ ‑berikut.) namun demikian semua mempunyai berat yang sama yaitu 63.5 kg (140 lb).

Secara konvensional, uji SPT dilakukan dengan interval kedalaman 1.5 3.0 m ‑dan sampel tanah yang diperoleh dari tabung SPT digunakan untuk klasifikasi.

Gambar Cara Konvensional Uji SPT (Kovacs, 1981).

Gambar Diagram Skematis Jenis-jenis Hammer (Bowles, 1988).

Koreksi Nilai NSPT.

1. Koreksi Terhadap Tegangan Vertikal Efektif.

Tanah (khususnya pasir) dengan tingkat kepadatan yang sama tetapi pada kedalaman yang makin dalam akan mempunyai nilai NSPT lebih tinggi. Untuk memberikan angka NSPT lebih tinggi pada kedalaman yang lebih besar perlu dilakukan suatu koreksi. Umumnya koreksi nilai NSPT dilakukan dengan mengambil nilai ekivalennya terhadap tegangan vertikal efektif sebesar 1 kg/cm2.

'7,0

7,1

vNC

dimana : v’ adalah tegangan vertikal efektif dalam satuan kg/cm2. Seed (1979) juga memberikan angka koreksi tersebut seperti ditunjukkan dalam Gambar berikut.

Gambar Koreksi N-SPT terhadap v’ (Seed, 1979).

2. Koreksi EnergiMengingat jenis hammer memberikan energi yang berbeda, maka koreksi terhadap jenis hammer ini juga harus dilakukan. Besarnya koreksi diberikan :

in

a

E

Eη

dimana : Ea adalah energi aktual yang ditransfer ke batang dan Ein adalah energi teoritis sesuai dengan tinggi jatuh atau kecepatan impak dari palu.

Masalahnya sekarang adalah bahwa Ein yang harus dijadikan standar harus ditentukan. Mengenai hal ini terdapat 3 buah pandangan (lihat Tabel berikut).

Tabel 6.3. Energi Standar untuk Koreksi Energi.

Ein Referensi

50 - 55 Robertson & Campanella, 1983

60 Seed et al., 1985

70 - 80 Riggs (1986)

Perkiraan Parameter Tanah berdasarkan uji SPT.

1. Korelasi dengan Kepadatan Relatif.Sebagaimana uji lapangan yang lain, nilai NSPT telah digunakan dalam korelasi dengan berat isi, kepadatan relatif tanah pasir, sudut geser dalam tanah, dan kuat geser tak terdrainase berdasarkan hubungan empirik.

Tabel Korelasi Derajat Kepadatan (Dr) pada Tanah Pasir dengan NSPT

Kepadatan Dr NSPT

Sangat lepas < 0.15 < 4

Lepas 0.15 - 0.35 4 – 10

Padat lepas 0.35 – 0.65 10 – 30

Padat 0.65 – 0.85 30 – 50

Padat sedang 0.85 –1.00 > 50

Gambar Korelasi Kepadatan Relatif (Dr) dengan sudut Geser Dalam ().

Korelasi dengan Kuat Geser.De Mello mengusulkan korelasi NSPT dengan kuat geser tanah pasir seperti ditunjukan pada Gambar berikut Data dari hasil penelitian Terzaghi dan Peck (1967) dan Sowers (1979) diberikan pada Gambar berikut. pada rentang Jenis tanah CH (lempung dengan plastisitastinggi), CL (lempung dengan plastisitas rendah), dan ML (lanau dengan plastisitas rendah).

Gambar Korelasi Empirik nilai NSPT yang telah dikoreksi vs (De Mello, 1971).

Gambar Perkiraan Hubungan NSPT vs Su (t/m2) (Terzaghi & Peck, 1967, Sowers, 1979).

TERIMA KASIHATAS PERHATIANNYA