310171091-Analisis-dan-Desain-Pondasi-Jilid-1-pdf.pdf

Rajahkan data uji geser 1angsung CK 0 l" tcontoh bujur sangkar 50 mm) dan dapatkanlah parameter kekuatan geser tak-terdrainase

Pv• kN

Pa, kN

0,05 0,20 0,30

0.044 0.112 0,135

Jawaban sebagian:

2-20.

Rajahkan data dari Soa1 2-16 dengan memakai suatu diagram p, q untuk parameter kekuatan efektif dan kekuatan total.

r

Analisis dan Desain PondaSi Jilid 1

106

2-21.

Rajah-kembali Gambar 2-36 dan buktikan bahwa pembebanan-kel!lbali sampai 100 kPa memperoleh titik D ( teoretis) dan kemudian tambah 100 kPa 1agi (be ban total = 200) 1alu tentukan lokasi titik hasil F ( titik itu harus jatuh pad a garis K 0 ).

2-22.

J elaskan bagaimana and a akan menyusun sua tu uji triaksial di laboratorium untuk jalur tegangan dari Contoh 2-6.

2-23.

Perkirakan rasio su!P~ untuk tanah dari Soal 2-3. Kalau p~ = 60 kPa berapakah kekuatan geser tak-terdrainase langsung di tempat su yang dipetkirakan?

2-24.

p; = 180.

2-25.

Perkirakan rasio Poisson untuk suatu pasir yang jenuh dan rapat; suatu lempung jenuh; dan pasir kering yang longgar.

2-26.

Rajahkan data uji triaksial yang diberikan dari Soal5-13. Buatlah suatu kurva halus 1ewat titik-titiknya dan mu1ai dengan regangan = 0,005, hitunglah Es dan 11 dengan memakai Persamaan (2-51). Hentikan perhitungan bila 11 < -0,1 atau 11 > 1,0. Dapatkah anda memberi ulasan tentang tingkat regangan dan nilai regangan?

Perkirakan su langsung di tempat pacta tanah dari Soal 2-3 kalau p~ = 60 kPa dan

BAB

3 PENYELIDIKAN, PENGAMBILAN CONTOH BAHAN DAN PENGUKURAN TANAH DI TEMPAT

3-1 DATA Y ANG DIPERLUKAN Penyelidikan kondisi bawah tanah di tempat merupakan prasyarat bagi perancangan elemen bangunan bawah (substructure). Selain itu, informasi yang memadai diperlukan untuk pengkajian kemungkinan (feasibility) dan ekonomi dari proyek yang diusulkan. Dinas bangunan umum mungkin memerlukan data tanah bersama dengan rekomendasi konsultan geoteknik sebelum mengeluarkan izin bangunan. Hal ini berlaku khususnya jika ada kemungkinan bahwa proyek tersebut membahayakan kesehatan atau keselamatan umum atau merusak lingkungan. Tidak dilakukannya penyelidikan lapangan. yang biasanya berkisar sekitar 0,5 sampai 1,0 persen dari biaya konstruksi total, hanya unruk kemudian mengetahui bahwa pondasi harus diubah kembali sesudah pembangunan tentunya merupakan pertimbangan ekonomi yang salah. Hal ini umumnya disadari, dan dewasa ini hampir tidak ada konstruksi yang besar dirancang tanpa melakukan penyelidikan lapangan. Konstruksi yang kecil seringkali dirancangkan tanpa penyelidikan lapangan, namun kebiasaan ini tidak dianjurkan. Kondisi dari konstruksi yang berdekatan (tetangga) merupakan petunjuk atau indikasi, tetapi hal ini tidak menjamin bahwa tempat tersebut memadai. Dengan langkanya tanall untuk bangunan di daerah kota dan dengan peremajaan kota yang cukup banyak bersama urugan kembali yang menyertainya (yang mutunya seringkali tidak dikontrol), kondisi di bawah tanah dapat bervariasi banyak dalam beberapa meter ke setiap arah. Unsur-unsur penyelidikan lapangan sangat bergantung pada jenis proyek tetapi umumnya harus memberikan: 1.

Informasi untuk menentukanjenis pondasi yang diperlukan (dangkal atau dalam)

2.

lnformasi yang memungkinkan konsultan geoteknik membuat rekomendasi mengenai kapasitas beban yang diijinkan pada elemen pondasi.

3.

Data/pengujian laboratorium yang memadai untuk menaksir penurunan (settlement).

r

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

108 4.

Letak muka air tanah (atau penentuan apakah muka air tanah beracta dalam ctaerah konstruksi).

5.

Informasi untuk mengictentifikasi dan menyelesaikan masalah penggalian (papan turap dan pengeluaran air atau penggalian batu).

6.

ldentifikasi masalah yang potensial (penurunan, kerusakan yang ada dan lain sebagainya) yang menyangkut harta benda tetangga disekitamya.

7.

Identifikasi masalah lingkungan dan pemecahannya.

Program penyelidikan dapat dilakukan pacta konstruksi yang sudah berdiri, atau yang akan diperluas (ditambah). Keselamatan konstruksi yang ada sekarang mungkin memerlukan penyelidikan jika penurunan berlebihan atau retakan terjadi. Tindakan pengamanan yang diperlukan bisa dilakukan berdasarkan informasi atau bukti kerusakan diperoleh dan penafsiran kembali data semula. Sebagian dari program penyelidikan bisa mencakup pengamatan di tempat, baik selama maupun sesudah pembangunan, untuk memastikan bahwa saran-saran diikuti. Bila penggalian menunjukkan kondisi yang memerlukan perubahan perencanaan, maka pengamatan kemajuan penggalian akan menyebabkan perintah perubahan dapat dibuat lebih dini untuk mempertahankan biaya minimum. Pengamatan daya guna bangunan sesudah pembangunan selesai khususnya diinginkan dari pandangan konsultan geoteknik, karena ha! ini memungkinkan peninjauan kembali prosedur perencanaan dan dapat ctijadikan basis data untuk pekerjaan yang akan datang. Sayang sekali, hanya sedikit pemilik proyek yang sudi mengeluarkan biaya untuk ini a tau bahkan hanya sedikit yang mengijinkan pengamatan ini walaupun konsultan pondasi mau menanggung biayanya. Sementara pusat perhatian dalam bab ini adalah mengenai penyelictikan lapangan untuk gedung dan konstruksi lain yang biaya persatuan luasnya tinggi (tempat yang padat), banyak metode penyelictikan yang ctibahas ctapat ctiterapkan untuk jalan, lapangan terbang, dan irigasi, saluran riol, pipa ctan jalur tenaga listrik dan penyelidikan lapangan yang diperluas. Penyelidikan lapangan yang ctiperluas berguna untuk menunjukkan jalur dan mutu, menentukan tinggi air tanah dan jalur batuan, menggambarkan daerah yang tanahnya berkualitas buruk, dan untuk menetapkan lubang galian yang tanahnya digunakan untuk pembuatan tanggul.

3-2 METODE PENYELIDIKAN TANAH Metode penyelidikan bawah tanah yang paling banyak digunakan untuk tempat yang padat dan kebanyakan penyelidikan lapangan yang diperluas adalah pemboran lubang ke dalam tanah untuk mengumpulkan contoh bahan yang digunakan untuk pengujian visuil maupun pengujian laboratorium. Beberapa prosedur biasanya digunakan untuk membor lubang dan untuk mendapatkan contoh bahan tanah. Hal ini akan dibicarakan lebih terperinci kelak. Pacta umumnya kita dapa t menggolongkan eksplorasi tapak seperti pada Tabel 3-1, yaitu tempat cti mana contoh-contoh terganggu maupun yang tak-terganggu terkumpul. Atas ctasar pemboran pendahuluan (atau pengetahuan sebelumnya tentang tapak) maka ctiambillah keputusan apakah perancangan tapak itu akan ctidasarkan kepada informasi tambahan dari pengujian-pengujian langsung-di-tempat atau akan mengambil contoh "takterganggu" untuk uji laboratorium - a tau pada kasus-kasus yang biasa, memakai suatu kombinasi (informasi dan pengujian Iaboratorium). Tabel 3-2 menyenaraikan pilihan luas tentang peralatan uji langsung-cti-tempat yang tersectia ctewasa ini. Sebelum tahun 1960 senarai ini mungkin hanya mencakup alat-alat

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

TABEL 3-1

109

Beberapa cara eksplorasi untuk pengambilan contoht Pengambilan contoh terganggu

Cara

Kedalaman

Kemungkinan terapan

Pemboran dengan bor tanah:j:

Tergantung kepada peralatan dan waktu yang tersedia, kedalaman yang praktis dapat mencapai kira-kira 35 meter

Pemboran putar, pemboran cuci, pemboran pukul

Tergantung kepada peralatan, kebanyakan peralatan dapat member sampai kedalaman 70 m atau lebih

Semua jenis tanah. Mungkin akan mengalami kesulitan pada tanah berkerikil. Pemboran batu memerlukan mata bor khusus, dan pemboran cuci tak dapat diterapkan. Uji penetrasi (penetration) dipakai sebagai kelanjuttan pada cara-cara ini dan contohcontoh terganggu diperoleh dalam sendok-belah (split spoon). Hitungan peneuasi biasanya diambil pada setiap pertambahan kedalaman 1 sampai 2 m 1 ::+a tau 5 kaki).

Galian uji dan galian terbuka

Menurut keperluan, biasanya kurang dari 6 m; memakai peralatan swatenaga (power equipment)

Se mu a jenis tanah

Pengambilan contoh tak-terganggu Pemboran memakai bor-tanah, bor-putar, bor-pukul, bor-cuci

Tergantung kepada peralatan, seperti untuk pengambilan contoh-contoh terganggu

Pencantoh 1 sampler'! memakai tabung be:dinding-tipis dan berbagai pencon:oh je1lis pi>
Galian uji

Sama seperti untuk contohcontoh terganggu

Contoh-contoh dirapikan dengan tangan. Penyiapan contoh berhati-hati memakai cara apapun seharusnya menghasilkan gangguan sesedikit mungkin pada contoh.

tCara-cara pengambilan contoh perairan (marine) tidak dicantumkan. tCara paling umum yang dipakai dewasa ini.

uji penetrasi standar (Standard Penetration Test), uji kerucut mekanis (Conical Penetration Test), cara uji geser baling-baling (vane shear) dan uji be ban pelat (plate load). Kebanyakan alat yang disenaraikan di sini telah dikembangkan selama 10 tahun terakhir - beberapa acta yang masih baru, dan yang lain seperti kerucut listrik, merupakan peningkatan atas kerucut mekanis yang asli. Banyak cara/alat uji itu hanya mempunyai jumlah pemakai yang sangat terbatas dan beberapa yang sudah terdaftar, barn saja melampaui tahap pengembangan. Namun demikian, sebuah ringkasan seperti ini akan berguna, karena kebutuhannya sering timbul mendadak dan memerlukan pemecahan hampir seketika. Dari senarai ini kita dapat membuat beberapa pilihan untuk suatu penentuan langsung-di-tempat tentang setiap parameter rancang rekayasa yang dikehendaki. Cara-cara uji langsung-di-teinpat yang lebih banyak dipakai diberikan pacta Tabel 3-2 dan akan diuraikan lebih rinci. Untuk informasi tentang uji-uji yang dipakai kurang luas dan/atau masih dalam tahap pengembangan, pembaca dianjurkan untuk merujuk kepada

r

110

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

TABEL3-2

Cara-cara langsung-di-tempat dan terapan urn urn (menurut Wroth (1984 )).

..'"'"' ·a. ... ... ..= ~. -e. ... ..'* .= "' .. = .!: = . :; ..= = .. = "' = ;:s

Cl

::..:

.=

~

"0

..<::

!3

';j

Q.l

>

~

0 p.

<.::

-~

Penjajal (probe) akustik Permeabilitas lobang-bor Kerucut Dinamik Gesekan listrik Piezo listrik Piezo listrik/ gesekan Benturan Mekanis Lubang-turun CPT seismik Dilatometer (DMT) Patah hidrolik Pisau undak K 0 (stepped b Jade) Uji nuklir Uji beban pelat (plate load) Alat-ukur-tekanan Menard Membor sendiri Piring sekrup

Seismik Lubang-silang Lubang-turun Refraksi permukaan Geser Lubang-bor Baling-baling Uji penetrasi standar (SPT)

Q.l

Q.l

~

~ Q.l

~

~

"0

=

~

!3

~ Q.l

"".....

~

Q.l

~

00

~

c

B

B

c

c

c c

B B B

c c

A B

A

c

c

B

A

B

c

c

c

B

A

B

A

'§

gb

p.

~

.!:= Q.l

E-<

v"

.=

c

....2l.

kl"'

E

"1;)

"1;)

~

~ i::z

"0

::;:

c

c

>,

"'

~ 0

;:.

~

.::

p.

0

~

~

s

Q.l

';'

..=.. ..= ..

.!:I

C.)

p. p.

...."' =gbgb .2l.. ;;a =

.!c

"0

. . .= . "'= s.. I:: ..= " 0

..<::

~

.2l

Q.l Q.l

~

=

~

~ E-<

c B

c c

A

c B

A

B

B

A

B

B

A

B

B

c

c

c

c

B

c

B

A B

c

B

B

A

c

c

c

B

c

c

B

B B

A

Rujukan (kalau tidak diberikan dalam bab). Koerncr dan Lord (1986) ASTM STP l'io. 322 ASTM STP 417

c

B B

A

B

"~

"0

"0

B B

B

;:.

r_,

=

A A A A

B A

:::s

0 ~ bl)

~

~

!3

u

.2l

Q

= gb = gb

"0

B

c

c

c

B A A

Dayal dan Alien (197 3)

B B

B

c

c

B B

B B

c

c

c c

c c

c

c

c B

c c

B

B

c

A

B

B

B

c

c

B A

B A B

A B

c

A

B

A

B

c

c

c

B A A

B A B

A

B

c

c

A B

B

A A

c

B

B

c

B A

c

c

ASTM STP 412

B

ASTM D 1194

c

c

A B

A B

B B

B B

Woods (1986)t Woods (1986)t

c

Leet (1950)

B B

c

Patrick dan kawan-kawan (1980), Dahlberg (1974a)

c

B

c

c

A

t Pada Konferensi ASCE: Pemakaian Uji Langsung-di-tempat pada Rekayasa Geoteknik, GT SP No. 6 (1986). Kode: A = Diterapkan paling banyak; B

= Dapat

dipakai; C

= Diterapkan paling sedikit.

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan . ..

111

acuan yang dikutip (yang mengandung senarai acuan yang luas). Yang juga menarik perhatian ialah Penerbitan Khusus No. 6 dari ASCE Geoteknik: Pemakaian Uji Langsungdi- Tempat pada Rekayasa Geoteknis (1986).

3-3 MERENCANAKAN PROGRAM PENYELIDIKAN Tujuan program penyelidikan adalah menentukan. dalam batas-batas praktis, sifat-sifat stratifikasi dan teknik dari tanah yang mendasari suatu tempat. Sifat-sifat utama yang ditinjau adalah karakteristik kekuatan, deforrnasi, dan hidrolik. Program penyelidikan hams direncanakan sedemikian rupa hingga jumlah inforrnasi maksimum dapat diperoleh dengan biaya minimum. Perencanaan bangunan yang konservatif mungkin lebih ekonomis dibanding pengeluaran biaya yang besar pada program penyelidikan dan pengujian yang sangat teliti. Sebaliknya, penyelidikan yang memadai harus dilakukan agar konsultan pondasi tidak membuat rekomendasi yang mahal untuk memperhitungkan ketidakpastian yang sebenarnya mungkin bisa dideteksi oleh suatu program yang logis. Perlu dimengerti bahwa pembuatan rekomendasi yang sekedar untuk melindungi konsultan bila penyelidikan yang memadai telah dilakukan merupakan hal yang tidak etik. Jika tanah sangat tidak menentu (erratic), maka JUmlah pemboran yang dilakukan hams memadai untuk memperoleh gambaran umum mengenai kondisi bawah tanah. Program pemboran (dan pengujian laboratorium) yang ekstensif tidak dibenarkan pada tanah yang sangat tidak menentu, dan perencanaan akhir harus didasarkan secara konservatif pada sifat-sifat tanah yang lebih buruk. Sekali lagi mas.alah etika terlibat jika jumlah pemboran yang berlebihan dilakukan pada keadaan seperti ini. Dalam merencanakan program penyelidikan konsultan pondasi harus mempunyai pengetahuan yang baik tentang metode penyelidikan lapangan dan pengujian laboratorium yang diakui dewasa ini dan batasannya. Konsultan yang kompeten juga harus mempunyai pengertian yang memadai tentang fungsi peralatan dan sifat (behaviour) tanah untuk membuat penyesuaian supaya peralatan atau metode pengujian yang tidak standar dapat digunakan, jika perlu, guna memperoleh inforrnasi yang dikehendaki. Dalam merencanakan program tersebut, semua informasi yang ada harus dimanfaatkan sepenuhnya, terrnasuk basis data dari konsultan geoteknik itu sendiri untuk kawasan tersebut. Jelas bahwa penyelidikan lapangan yang pernah dilakukan pada daerah disekitarnya, atau setidak-tidaknya dalam kawasan yang umum, sangat berrnanfaat. Hallain yang juga sangat bermanfaat ialah melakukan pemboran awal sebagai bagian dari penyelidikan lapangan terinci yang merupakan kelanjutan dari pengkajian kemuagkinan. Walaupun konsultan tidak mempunyai basis data sebagai landasan peketjaan, inforrnasi bawah tanah yang memadai bisa terdapat khususnya pada daerah perkotaan - di berbagai kantor penerangan umum dan utilitas, arsip pemilik, atau arsip insinyur/arsitek yang menggunakan konsultan geoteknik terse but. Dalam segala hal, pemboran hams digunakan untuk korelasi dan perluasan basis data yang ada jika hal itu memungkinkan. Pada kawasan yang belum berkembang di man a tidak ada basis data, program terse but jelas bersifat "eksplorasi". Perencanaan program penyelidikan bawah tanah yang sebenarnya meliputi beberapa atau semua langkah berikut ini:

1. Pengumpulan semua infonnasi yang tersedia tentang dimensi, jarak kolom jenis dan kegunaan konstmksi, persyaratan ruangan bawah tanah, dan semua pertimbangan arsitektur yang khusus dari bangunan yang direncanakan. Persyaratan pondasi pada peraturan bangunan setempat sebaiknya diselidiki temtama untuk setiap persyaratan khusus. Untuk jembatan, insinyur tanah harus mengetahui jenis dan panjang bentang-

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

112

an dan juga pada pilar. lnformasi ini akan menunjukkan setiap pembatasan penurunan, dan dapat digunakan untuk beban pondasi yang ditaksir. 2.

Peninjauan lapangan. Ha! ini dapat berupa peninjauan ke tempat yang dapat memberikan informasi mengenai jenis dan perilaku konstruksi yang berdekatan seperti retak-retak, lendutan yang terlihat, dan mungkin pintu dan jendela yang macet. Jenis konstruksi yang ada di suatu tempat dapat mempengaruhi, sampai tingkat tertentu, program penyelidikan dan jenis pondasi yang terbaik untuk konstruksi yang direncanakan di sekitamya. Karena konstruksi yang ada didekatnya harus dipertahankan "seperti apa adanya", penggalian atau getaran selama pembangunan harus dikontrol dengan hati-hati. Erosi pada galian (atau saluran air) yang ada dapat juga diamati, tetapi informasi ini mungkin- terbatas kegunaannya dalam analisa pondasi gedung. Akan tetapi, untuk jalan raya, pola buangan air hujan, dan juga stratifikasi tanah sampai ke kedalaman erosi atau galian, bisa diamati. Penampakan batuan bisa menunjukkan adanya atau kedalaman batuan dasar. Peninjauan dapat juga berupa pengkajian berbagai sumber informasi yang tersedia, beberapa di antaranya adalah: Pedoman-pedoman tanah darijawatan-jawatan angkutan pemerintah Peta geologi

Baik peta penyelidikan pemerintah Amerika Serikat maupun peta penyelidikan geologi negara bagian. Peta agronomi. Diterbitkan oleh Departemen Pertanian (negara bagian atau Amerika Serikat). Potret udara. Mungkin memerlukan latihan khusus untuk menafsirkan data tanah, tetapi sifat-sifat terrain dapat diketahui dengan mudah oleh orang tak akhli. Lubang sumur air ( dan sumur minyak ). Data hidrologi. Data yang dikumpulkan oleh U.S. Corps of Engineers mengenai data aliran arus, elevasi pasang-surut, dan tinggi permukaan banjir. Buku pedoman tanah dari departemen trasportasi negara bagian Penerbitan universitas negara bagian. Ini biasanya diterbitkan oleh publikasi stasion percobaan teknik. Informasi bisa didapatkan dari universitas negara bagian jika kita tidak mengetahui apakah pengkajian tentang suatu negara bagian telah dilakukan dan diterbitkan. 3.

Penyelidikan lapangan pendahuluan. Pada tahap ini, beberapa pemboran dilakukan atau sumur uji dibuat untuk menghasilkan sifat umum stratifikasi, jenis tanah yang akan dijumpai, dan mungkin letak air tanah. Satu atau lebih pemboran harus dilakukan sampai ke batuan, atau strata (lapisan) yang kompeten, jika pemboran awal menunjukkan bahwa tanah sebelah atas bersifat lepas (loose) atau sangat kompresibel. Banyaknya penyelidikan ini biasanya sama dengan banyaknya penyelidikan lapangan untuk konstruksi yang kecil. Program penyelidikan yang mungkin dikerjakan harus menyertakan data lapangan dan contoh bahan yang memadai untuk menentukan rencana pondasi secara pendekatan dan mengidentifikasi prosedur pembangunan. Prosedur pembangunan (pemasangan papan turap, penguat (bracing), penjangkaran (tie back), dinding adukan (slurry wall), penggalian batu, pengeluaran air dan lain sebagainya) dapat merupakan bagian yang sangat penting dari biaya pondasi dan harus diidentifikasi seawal dan sepraktis mungkin. Pada tahap ini umumnya jumlah contoh bahan bermutu yang diperoleh terbatas dan terutama bergantung pada kekuatan dan korelasi penurunan dan kekuatan dengan menggunakan sifat-sifat indeks seperti batas cair, indeks plastisitas, dan data pengujian penetrasi bersama dengan pengujian kompresi yang tak dibatasi (unconfined

Bab 3

Penyelidikau, Pengambilan Contoh Bahan dan . ..

113

compression test) yang dilakukan pada contoh bahan yang diperoleh selama pengujian penetrasi. 4.

Penyelidikan lapangan yang terinci. Bila penyelidikan lapangan pendahuluan memastikan kemungkinan pelaksanaan proyek, program penyelidikan yang lebih terperinci harus dilakukan. Pemboran dan data pendahuluan digunakan sebagai dasar untuk menentukan pemboran tambahan, yang sifatnya harus tertentu, dan menentukan contoh bahan tambahan yang diperlukan. Perlu diperhatikan bahwa jika stratifikasi tanah relatif seragam, jarak antara pemboran yang agak teratur pada tempat-tempat yang dekat ke elemen bangunan atas yang kritis dapat dilakukan. Kadang-kadang pemboran tambahan akan diperlukan untuk mengetahui daerah tanah yang jelek, penampakan batuan, urugan dan kawasan lain yang dapat mempengaruhi perencanaan dan konstruksi pondasi. Contoh bahan tanah tambahan yang diperoleh harus memadai untuk memperbaiki perencanaan awal dan untuk setiap prosedur pembangunan yang diperlukan oleh kontraktor (pemborong) guna memasang pondasi. Ha! ini akan menghindari penawaran berlebilian (faktor ketidakpastian) untuk pekerjaan pondasi, biaya yang berlebihan, dan/atau ker~sakan pada pemilik bangunan yang berdekatan akibat kondisi tanah yang tak terduga yang dijumpai ketika penggalian dilakukan.

3-4 PEMBORAN TANAH Lubang-lubang penyelidikan ke dalam tanah dapat dibuat dengan peralatan tangan, tetapi peralatan dengan motor penggerak (mesin) lebih lazim dipakai

Peralatan Tangan Metode paling kuno untuk mendapatkan lubang pengujian adalah menggali sumur uji dengan menggunakan beliung (pick) dan singkup. Karena pertimbangan ekonomi, prosedur dewasa ini menggunakan peralatan penggalian dengan me sin seperti cangkul tarik (backhoe) untuk menggali lubang dan kemudian menggunakan peralatan tangan untuk memindahkan contoh bahim berbentuk blok atau membentuk tempat untuk pengujian lapangan. Metode ini adalah metode yang terbaik dewasa ini untuk mendapatkan contoh bahan tak terganggu atau contoh bahan untuk pengujian pada orientasi yang tidak vertikal. Untuk pekerjaan kecil, di mana gangguan contoh bahan tidak kritis, bor tangan atau bor yang bertenaga mesin (Gambar 3-1) yang dipegang oleh satu atau dua orang dapat digunakan. Lubang yang dibor dengan tangan dapat mencapai kedalaman sekita~ 35 m, walaupun untuk kedalaman yang besar misalnya, lebih besar dari 8 sampai 10 m biasanya tidak praktis. Lazimnya, kedalaman berkisar antara 2 dan 5 m, seperti pada jalan kendaraan, lapangan terbang, atau penyelidikan konstruksi kecil.

Bor yang Bertenaga Mesin Untuk banyak pemboran yang mencapai kedalaman yang lebih besar dan untuk mengumpulkan contoh bahan yang tak terganggu, satu-satunya metode yang praktis adalah menggunakan peralatan yang digerakkan oleh motor (mesin). Pemboran dengan air (wash boring) adalah istilah yang dipakai untuk menunjukkan satu di antara metode yang paling lazim untuk membuat lubang ke dalam tanah. Pembuatan lubang dimulai dengan mendorong acuan (casing) (Gambar 3-2) sampai kedalaman 2 hingga 3,5 m. Acuan adalah pipa yang menopang lubang, yang mencegah tanah agar tidak runtuh. Acuan dibersihkan dengan menggunakan mata bor pemotong yang diikatkan ke ujung bawah tangkai bor.

......

. ~<-

:s! ~

"_.. .,.1!-,_

·-.. ~

~

\."

.s

~ I:

•• ~.JIIIlllt

·:::l ~

.

"'<:

-;;;

..,

~

0

::I:

iXl

(a)

~

r

...

I:

.J...

~,, ~ " ::~'•

"-"""'

·.·. ~~~~;~ -,'f'!'~ ~? '-,. ~. . ,;·~- n-· ' -~ ,. - '-

~

,~-

.......

I:

(b)

GAMBAR3-1 Perkakas tangan untuk eksplorasi tanah, (a), (b) Bor-tanah tangan; (c)' Bor-tanah tangan bertenaga mesin bensin dengan beberapa batang berulir pada Iatar depan bersama dengan tabung contoh bertenaga tangan.

;(

·-

.....~-

•.

~

"'"'

'""

~:t 15:

~

;;p ::1

~

3

"'s:"' ::1

Sambungan selang air

f? ::1

g.

Tangkai bor

~

~------>~~r,-Fiting

§

T pencuci

/

Drum

!} ::1

- Kabel yang diulur mengelilingi drumnya dipakai memutar godam pencontoh ·,' ~--· ~

:

~

(u)

GAMBAR 3-2 (a) Skema operasi pemboran dengan air; (b) potrct opcrasi pemboran dengan air. Perhatikan beban pada bagian bawah sebelah kanan di depan untuk memajukan acuan dan untuk menentukan angka penetrasi bila mata bor pemotong diganti dengan sendok belah (The Acker Drill Company).

-V.

116

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

Air dipompa melalui tangkai bor, dan keluar pada kecepatan tinggi melalui lubang-lubang pada mata bor. Air naik di antara acuan dan tangkai bor, yang membawa partikel-partikel tanah yang tertahan, dan tumpah di puncak acuan melalui satu sambungan T ke dalam sebuah wadah; dari sini aliran disirkulasi kembali melalui tangkai bor. Lubang tersebut diperdalam dengan menaikkan, memutar, dan menjatuhkan mata bor ke dalam tanah pada dasar lubang. Tangkai bor, dan jika perlu acuan, ditambahkan ketika kedalaman pemboran diperbesar. Biasanya acuan sepanjang 6 m atau kurang diperlukan pada pemboran suatu lubang. Metode ini sangat cepat untuk menambah kedalaman lubang pada semua strata kecuali strata tanah yang sangat keras. Pemboran cuci dipakai secara luas di Amerika Selatan, Afrika dan Asia, tetapi dewasa ini sangat jarang dipakai di Amerika Utara. Pemboran putar (rotary) adalah metode untuk membuat lubang pengujian. Metode ini menggunakan rotasi mata bor, bersama dengan penerapan tekanan untuk memperdalam lubang. Pemboran putar adalah metode yang paling cepat untuk memperdalam lubang pada batuan kecuali jika batuan tersebut mengalami keretakan yang parah; akan tetapi, metode ini juga dapat digunakan untuk semua jenis tanah yang lain. Lumpur pemboran bisa digunakan pada tanah di mana dinding lubang cenderung runtuh. Lumpur pemboran biasanya adalah larutan lempung tiksotropik cair (seperti bentonit 1 ), dengan atau tanpa campuran lain, yang didesak masuk ke dalam dinding lubang oleh bor yang berputar. Proses ini memberikan kekuatan yang memadai bersama dengan tekanan hidrostatik dari suspensi lumpur (p::::: 1,1 sampai 1,2 g/cm 3 ) terhadap tanah sehingga lubang tersebut menjadi tidak runtuh. Tekanan lumpur juga cenderung menutup aliran air ke dalam lubang dari strata pendukung tembus air. Berbagai kepala bor tersedia, seperti kepala bor tanah (grinding head) untuk tanah dan batuan, dan mata bor teras (coring bit) untuk mengambil teras (inti) batuan, dan juga dari trotoir be ton dan asp al. Bor jenjang menerus (continous flight auger) mungkin merupakan metode penyelidikan tanah yang paling populer dewasa ini (Gambar 3-3). J enjang terse but bekerja sebagai alat angkut sekrup untuk membawa tanah ke permukaan. Metode tersebut dapat dipakai pada semua tanah, walaupun pada pasir jenuh dengan tekanan hidrostatis sebesar beberapa kaki {ft), pasir cenderung mengalir ke penampang bor (auger) sehingga pencucian diperlukan sebelum pengambilan contoh bahan. Pemboran sampai hampir 100 m dapat dilakukan dengan alat ini, bergantung pada alat pendorong, tanah, dan ukuran bor. Bor (auger) bisa berupa tangkai berongga atau pejal, dengan jenis tangkai berongga pada umumnya lebih disukai karena pengujian penetrasi atau pengambilan contoh bahan dengan tabung dapat dilakukan melalui tangkai terse but. Pemboran tidak harus dijaga ( diberi "casing") bila bor jenjang menerus digunakan karena beberapa alasan dan hal ini jelas merupakan keuntungan ekonomi dibanding dengan metode pemboran yang lain. Bor jenjang menerus tersedia dalam ukuran penampang 3 sampai 5 kaki dan dalam pelbagai diameter termasuk yang beriku t ( dalam inci): Tangkai pejal

2i

OD

67

Tangkai berongga ID X OD

Jl4 83

4 102

2!/6!

2~/7

64/160

70/180

3/8 75/205

3t/9 90/230

51.2 140

6 152

7 180

m

4/10 100/250

5/10 127/250

6/12 152/305

m

mm

mm

Pemeriksaan daftar diameter bor ini menunjukkan bahwa diameter tabung yang bisa dipakai sangat banyak. Contoh bahan tabung pada umumnya dibatasi sampai diameter

1

Suatu merk dagang untuk lempung yang mengandung banyak minerallempung montmorilonit.

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan . ..

117

GAMBAR 3-3 Pemboran putar dengan menggunakan bor jenjang menerus.

sekitar I 00 mm untuk mendapatkan keseimbangan yang paling baik antara kualitas contoh bahan dan biaya pemboran lubang. Diameter lubang yang sesungguhnya akan sekitar 12 mm lebih besar daripada ukuran bor. Dalam praktek, kepala pemotong (cutting head) diikatkan pada jenjang bor, dan dengan atau tanpa baji kepala (head plug) bergantung pada tanah, dan lubang diperdalam. Pada kedalaman yang diinginkan baji (plug) diangkat atau dicopot Qika digunakan) dan pengujian penetrasi dilakukan dan/atau contoh bahan tabung diperoleh. Jika baji tidak digunakan, maka potongan tanah mungkin berakumulasi pada alas harus diangkat dari alas supaya pengujian dapat dilakukan atau contoh bahan diperoleh dari tanah tak terganggu. Kita harus berhati-hati dalam mengangkat baji di bawah muka air tanah, karena perbedaan tinggi muka air di dalam dan di luar tabung dapat menimbulkan kondisi hidup (quick) pada dasar tanah di bawah lubang yang bersifat sementara sampai permukaan

r

Analisis dan Desain Pondasi Jilid I

118

air stabil. Jenjang bor ditambahkan sesuai dengan yang diperlukan dart lubang diperdalam sampai sua tu kedalaman yang dianggap memadai untuk maksud penyelidikan. Pemboran tumbuk (percussion boring) merupakan metode lain untuk membuat lubang. Pada metode ini, bor diangkat, diputar sedikit, dan dijatuhkan ke dasar lubang. Air disirkulasikan untuk membawa potongan-potongan tanah ke permukaan tanah; acuan dan juga pomp a untuk mensirkulasikan air diperlukan.

3-5 PENGAMBILAN CONTOH BAHAN TANAH Sifat teknik terpenting yang diperlukan untuk perencanaan pondasi adalah kekuatan, kompresibilitas dan permeabilitas. Sifat ini untuk tanah kohesif dapat ditaksir dengan baik melalui pengujian laboratorium pada contoh bahan tak terganggu yang dapat diperoleh dengan tidak terlalu sukar. Kita hampir tidak mungkin mendapatkan contoh bahan tanah yang betul-betul tak terganggu; jadi dalam praktek istilah "tak terganggu" menunjukkan contoh bahan yang diambil dengan hati-hati untuk memperkecil gangguan atau pengaruh perubahan bentuk. Dalam pengertian ini, kualitas contoh bahan "tak terganggu" sangat bervariasi antara satu laboratorium dengan laboratorium tanah lainnya. Ringkasan berikut menunjukkan beberapa faktor yang membuat contoh bahan tak terganggu sukar didapatkan:

1.

Contoh bahan selalu tidak dibebani tekanan pembatas (confining pressure) di tempat, dengan ekspansi yang tak diketahui. Pemuaian lateral terjadi pada dinding lobang-bor sehingga uji-uji langsung-di-tempat yang memakai diameter lobang sebagai acuan itu "terganggu" oleh jumlah yang takdiketahui. Inilah sebabnya uji lapangan K 0 itu demikian sulitnya.

2.

Contoh bahan yang dikumpulkan dari tempat yang lain kecuali dari sumur uji terganggu oleh perpindahan volume tabung, atau alat pengumpullain, yang mempunyai volume tertentu sehingga menyebabkan perpindahan butiran bila di dorong atau digerakkan masuk ke dalam tanah. Adanya kerikil akan memperbesar gangguan contoh bahan.

3.

Gesekan contoh bahan pada sisi-sisi alat pengumpul cenderung menekan contoh bahan selama pengambilan. Kebanyakan tabung contoh ditempa dingin (swaged) (atau seharusnya demikian), sehingga sisi pemotongnya agak lebih kecil daripada diameter dalam tabungnya untuk mengurangi gesekan samping.

4.

Perubahan-perubahan yang takdiketahui pada kadar air tergantung kepada cara pengambilan contoh dan ada atau tak-adanya air dalam tanah atau lobang-bor.

5.

Kehilangan tekanan hidrostatik bisa menyebabkan terbentuknya rongga-rongga gelembung gas dalam contoh bahan.

6.

Penanganan dan pengangkutan contoh bahan dari suatu tempat ke laboratorium dan pemindahan contoh bahan dari alat pengambil contoh bahan ke alat penguji.

7.

Kualitas dan sikap tukang bor, ahli teknik laboratorium dan insinyur pengawas.

8.

Lingkungan kerja. Pada hari yang sangat panas atau sangat dingin contoh bahan dapat menjadi kering atau membeku jika tidak dilindungi di tempat. Sikap pekerja bisa memburuk pada suhu yang ekstrim.

Pengambilan Contoh Bahan Tanah Tak Berkohesi Kita ·jauh lebih sukar mendapatkan contoh bahan "tak terganggu" dari bahan tak berkohesi untuk pengujian kekuatan. Kadang-kadang contoh bahan yang kualitasnya agak

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

119 Penghisap

(a)

(b)

(c)

GAMBAR 3-4 Alat pengambil contoh bahan yang khusus, (a) Pengambil contoh bahan pompa pasir yang menggunakan aksi pemompa untuk mendapatkan contoh bahan; (b) pengambil contoh bahan celah spiral (spiral-slot); (c) pengambil contoh bahan dengan celah yang paralel. Kedua (b) dan (c) mendapatkan contoh bahan dengan memutar contoh bahan.

baik dapat diperoleh dengan menggunakan pengambil contoh bahan dengan pengisap yang berdinding tipis pada pasir berbutir sedang sampai halus. Pada bahan berkerikil dan pada semua bahan yang padat, contoh bahan dengan gangguan minimal sangat sukar diperoleh. Dilatasi (pemuaian) terjadi pada pasir padat sebagai kombinasi dari pemindahan volume alat pengambil contoh dan kerikil yang tertangkap pada tepi pemotong sehingga memberikan volume semu yang lebih besar. Beberapa usaha telah dilakukan untuk memperoleh bahan tak berkohesi dengan membekukan daerah disekitar contoh bahan (tetapi bukan contoh bahannya sendiri), atau dengan menyuntikkan aspal yang kemudian dikeluarkan dari contoh bahan tersebut, tetapi pengambil contoo bahan pengisap yang berdinding tipis lebih lazim dipakai untuk mendapatkan contoh bahan "tak terganggu". Sebuah pengamatan tentang cara-cara pembekuan dan analisis ataS- suatu upaya yang baru-baru ini telah dilaksanakan telah diberikan oleh Singh dan kawan-kawan ( 1982). Sebuah galian-uji dapat dipakai untuk mengambil contoh tent.ang mutu, tetapi banyaknya kerja-tangan akan menyulitkan untuk dapat membenarkan pengeluaran biaya yang mahal. Alat-alat yang diperlihatkan pada Gambar 3-4 dapat dipakai untuk mengambil contoh terganggu, untuk melakukan klasiflkasi visual, untuk analisis saringan dan uji kimiawi tentang suatu pemboran. Penggunaan contoh bahan tak berkohesi "tak terganggu" yang utama adalah mendapatkan berat satuan atau kerapatan relatif. Berat tanah dalam volumepengambil contoh bahan yang diketahui memungkinkan penentuan berat satuan yang logis, walaupun jika contoh bahan terganggu akibat pemindahan dari tempat asalnya ke laboratorium. Usaha pemindahan contoh bahan tak berkohesi dari tabung ke mesin penguji untuk penentuan kekuatan mungkin tidak akan berhasil dengan baik. Contoh bahan yang dibangun kembali dalam laboratorium ke berat satuan di tempat akan mengalami kekurangan sementasi dan anisotropi alami yang mana merupakan faktor penting dalam penaksiran kekuatan

120

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

dan permeabilitas. Beberapa laboratorium berpendapat bahwa contoh bahan anisotropik dapat dibangun untuk mendekati keadaan di tempat dan bahwa contoh bahan dapat "ditentukan umurnya" untuk memulihkan kembali sementasi alami. Walaupun dengan menganggap hal ini dapat dikerjakan, hanya sejumlah kecil proyek dapat membenarkan pengeluaran biaya untuk memperoleh pertambahan tingkat kehandalan yang kecil. Karena kita hampir tak mungkin memperoleh contoh bahan "tak terganggu" dari deposit tak berkohesi, maka taksiran kerapatan, kekuatan dan kompresibilitas biasanya dapat ditaksir dari uji penetrasi atau metode-metode lain di lapangan. Permeabilitasnya dapat ditaksir dari uji pemompaan sumur, atau secara pendekatan menimba oemboran dan dengan mengamati waktu yang diperlukan permukaan air untuk naik sejumlah tertentu.

Pengambilan Contoh Bahan Terganggu Contoh bahan terganggu memadai untuk menentukan letak galian untuk dipakai sebagai penimbun yang sesuai di mana karakteristik pemadatan dan pengujian indeks untuk klasifikasi biasanya mencukupi. Pada kasus ini, bor yang berdiameter lebih besar (biasanya hanya kedalaman yang dangkal) bisa digunakan agar contoh tanah yang banyak bisa didapatkan untuk pengujian pemadatan, analisa ayakan, dan batas-batas Atterberg di laboratorium. Dengan mengetahui kesukaran-kesukaran yang disebutkan di atas dan pengeluaran biaya yang diperlukan untuk mendapatkan contoh bahan tak terganggu, kebanyakan proyek pondasi umumnya memanfaatkan pengujian penetrasi dan pengambilan contoh bahan terganggu untuk mendapatkan taksiran mengenai kondisi tanah. Pengujian penetrasi standar pada Bab 3-7 paling lazim digunakan, karena contoh bahan terganggu diperoleh, tetapi jenis lain, khususnya kerucut (konus/sondir) banyak juga digunakan. Alat yang disebut belakangan ini tidak menghasilkan contoh bahan tanah. Gambar 3-5 memperlihatkan sendok pengambil contoh bahan (sampling spoon) (juga dinamakan sendok belah) yang lazim dipakai. Sendok belah terdiri dari sepatu pendorong, agar lebih awet dipakai untuk menembus tanah, dan silinder. Silinder tersebut terdiri dari sepotong belahan tabung (senduk belah) dalam arah panjang dengan kopling pada ujung bagian atas untuk menghubungkan tangkai bor ke permukaan. Tabung dalam (Iihat Gambar 3-Sc) digunakan bila contoh bahan lumpur dan pasir akan diambil. Dalam pengujian, pengambil contoh bahan didorong ke dalam tanah sejarak yang diukur, dengan pencatatan jumlah pukulan. Pengambil contoh bahan kemudian dipuntir sedikit untuk menggeser tanah di dasar tabung dan ditarik kembali. Sepatu dan kopling dilepaskan dan kedua bagian silinder dibuka untuk mendapatkan contoh bahan. Pengujian kompresi qu yang tak dibatas di tempat dilakukan secara rutin pada setiap contoh bahan kohesif yang diperoleh. Ketebalan dinding sepatu yang didorong Gambar 3-Sb menunjukkan bahwa setiap contoh bahan yang diperoleh dengan alat ini cenderung sangat terganggu. Contoh bahan dari tanah pada silinder pengambil contoh disimpan dalam bejana ~ontoh bahan dan dibawa ke laboratorium untuk pemeriksaan dan klasifikasi. Teknisi :apangan menandai tutup bejana tersebut dengan nomor pekerjaan dan nomor pemboran, :.;.edalaman contoh bahan, dan jumlah pukulan penetrasi. Contoh bahan dalam bejana ini biasanya cukup besar untuk memberikan bahan yang memadai guna pengujian batas-batas Atterberg dan kadar air alam. Dalam praktek sifat-sifat indeks ini yang digunakan dengan tabel dan nomogram korelasi, bersama dengan qu, memadai untuk pemilihan jenis pondasi, memperkirakan daya dukung yang diijinkan, dan membuat semacam taksiran penurunan yang mungkin terjadi. Hal ini khususnya benar jika tanah kenyal (stiff), di atas muka air tanah, atau terkonsolidasi le bih (over consolidated) dan retak, di mana sukar untuk contoh bahan yang utuh untuk pengujian

~

~~tc:::::c:I---~J

""

~ "'5:

G

1~~

25-50 mm

<::>'

~

Bervariasi - biasanya 24 in (61 0 mm).

A -masukkan ka1au dipakai B-pe1apis, bila dipakai C-katup periksa bala (memberikan sedatan pada cantah) D-kapling batang pencantah-kepada-bar E-batang bar (A atau Aw) F-sepatu penggerak G-1ubang angin (vent) (dipakai dengan C)

Batang-batang bar: A: li x 1! (41,3 x 28,6 mm) AW: 1~ x (44,4 x 31,8 mm)

tt

3,7 lb/ft 4,2lb/ft

Sepatu keranjang, jari-jari fleksibel dibuka untuk memasukkan pasir dan kemudian ditutup ketika tabung ditarik.

_§

?

'I§

3

<::>'

~

~

::s

c::s-

(a) Pencantah laras belah yang baku

l I-

Pasir L::,. S.-10 D. Lempung L::,. 10 15 D.

nG]

jo:

I •

B

mJ1It:9

•

~::s ~ ::s

Penahan contoh bahan pegas

A-katup periksa bala untuk menahan cantah dalam tabung pada waktu pencabutan B-kapling batang pipa-ke-bar C-batang bar D{ -Di Rasia kelanggaran-intern Di D 0 yang lazim: 2, 2i, 3, 3i in. (b)

Pencantah tabung berdinding tip is

GAMBAR3-5 Peralatan yang umum dipakai untuk pengujian langsung-di-tempat dan untuk pengambilan cantoh. Untuk rincian tentang laras belah dan pipa berdinding tipis, lihatlah ASTM D 1586 dan D 1587.

Penahan contoh bahan katup perangkap yang digunakan untuk mengambillumpur dan contoh bahan berair. (c) Sisipan pencontoh 1aras belah

-N

122

Analisis don Desain Pondasi Jilid 1

kompresi. Angka penetrasi (ukuran dari daya tahan) biasanya cukup untuk menaksir kekuatan dan penurunan pada tanah tak berkohesi. Bila konsultan geoteknik telah cukup berpengalaman untuk membuat basis data yang logis, maka perkiraan kekuatan/penurunan yang dilakukan dengan cara ini memadai untuk kira-kira 85 sampai 90 persen dari pekerjaan pondasi. Sisa yang 10 sampai 15 persen dari pekerjaan tersebutlah yang menyebabkan asuransi geoteknik menjadi yang paling tinggi di antara konsultan-konsultan dan yang mengl!ras seluruh keahlian insinyur. Dengan mengetahui kesukaran untuk mendapatkan contoh bahan berkualitas dan untuk memulihkan tanah ke kondisi K 0 guna pengujian laboratorium, pengujian di tempat yang diterangkan dalam bagian selanjutnya dapat digunakan. Hal ini khususnya benar untuk konstruksi yang penting, yang didirikan pada pasir yang halus sampai sedang dan di mana terdapat tanah kohesif yang sangat lunak dan/atau tanah organik. Lapisan yang tipis pun dari tanah yang disebut belakangan bisa menimbulkan masalah yang besar. Dalam segala hal, kecuali jika strata bawah yang kompeten bukup dekat untuk memutuskan alternatif pondasi dengan segera, pengujian dari (atau pada) tanah yang jelek ini harus dilakukan. Ketika pemboran lapangan berlangsung dan lapisan-lapisan lunak ditemukan pada daerah yang dapat mempengaruhi pemilihan/perencanaan pondasi, contoh bahan tak terganggu biasanya diambil agar pengujian konsolidasi dan pengujian laboratorium yang lebih teliti dapat dilakukan. Jika tanah terlalu lunak dan pengalaman menunjukkan bahwa pengujian di temp at harus dilakukan ( dan peralatan yang diperlukan tersedia), m aka hanya sedikit contoh bahan tabung "tak terganggu" untuk pengujian konsolidasi harus diambil. Sebagai kaidah umum, contoh bahan tabung untuk pengujian konsolidasi setidaktidaknya harus 12 mm le bih besar daripada cincin konsolidasi; dalam praktek, contoh bahan dari tabung berukuran 76 mm seringkali dikumpulkan untuk digunakan pada alat pengukur konsolidasi yang berdiameter 64 mm (272 inci). Kadang-kadang contoh bahan dari tabung yang berukuran 50 mm digunakan dengan alat pengukur konsolidasi yang berdiameter 48 mm (1 ,87 5 inci), tetapi kebiasaan ini tidak dianjurkan. Contoh bahan tabung yang lebih besar dari 76 mm bisa diperoleh tetapi jika jauh lebih besar dari 100 mm maka biayanya menjadi lebih mahal karena usaha pemboran tabung tambahan. Khususnya untuk pipa-pipa baja antikarat guna pengendalian karat 2 .

Pengambilan Contoh Bahan Tak T erganggu Pengambilan contoh bahan "tak terganggu" pada tanah kohesif dilakukan dengan mengganti senduk belah pada tangkai bor dengan tabung kuningan atau baja tanpa sambungan berdinding tipis khusus (16 sampai 20 jalur antara/gage) atau tabung baja yang didorong, tetapi kadang-kadang dipancang panjang tabung ke dalam tanah. Tabung tersebut diputar sedikit, atau sebuah alat pemotong khusus diikatkan, untuk memotong contoh bahan. Gesekan menahan contoh bahan dalam tabung ketika contoh bahan tersebut ditarik; akan tetapi, penahanan contoh bahan dalam tabung dapat juga dilakukan dengan pengaturan klep atau pengisap khusus (Gambar 3-6) yang memanfaatkan selisih tekanan (atau tekanan penghisap). Pengambil contoh bahan khusus yang disebut pengambil contoh kertas logam (foil sampler) (Gambar 3-Q?) dikembangkan di Swedia [lihat Hvorslev (I 949, hal. 269), Kjellman (1948)] untuk mengatasi dua kekurangan utama dari tabung contoh bahan biasa dan

2

Pipa-pipa baja biasanya cepat berkarat yang menyebabkan banyak kesulitan dalam pengekstrusian contoh. ASTM D 1589 mewajibkan suatu lapis pelindung-dalam kalau contohnya harus disimpan se lama lebih dari 72 jam.

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

123

rantai yang ringan

Ujung pelopor

an Pelampau

dan baji untuk mengencangkan lembaran baja

Kamar kertas logam Cincin pemegang Kertas Jogam baja

(a)

Pengambilan contoh bahan

Sepatu dan tepi pemotong

Tangkai bar

Penghisap atas

Tabung contoh bahan berdinding tipis

Permulaan operasi

(c)

Penghisap atas maju seluruhnya dan tabung contoh bahan dapat diperoleh.

GAMBAR 3-6 Pengambil contoh bahan pengisap yang umum. (a) Pengambil contoh bahan pengisap stasioner untuk memperoleh contoh bahan tanah kohesif "tak terganggu". Pengisap tetap stasioner pada tanah dan tabung didorong ke dalam tanah; kemudian pengisap dijepit dan contoh bahan didapatkan. (b) Pengambil contoh bahan kertas logam Swedia. (c) Pengambil contoh bahan pengisap Osterberg [Hvorslev (1949) ].

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

124

pengambil contoh bahan pengisap. Kekurangan-kekurangan ini adalah panjang contoh bahan yang pendek dan gesekan keliling antara dinding dan tanah ketika tanah dipaksa masuk ke dalam pengambil con toh. Gesekan sekeliling perlu dikurangi dengan menggunakan tabung pengambil contoh bahan pendek. Jika kita menjumpai tanah yang diduga akan menimbulkan masalah khusus, maka kita mungkin perlu mengambil contoh bahan menerus. Hal ini tidak praktis dengan pengambil contoh kertas logam yang panjang maksimumnya, katakan I m, karena tangkai bor ditarik terus-menerus untuk mengikatkan tabung yang baru. Pengambil contoh kertas logam merupakan alat yang bisa memperoleh contoh bahan dari 10 sampai 20 m dengan efek gesekan yang minimal. Pembaca yang tertarik pacta alat ini bisa melihat referensi yang dikutip untuk perincian yang lebih lanjut, tetapi pada pokoknya pengambil contoh bahan tersebut dioperasikan dengan meletakannya mula-mula pacta dasar lubang bor. Selanjutnya pengambil contoh bahan tersebut didorong ke dalam tanah; ketika contoh bahan memasuki tabung, contoh bahan akan dikelilingi oleh 16 lembar kertas logam (lajur logam tipis yang lebarnya kira-kira 13 mm dan tebalnya 1,5 sampai 1,0 mm) yang mengangkut contoh bahan ke atas tabung. Gesekan antara tanah dan kertas logam mengakibatkan pengurangan tegangan tekan pacta contoh bahan sewaktu panjang contoh bahan yang diperoleh bertambah di dalam tabung. Ada kalanya dipakai pelapis yang hanya berbentuk pipa berdinding tipis dan dipasang pacta bagian dalam laras pencontoh. Contohnya dikumpulkan, bagian-luar larasnya dibuka dan pelapis yang menahan contoh terse but dikeluarkan. Walaupun gangguan contoh bahan bergantung pacta faktor-faktor seperti kecepatan penembusan, apakah gaya pemotong didapatkan dengan pendorongan atau penumbukan, dan adanya kerikil tetapi gangguan contoh bahan juga bergantung pacta perbandingan volume perpindahan tanah terhadap volume contoh bahan yang dikumpulkan, yang dinya takan se bagai perbandingan luas A,:

A,= di mana

vzDz 0 2

D;

'

X

100

(3-1)

diameter luar dari tabung diameter dalam dari tepi pemotong

Tabung contoh bahan yang direncanakan dengan baik mempunyai perbandingan luas yang kurang dari sekitar 10 persen [tabung berdinding tipis 2 inci yang ban yak digunakan mempunyaiA, sekitar 13 persen seperti yang dihitung dalam Contoh 3-1]. Istilah lain yang digunakan dalam memperkirakan derajat gangguan dari contoh bahan kohesif atau contoh bahan berteras batuan adalahperbandingan perolehan (recovery ratio) L,:

L,

=

panjang sebenarnya dari contoh yang diperoleh panjang teoretis dari contoh yang diperoleh

(3-2)

Perbandingan perolehan sebesar 1 (panjang contoh bahan yang diperoleh = panjang pengambil contoh bahan yang dimasukkan ke dalam stratum) menunjukkan bahwa, secara teoretis contoh bahan tidak mengalami tekanan karena gesekan pacta tabung. Perbandingan perolehan yang lebih besar dari 1,0 menunjukkan bahwa contoh bahan menjadi lepas karena tata-letak batuan, akar-akar, penghilangan beban semula atau faktor lainnya. Akan tetapi, dalam analisa akhir, penilaian teknik hams diterapkan untuk mengekstrapolasikan hasil-hasil pengujian pacta contoh badan "tak terganggu" untuk menaksir perilaku di lapangan.

Bab 3

Penyelidikan, Pengambikm Contoh Bahan dan . ..

125

Contoh 3-1 Berapakah perbandingan luas dari tabung dinding tipis setebal 2 inci? Pemecahan. Dengan menggunakan dimensi nominal dari katalog pabrik, kita dapatkan

t

OD = 2 in dan ID = 1 inci (ID tabung yang sesungguhnya sedikit 1ebih besar dari ID tepi pemotong untuk mengurangi gesekan keliling pada contoh bahan ketika tabung didorong ke dalam tanah). Masukkan langsung ke dalam Persamaan (3-1) dengan memberikan A,=

D2 o

D2

-

2

Di

'

x 100 =

22

-

1 875 2 '

I ,875 2

x 100 = 13,6 persen.

IIII 3-6 PENGAMJ3ILAN CONTOH BAHAN DI DASAR LAUT Perkembangan dewasa ini pada konstruksi le pas pantai (offshore construction), terutama untuk menemukan sumber energi dan juga untuk tujuan lain, menimbulkan permintaan untuk mendapatkan contoh bahan di bawah air. Jelaslah bahwa pengambilan contoh di bawah !aut akan jauh lebih sukar daripada pengambilan contoh di darat. Cara yang sekarang adalah sedemikian rupa hingga hampir semua yang dapat kita peroleh secara meyakinkan hanyalah dengan metode di darat (onshore) yang konvensional (seperti pemancangan tiang atau perencanaan pondasi telapak) untuk membuat perencanaan pondasi. Biasanya tiang diipancang ke penolakan (refusal), atau daya dukung dianggap kecil nilainya. Bila basis data perencanaan bertambah baik, metode perencanaan yagg lebih rasional akan bisa digunakan. Ada beberapa metode untuk mengambil contoh tanah dari dasar lautan yang hendak diteliti; salah satu di antara metoda yang paling populer ialah menggunakan pemboran konvensional yang diletakkan pada perahu atau tongkang yang khusus diubah bentuknya untuk maksud tersebut dan membor melalui acuan (casing) yang membentang ke dasar lautan. Metode ini telah banyak digunakan di teluk Meksiko dan sepanjang perairan yang lebih dangkal pada tepi daratan pantat Atlantik dan PasifJ.k. Pengujian penetrasi, balingbaling (vane), alat pengukur tekanan dapat dilakukan dalam pemboran. Pada perairan yang lebih dalam, metode lainnya digunakan, termasuk kapal sejenis kapal selam dan peralatan sejenis proyektil yang diturunkan ke dalam lautan. Mekanisrne servo yang dikontrol dari permukaan air dapat digunakan untuk mendorong tabung contoh ke dalam tanah dengan menggunakan berat kapal atau alat untuk reaksi. Alat proyektil bisa mengandung gas atau bahan peledak untuk mendorong tabung contoh ke dalam tanah, juga dengan menggunakan berat alat total sebagai reaksi. Metode yang paling memberi harapan untuk perairan yang dalam adalah membuat hubungan antara sampan dan dasar lautan dengan menggunakan acuan yang mempunyai sambungan fleksibel untuk membiaskan aksi gelombang. Sebuah tabung contoh dengan beban pendorong yang diikat pada tabung diturunkan dengan kabel melalui acuan ke dasar lautan. Ketika tabung contoh bahan berada di atas tanah, beban pendorong diangkat ke atas tangkai pemandu (yang diikatkan ke puncak pengambil contoh bahan) sejarak 1 sampai 2 m dan dijatuhkan. Pada dasarnya met ode ini termasuk jenis penetrasi dan juga sebagai cara mendapatkan contoh bahan tanah. Dinding tabung relatif tipis sehingga kualitas contoh bahan dari dalam tabung tidak terlalu diperburuk. Pengambilan contoh bahan menerus dapat dilakukan dengan penambahan kedalaman sebesar 0,6 m pada laju kecepatan yang agak cepat; cara ini sangat menguntungkan karena menarik contoh bahan ke permukaan dengan menggulung kabel dan bukan dengan menarik kembali sebatang tangkai bor. Kal;>el terse but dapat menghemat waktu yang sangat banyak pada kedalaman air sehesar 100 sampai 1000 m. Kerugian utama metode ini ialah kesulitan mengetahui

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

126

saat tepi pemotongan tabung bertemu dengan tanah. Walaupun metode elektronik dapat dengan agak tepat menentukan letak dasar lautan, namun perpanjangan kabel (PL/AE) akibat gabungan dari beban yang digantung dan pergerakan acuan yang diinduksi oleh gelombang sangat menyukarkan penentuan saat tabung tersebut berada di atas tanah. Jika ini tidak diketahui, maka tak ada cara yang dapat diandalkan untuk menentukan nilai banding perolehan (dan kualitas contoh bahan). Persoalan lain yang agak berat pada perairan yang dalam adalah hilangnya tekanan hidrostatik yang dapat mengakibatkan pengembangan contoh bahan sekitar 0,1 persen pada perairan yang lebih dalam. Hal ini akan menurunkan kualitas contoh bahan dalam tingkat yang tak diketahui. Pengaruh yang lebih besar mungkin adalah hilangnya sejumlah besar tekanan hidrostatik memperbesar kecenderungan pembentukan gelembung gas yang menimbulkan rongga-rongga dalam contoh bahan. Sampai saat ini, besamya pengaruh perubahan konsentrasi garam pada contoh bahan yang diperoleh dari perairan yang sangat dalam masih belum diketahui. Akhirnya kita mungkin memperhatikan bahwa walaupun contoh bahan yang diisolasi dari lingkungan permukaan mungkin diperoleh dari perairan yang sangat dalam, namun contoh bahan tersebut mempunyai potensi untuk meledak karena tekanan internal yartg ada sangat tinggi dan contoh harus ditangani dengan sangat hati-hati. Sejumlah metode pengambilan contoh bahan di bawah lautan dijabarkan dalam ASTM (1971) dan pada sebagian referensi yang dikutip oleh Focht dan Kraft (1977), yang mungkin in gin dipelajari oleh pem baca yang tertarik. Olsen dan kawan-kawan ( 1986) menjabarkan pengambilan contoh di bawah lautan secara terinci dan menjalankan program pengujian dalam tahun 1979-1980.

3-7 UJI PENETRASI STANDAR (SPT) Uji penetrasi standar yang dikembangkan pada tahun 1927, dewasa ini merupakan sarana paling populer dan paling ekonomis untuk mendapatkan informasi dari lapisan bawahpermukaan (tanah). Diperkirakan bahwa antara 85 sampai 90 persen dari rancang pondasi konvensional di Amerika Utara dan Amerika Selatan dibuat dengan SPT. Pengujian ini secara luas juga dipakai di daerah geografis lain. Cara ini telah dibakukan sebagai ASTM D 1586 sejak tahun 1958 dengan revisi-revisi secara berkala sampai sekarang. Pengujiannya terdiri dari: 1.

2. 3.

Pemancangan alat pengambil contoh bahan silinder be1ah standar yang dimensinya diperlihatkan pada Gambar 3-5 sejak 460 mm ( 18 inci) ke da1am tanah di dasar lubang bor. Perhitungan banyaknya pukulan untuk memasukkan tabung sejarak 305 mm (12 inci) yang terakhir untuk mendapatkan bilangan N. Dengan menggunakan massa pendorong (atau palu) sebesar 63,5 kg (140 lb) yangjatuh "bebas" dari ketinggian 760 mm (30 inci). Berapa konfigurasi palu diperlihatkan pada Gambar 3-7.

Batang bor yang terpajang itu diberi acuan dengan tiga buah tanda kapur yang berjarak-selang 150 mm, dan batang pemandunya (guide) (lihat Gambar 3-7) ditandai pada jarak 762 mm (untuk godam tangan). Susunan peralatan itu kemudian dipasang di atas tanah ke dalam lobang-bor (setelah membersihkannya dari serpih-serpih lepas). Kemudian pencontohnya didorong sejauh 150 mm untuk mendudukannya pada tanah yang takterganggu dan hitungan pukulannya juga dicatat (kecuali bila bobot peralatan tersebut membenamkan pencontohnya sehingga tak ada N yang dapat dihitung). Hitungan puku1an untuk setiap dua pertambahan 150 mm berikutnya dipakai sebagai hitungan penetrasi

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan . ..

127

iw 63,5 kg

=

'0

s"'= Q.,

b[)

fJ= IXl

Paron atau kepala drive

(a) Godam ''be ban jarum" (pinweight) (c) Godam donat a tau godam

jenis lama

lubang-pusat (b

Godam pengaman

GAMBAR 3-7 Diagram bagan tentang tiga jenis godam yan,g lazim dipakai. Godam (b) dipakai sekitar 60 persen; (a) dan (c) dipakai masing-masing 20 persen di AS. Godam (c) umumnya dipakai di luar AS. Perhatikan bahwa pemakai harus berhati-hati dengan (b) dan (c) agar tak menyentuh pembatas dan "mencabut" pencontoh dari dalam tanah. X ditandai dengan cat atau kapur guna pengendalian secara visual pada waktu godam diangkat oleh kabel yang diulur dari drumnya (pengambil day a= PTO).

kecuali bila pertambahan yang terakhir tak ctapat ctiselesaikan - baik karena menghactapi batuan atau bila hitungan pukulan untuk 305 mm yang terakhir dihitung ctan ctipakai sebagaiN Pengujian SPT sampai sekitar tahun 196 7 (menu rut ASTM) hanya memerlukan agar pencontoh terse but terpasang ctan kemuctian ctictorong 305 mm. Cara ini ctapat mengurangi hitungan N sampai hampir 50 persen karena penctuctukan 150 mm pertama yang ctiperlukan itu menghasilkan banyak sekali tahanan gesekan pacta pencontoh untuk 305 mm berikutnya. Sangat ctisesalkan bahwa banyak korelasi SPT yang berlaku sekarang masih berctasarkan pacta nilai N ctari prosectur yang lebih ctini itu. Buku catatan (log) pemboran menunjukkan "penolakan" ctan pengujian ctihentikan bila:

1. 2. 3.

diperlukan 50 kali pukulan untuk setiap pertambahan 150 mm. telah cticapai 100 kali pukulan. 10 pukulan berturut tictak menunjukkan kemajuan.

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

128

Buku catatan pemboran dapat menunjukkan suatu rasio sebagai 70/100 atau 50/100 yang menunjukkan bahwa 70 (atau 50) kali pukulan menghasilkan penetrasi sebesar 100 mm ( 4 in) tetapi hal ini bukan sua tu persyaratan ASTM. Pada waktu hitungan pukulan berjumlah banyak, maka akan menyebabkan keausan berlebihan atas peralatan maupun jarak hasil pemborannya menjadi sangat berkurang. Pembakuan penolakan pada hitungan 100 kali pukulan memungkinkan kepada se mu a organisasi pemboran untuk menstandarkan biaya, sehingga hitungan pukulan yang lebih banyak dapat disusul dengan negosiasi ten tang biaya/kedalaman pemboran yang lebih tinggi atau memerlukan suatu jenis operasi pen terasan tertentu. Sebelum - dan sesudah - standardisasi ASTM, sudah secara teratur tampak bahwa nilai-nilai N pada lubang pemboran yang berdekatan tidaklah mungkin direproduksi. Karena luasnya pemakaian SPT, m aka masalah ini telah mendapat perhatian yang ban yak mula-mula oleh Gibbs dan Holtz (1957) yang menganggap bahwa tekanan kolom-tanahpenutup dan panjangnya batang bor merupakan penyebab utama ketakmampuan membuat reproduksi. Se lain itu, tak ban yak yang dilakukan sampai de Mello (1971) menyajikan literatur survai yang luas/lengkap yang mengawali suatu pemusatan atas energi pendorong [Schmertmann (1975)]. Ketidakcocokan dapat disebabkan oleh hal-hal seperti pemakaian sepatu pendorong yang bengkok/aus, pendorongan batu (biasanya terdeteksi oleh seorang pakar bor yang berpengalaman), dan membiarkan terjadinya kondisi merapung (quick) pada dasar lubangbor, karena pencabutan bor-tanah, atau sumbat mata-bor (bit plug) yang terlalu cepat, atau karena perbedaan (diferensial) maka air antara MAT dan muka air dalam lubang (atau tangkai suatu bor-tanah yang bolong). Hal terakhir ini dapat dicegah dengan memperhatikan pakem-pakem/standar ASTM. Kedudukan sepatu pendorong dapat dipastikan dengan pemeriksaan teratur dan pemeriksaan khusus setelah pendorongan/pemukulan yang keras. Hal ini menyisakan energi hasil-masukan (input) pendorong dan pemborosan daya di sekitar pencontoh itu ke dalam tanah di sekitarnya sebagai faktor-faktor utama untuk nilai N yang rentangannya luas. Seharusnya sudah jelas bahwa hitungan pukulan itu terkait langsung kepada daya pendorong yang secara teori dihitung sebagai berikut:

1 2 1w 2 E· =-mv =--v to 2 2 g V=

(2gh)ll2

(a)

(b)

dan dengan menggantikan Persamaan (b) ke dalam Persamaan(a) m aka kit a peroleh JW

Ein

= lg(2gh) = Wh

(c)

di mana W = bobot atau massa godam dan h = tinggi jarak jatuh. Untuk godam baku seberat 63,5 kg dan h = 762 mm (30 in), hal ini memberikan energi dorong hasil-masukan teoretis sebesar

Ew

= 63,5

X

9,807 X 0,762

=

474,5 (.dikatakan 475) J

= 3501b·ft.

Pengukuran energi menunjukkan bahwa hasil-masukan energi dorong Eq kepada pencontohnya ternyata menghasilkan penetrasi yang menurut Kovacs dan Salomone

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

129

(I 982) berkisar antara 30 sampai 80 persen, dan menurut Riggs dan kawan-kawan (1983) dari 70 sampai 100 persen. Tampaknya ketidakcocokan ini timbul karena faktor-faktor seperti: 1.

Peralatan berasal dari pembuat (manufacturer) yang berlainan. Pada waktu ini terdapat rentangan luas jenis peralatan bor (rig) yang dipakai; tetapi yang paling umum dalam praktek di Amerika Utara ialah bor-tanah-putar pada Gambar 3-3a dengan godam pengaman pada Gambar 3-7b.

2.

Bentuk godam pendorong pada Gambar 3-7 - agaknya bentuk paronnya juga mempunyai suatu pengaruh atas banyaknya hasil-masukan energi kepada pencontohnya.

3.

Apakah (a) godamnya memakai pemutus (trip) otomatis dengan ketinggian jatuh h yang terkendali pada jarak ± 25 mm, atau (b) pemakaian smitu sistem drum-kabel (puli pengambil tenaga berkecepatan rendah) (lihat Gambar 3-8) dengan Ea yang mengandalkan: i. diameter dan keadaan kabel ii. diameter dan keadaan drum-kabel (berkarat, bersih, dan sebagainya, dan apakah memakai kabel berdiameter 125 atau 200 mm - ukuran 200 mm lazim dipakai di Amerika Utara). iii. banyaknya lilitan kabel pada drumnya seperti 1-i-, 2, 3 belitan dan sebagainya. Agaknya nominal 2 belitan adalah optimum dan paling ban yak dipakai. Mungkin ada suatu pengaruh apakah kabel pada drumnya tersebut ditarik dari atas (It lilitan) atau ditarik dari bawah (2t lilitan). iv. jarak jatuh sebenarnya ketika operator melepaskan kabel agar godamnya dapat jatuh "bebas". Riggs (1986) menyarankan bahwa pada umumnya operator itu mengangkat-lebih dengan jarak rata-rata 50 mm (ketinggian jatuh sebenarnya = 810 mm). Cara ini disebabkan karena operator menarik kabel ke atas drumnya yang sedang berputar (Gambar 3-8) dan secara visual mengawasi kenaikannya sampai suatu tanda Oihat Gambar 3-7) pada batang pemandu dan kemudian melepaskan lagi kabel ke arah drumnya sehingga kabelnya menjadi longgar dan memungkinkan godamnya untuk jatuh. Waktu reaksi dan daya penglihatan menyebabkan pengangkatan-lebih ini. Umumnya operator mencapai 40 sampai 50 kali pukulan menit.

4.

Apakah dipakai bahan pelapis pada bagian dalam pencontoh laras belah. Gesekan samping menambah tahanan pendorong ( dan S) dan tahanan terse but berkurang tanpa pelapis (tampak pada Gambar 3-5a). Sudah merupakan praktek umum untuk tak memakai pelapis. Tampak juga bahwa nilai N seharusnya lebih besar untuk tanah dengan OCR > 1 (dan kerapatan-relatif D, yang lebih besar) daripada tanah yang terkonsolidasi normal.

5.

Tekanan kolom-tanah-penutup - tanah dengan kerapatan yang sama akan memberikan nilai N yang lebih kecil kalau p~ juga lebih kecil (seperti dekat pada permukaan tanah). Lubang-lubang bor yang berukuran-lebih pada besaran 150 sampai 200 mm juga akan mengurangi N, kecuali bila dipakai bor-tanah-putar berbatang bolong di mana bor-tanahnya dijaga agar bersentuhan erat dengan tanah pada dasar lubang bor. Tingkat sementasi mungkin juga penting sehingga menghasilkan hitungan N yang lebih besar pada zona tersementasi yang mungkin mempunyai tekanan kolom-tanahpenutup yang kecil.

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

130

GAMBAR 3-8 Operator pemboran melaksanakan uji SPT dengan godam pengaman memakai angkatan

drum-kabel. Kabelnya terlepas dari bawah drum dan operator sedang mengawasi tanda ketinggian pada batang pemandu godam. Pembantu di latar depan sedang menghitung dan mengawasi penetrasi.

6.

Ukuran panjang batang bor - ukuran panjang batang yang melebihi kira-kira 10 m agaknya tak bersifa t kri tis; akan te tapi, ukuran ba tang yang le bih pendek dengan N < 30 keadaannya kritis. Efek ini untuk pertama kali diperiksa oleh Gibbs dan Holtz (1957) serta kemudian oleh McLean dan kawan-kawan (1975) maupun orangorang lain [lihat Schmertmann (1979)] yang memakai suatu model komputer untuk menganalisis pengaruh ukuran panjang batang maupun faktor-faktor lain seperti tahanan pencontoh.

Dari beberapa kajian baru-baru ini yang telah dikutip (berikut daftar-daftar rujukannya) telah disarankan bahwa SPT itu harus dibakukan menjadi sua tu rasio energi £, yang harus dihitung sebagai

E

'

__ energi godam sebenarnya atas pencontoh, Ea ------------ X 100 energi hasil-masukan, £in

(d)

Ada saran-saran untuk menghitung Ein itu berdasarkan kecepatan godam terukur pada waktu membentur paron atau sebagai energi terukur pada batang bor, tepatnya di bawah

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

131

paron. Akan tetapi, tampaknya pemakaian nilai teoretis seperti menurut Persamaan (c) untuk Ein akan lebih disukai karena hal itu tidak mengandalkan peralatan. Karena pada E7 dan hitungan pukulan N yang dihasilkan terdapat tebaran yang luas manakala adalah wajar mengharapkan bahwa akan terdapat N yang unik tentang tanah pada suatu kedalaman tertentu, maka disarankan bahwa sistem pemboran yang tergantung kepada E, dari Persamaan {d) itu merujuk kepada sua tu nilai rasio energi Erb yang baku. Dengan cara demikian, suatu peralatan bor dengan E, diumpamakan sebesar 45 yang sudah disesuaikan pada Erb baku, akan menghitung bilangan N yang kira-kira sama seperti yang dihasilkan oleh sua tu peralatan bor dengan E, = 70. Berikut adalah beberapa saran yang berlaku dewasa ini untuk nilai rasio energi baku Erb: Rujukan 50 sampai 55 (pakailah 55) 60 70 sampai 80 (pakailah 70)

Schertmann [dalam Robertson dan kawan-kawan (1983)] Seed dan kawan-kawan (1985); Skempton (1986) Riggs (1986)

Penulis akan menggunakan 70 karena data yang lebih mutakhir memakai peralatan bor yang sedang lazim dipakai dengan godam pengaman atau godam otomatis dan dengan tukang bor yang memperhatikan rincian ASTM D 1586, menunjukkan bahwa keadaan ini sudah mendekati rasio energi sebenarnya E, yang dicapai dalam praktek di Amerika Utara. Tetapi kalau ditetapkan rasio energi baku Erb yang berbeda, maka hanyalah suatu upaya sepele untuk mengkonversikannya kepada dasar yang berbeda seperti yang akan diperlihatkan berikut int Hitungan pukulan baku N'7 0 dapat dihitung dari N yang sudah diukur se bagai berikut: (3-3) di manaN; 0 = N yang sudah disesuaikan dengan memakai subskrip untuk Erb dan tanda' untuk menunjukkan bahwa hal itu sudah disesuaikan. CN = penyesuaian untuk tekanan kolom-tanah-penutup yang dihitung [lihat Liao dan Whitman {1986) 3 ] sebagai: p~)l/2

(p~

CN= -

dan untuk: 11

Po

ksf 2,0

kPa 95,76

tsf atau kg/cm 2 1,0

Nilai p~ merupakan rujukan untuk tekanan kolom-tanah-penutup yang secara agak sembarang telah diambil sebesar 2 ksf atau I kg/cm 2 • 11; = faktor-faktor penyesuai yang diambil dari ( dan dihitung seperti dinyatakan pada)

Tabel 3-3.

3 Ada beberapa koreksi kolom-tanah-penutup untuk N (rujukan ini menyenaraikan enam koreksian); akan tetapi, persamaan ini merajah pada nilai yang mendekati rata-rata dari semua yang sudah disarankan dan merupakan yang paling sederhana untuk diterapkan.

132 TABEL 3-3

Analisis dan Desain Pondasi Jilid I

Faktor 'Tii untuk Persamaan (3-3)t Godam untuk fti

Catatan

Rasio energi rata-rata E, Dohat Negara

R-P

Pengarnan

Pemutus R-P

Pemutus/Oto

R-P

= Kabe1-puli

atau kabe1-drum

Tlt = E,/Erb

AS/Amerika Utara Jepang 1nggris Cina

45 67

78

50

60

70-80

80-100

50

60

Untuk pemutus/oto W/Er = 80 = 80/70 = 1,14

Tll

Koreksi panjang batang 112 Panjang

> 10 m 6 -10m 4-6m 0-4m

112 =

N ter1a1u tinggi untuk L

1,00 0,95 0,85 0,75

< 10 m.

Koreksi pencontoh 113 Tanpa pe1apis 113 = 1,00 Memakai pelapis: Pasir rapat, = 0,80 lempung Pasir longgar = 0,90

Nilai dasar N terlalu tinggi memakai pelapis

Koreksi diameter lubang bor 114 Diameter lubang: :j: 60- 120 mm 150 mm 200 mm

714

= 1,00 = 1,05 = 1,15

Nilai dasar; N terlalu kecil pada waktu memakai 1ubang yang berukuran-lebih

t Data disintesiskan dari Riggs (1986), Skempton (1986), Schmertmann (1978a) dan Seed dan kawankawan (1985). :j: 714 = 1,00 untuk semua diameter bor-tanah bertangkai-bolong, kalau SPT diambillewat tangkai.

Perhatikanlah bahwa nilai-nilai E, yang besar mengurangi hitungan pukulan N hampir secara linier. Ini berarti £,45 menghasilkan N = 20 dan Er9 0 menghasilkan N = 10. Akan tetapi, dengan memakai nilai Eno yang "baku" maka akan dihasilkan sua tu nilai N untuk dipakai dalam Persamaan (3-3) sebesar N = 13 untuk jenis peralatan bor yang manapun. Kita mendapatkan hal ini dengan m~mperhatikan bahwa rasio energi X hitungan pukulan seharusnya suatu konstanta sehingga £,1 X

N1

=

£,2 X

N2

(e)

atau

(3-4) Karena kita akan memakai Er1 = 70, m aka secara umum hal ini akan menghasilkan

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan . ..

133

Untuk cantah terdahulu di mana £ 745 = 20, kita dapatkan 20 =

~~

X

N 1 yang memberikan N 1 =

~~ (20) = 13

Kalau kita mengkanversikan N 70 menjadi N 60 m aka kita peroleh Nz =

~~ (13) = 15

(yang lebih 'besar dari yang diperkirakan oleh Persamaan (e))

Dengan memakai kaitan yang diberikan aleh Persamaan (e) maka dengan mudah kita mengkanversikan setiap rasia energi menjadi setiap dasar yang lain, tetapi kita hams tahu benarbenar rasia energi dari hitungan pukulan yang diperoleh pada waktu permulaan. Jelaslah bahwa semua 11i = 1 untuk kasus suatu lubang bor yang kecil, tanpa pelapis pencontah, dengan panjang batang bor lebih dari 10 m (30ft) dan E, = 70 bagi peralatan bar yang telah ditentukan. Dalam kasus ini satu-satunya penyesuaian ialah untuk tekanan kalam-tanah-penutup memakai CN. Pengamatan ini dibuat karena terdapat beberapa anggapan tentangkoreksiN: 1.

2.

Jangan melakukan sesuatu dengan peralatan yang berlaku dan keadaan tanah yang mungkin hampir cacak/benar. Cara ini dapat mempunyai keuntungan dalam mendeteksi kenaikan pada kekakuan (Es) tanah menurut kedalaman dan variasi pada lapisan-atas yang dapat menunjukkan adanya sementasi a tau OCR> 1. Buatlah penyesuaian hanya untuk tekanan kalam-tanah-penutup (semua 77i = 1 dan CN = suatu nilai).

3.

Pakailah Persamaan (3-3). Cara ini mungkin yang terbaik, tetapi memerlukan kalibrasi peralatan terhadap E, - baik untuk peralatan maupun untuk operatornya. Cara ini juga memerlukan kalibrasi-ulang secara teratur untuk peralatan bar masing-masing guna memperhitungkan keausan petalatan yang berubah menurut pemakaian. Mungkin prasedur ini akan diwajibkan untuk mengekstrapalasi data N untuk seluruh daerah geagrafis yang memakai peralatan (dan E,) yang berlainan.

Praktek kanvensianal ialah melakukan SPT untuk setiap 1 atau 2 m (2+ atau 5 ft) setelah menembus tanah-lapisan-atas atau memulai uji pertama pada kedalaman sekitar 1 sampai 1+ m. Untuk setiap pengujian diambil cantah setebal kira-kira 460 mm (18 in) termasuk kedalaman kedudukannya untuk memberikan profil visual atas kira-kira 50 persen dari kedalaman pembaran. Contoh-contoh tanah tak berkohesi diperiksa secara visual dan sebagian disimpan dalam suatu peles (wadah bermulut le bar= jar) kaca yang ditandai dengan nama pekerjaan, namar pemboran, kedalaman dan N lapangannya. Contah-cantah tanah kahesif diperlakukan serupa, kecuali uji Qu yang dilakukan secara rutin - paling sering memakai pengukur tembus (penetrometer) saku (lihat Gambar 3-9) untuk beberapa nilai dan nilai rata-ratanya dicatat. Sebuah mesin kompresi kecil dapat dibawa ke lapangan untuk uji Qu; tetapi, karena penyesuaian setempat terhadap regangan (diperlihatkan pada Gambar 2-23) hal ini tak lazim dilakukan. Sebagai pelengkap pada tanah kohesif sudah merupakan praktek untuk mengambil beberapa contah tabung dinding-tipis untuk uji laboratorium menurut kebutuhan (dan untuk pembuktian Qu lapangan). SPT yang asli dikembangkan untuk pasir; akan tetapi, dewasa ini hal itu lazim dilakukan pada kedalaman tertentu untuk semua jenis tanah. Beberapa caRtah akan menggambarkan pemakaian Persamaan (3-3).

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

134

(a) Pipa telah dibuka untuk

memperlihatkan contoh dan pelaksanaan uji penetrometer saku untuk Qu·

(b) Penempatan

contoh perwakilan ke dalam peles untuk pemeriksaan labora· torium.

(c) Contoh dalam peles dengan etiket pengidentiflkasi di latar depan. Gelang berwarna gelap merupakan tanda untuk Qu pada tangkai kalibrasi.

GAMBAR 3-9 Urutan pengambilan contoh SPT lapangan.

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

135

Contoh 3-2 N = 20; panjang batang 12 m; diameter 1ubang = 150 mm; Po = 205 kPa; pakailah godam pengaman dengan E, = 80; pasir rapat; tanpa pe1apis. Ditanyakan: Berapa besarnya "baku" berdasarkan

Diketahui:

A1

cN-2QS - 95,76

Erb = 70 dan Erb = 60

77 1 = 77 2 = 77 3 = 77 4 -=

~ = 0 68

,

1,14 dari Tabe1 3-3, diperlihatkan penghitungan contoh-contoh 1,00L> 10m 1,00 praktek AS biasa, tanpa pe1apis 1,05 1ubang-bor agak berukuran-1ebih

dengan memakai Persamaan (3-3) dan pensubstitusian 1angsung untuk mendapatkan

N'7 0 = 0,68x 20x 1,14x 1 x 1 x 1.05 16 (hanya bilangan bulat) 70 60

N~ 0 = -

X

16 = !.2_ dengan menggunakan Persamaan (3-4)

/Ill Contoh 3-3 Sama seperti Contoh 3-2 tetapi memakai pe!apis pencontoh dan Er= 60. CN = 0,68 seperti sebe!urnnya

60 .,.,., 2 = I 60 = 1,00 0,80 (rapat dan diketahui)

N~o= 0,68 X 20 X 1,00 60 -x11=9 70

X

1,0

X

77 4 = 1,05

0,80

X

0,15 = !_!

I//! Contoh 3-4 Sama seperti Contoh 3-2 tetapi Er = 55; p~ bo1ong ukuran 205 m; kedalaman 1ubang = 6 m. 95,76 100

= 0,98

55 = 0 79 772=0,95 6
77 3 77 4

N;

100 kPa; bor-tanah bertangkai

0

= 0,98x 20x 0,79x 0,95x !,Ox l,O=!l

70 60

N~ 0 = -

X

15 = 17

!Ill 3-8 KORELASI SPT SPT telah dipakai dalam kaitan dengan berat satuan, kerapatan nisbi D,, sudut gesekan dalam t/>, dan kekuatan kompresi tak terdrainase Qu. Karena sebab-sebab yang tercantum dalam pasal-pasal terdahulu maka nilai kaitan-kaitan tersebut diragukan - khususnya

r

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

136 TABEL3-4

Nilai-nilai empiris untuk , Dr, dan berat satuan tanah berbutir berdasarkan SPT pada kedalaman.sekitar 6 m dan terkonsolidasi normal Sangat longgar

Uraian Kerapatan nisbi Dr SPT N70 : halus medium kasar : halus

medium kasar 'Ybasah• pcf (kN/m

3

)

Longgar

0,15

0

Medium

Rapat

0,65

0,35

Sangat rapat

0,85

1-2 2-3 3-6

3-6 4-7 5-9

7-15 8-20 10-25

16-30 21-40 26-45

? >40 >45

26-28 27-28 28-30

28-30 30-32 30-34

30-34 32-36 34-40

33-38 36-42 40-50


70-10ot

90-115

110-130

110-140

130-150

(14-18)

( 17-20)

( 17-22)

( 20-23)

(11-16)

t Tanah galian atau bahan yang dicurahkan dari truk akan berbobot 11 sampai 14 kN{m 3 dan harus sangat padat sehingga tak akan banyak melampaui berat 21 kN{m 3 • Tak ada tanah yang mempunyai Dr = 0,00, begitu pula bernilai 1,00 - tanah yang umum berkisar antara 0,3 sampai 0, 7.

karena banyak di antaranya pernah disarankan sebelum adanya telaah luas mengenai banyaknya variabel yang mempengaruhi nilai N Data yang tercantum dalam Tabel 3-4 untuk Dr dan yang secara kasar terkait pada N'7 0 serta untuk kedalaman lubang-bor pada besaran mulai 4 sampai 6 m seperti untuk pondasi se bar. Akan tetapi, nilai-nilai pada Tabel 3-4 harus dipakai dengan hati-hati karena sejumlah faktor langsung-di-tempat mempengaruhi N, Dr dan seperti penuaan, sementasi alami, air, kesudutan butir tanah, serta apa yang mencakup kerelatifan seperti halus, medium, kasar, dan sebagainya. Suatu kaitan antara N dan Dr secara tak-langsung pernah disarankan oleh Meyerhof (1957) sebagai

~=A+ Bp~

D,

(3-5)

Skempton (1986) telah menunjukkan bahwa A dan B cenderung tergantung pada suatu A pada rentang Iima jenis tanah bernilai dari 15 sampai sekitar 54 dan pacta B dari nilai 0,306 sampai 0,204 (atas dasar N'70 ). Tebaran itu sedemikian rupa sehingga agak mengandung risiko bila memakai sua tu nilai rata-rata untuk A dan B; akan tetapi, nilai rata-ratanya adalah N~o

, D 2 = 32 +0,288p0

(3-Sa)

r

dengan p~ pada kPa. Pacta kedalaman sekitar 6 m kita dapatkan N~ 0 /D; = 60 yang dipakai sebagai pedoman bagi peruntukan nilai N untuk pasir·yang terkonsolidasi normal pada Tabel3-4. Skempton ( 1986) juga menyarankan penyesuaian un tuk OCR> 1 sebagai (3-Sb)

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

TABEL 3·5

Konsistensi tanah kohesif jenuht

Konsistensi

0-2 3-5

Cl)

u

z

s:: '" ::s"<:l o,::S E E

10-16

....

s::., '" E 0'2 ., f-<2 ::s '" .,"'.... p::~

us::

Keras

Mencerat lewatjemari bila diremas Sangat mudah diubah bentuknya dengan meremas Susah diubah bentuknya dengan remasan tangan Susah diubah bentuknya dengan remasan tangan Sangat sukar untuk diubah bentuknya memakai tangan Hampir tak·mungkin diubah bentuknya dengan tangan.

6-9

.9:1

Kaku Sangatkaku

Catatan

N"70

Sangat lunak Lunak Medium

137

17-30

--

> 30

E

t Hitungan pukulan dan p~mbagian OCR dipakai sebagai pedoman - pada lempung, keadaan "pengecualian atas kebiasaan" adalah sangat lazim.

di mana CocR merupakan rasio dari nilai tengah efektifyang normal (seperti yang dipakai untuk tekanan sel triaksial pada Bab 2) _

1

Po =

1 + 2K 0 )

1

Po

untuk kasus-kasus terkonsolidasi normal dan terkonsolidasi-lebih agar mencapai CocR seperti

_ 1 + 2Ko,OCR COCR1 + 2Ko,nc

(3~)

Pakailah salah satu dari Persamaan (2-18) sampai dengan (2-25) un.tuk mencapai koefisien tekanan tanah lateral Ko,i· Korelasi untuk N la wan qu telah diberikan dalam bentuk (3-7) di mana koefisien k cenderung untuk tergantung pada tapak; namun, suatu nilai k = 0,25 telah dipakai (yaitu untuk N = 10, Qu = 2,5 ksf). Korelasi untuk N dan konsistensi untuk endapan-endapan kohesif (lunak, kaku, keras, dan sebagainya) diberikan dalam Tabel 3-5. Dengan adanya praktek yang berlaku untuk mendapatkan ·contoh dan pemeriksaannya secara rutin serta pelaksanaan uji-uji qu di tapak dengan memakai penetrometer saku, maka tidak dianjurkan untuk memakai korelasi kekuatan. Bagaimana pun, korelasi terhadap konsistensi itu sangat buruk karena adanya variasi pada OCR, penuaan, kadar air pada contoh, ada atau tak-adanya cairan pembor, lokasi MAT dan variabilitas endapan tanah secara umum.

3-9 RANCANGAN NILAI N Rekomendasi pada waktu lampau ialah agar memakai nilai N terkecil pada pemboran atau pemakaian suatu rata-rata untuk semua nilai. Praktek dewasa ini ialah memakai suatu N rata-rata, kecuali pada zona yang diminati. Sebagai contoh, zona yang penting untuk suatu telapak sebar ialah dari sekitar setengah lebar telapak B di atas lokasi dasar yang diperkirakan sampai suatu kedalaman di bawah 2B. Biasanya lebih disukai untuk membuat

138

Analisis dan Desain Pondasi Ji/id 1

suatu rata-rata yang diperbesar dengan memakai pertambahan kedalaman x N daripada suatu rata-rata aritmatik biasa. Untuk tiang pancang ada keuntungan untuk merata-ratakan hitungan N bagi suatu lapisan yang ditentukan, kecuali bila lapisan tersebut terlalu tebal (suatu istilah yang relatif), dan bila dapat dipakai suatu sub-pembagian atau lebih. Selanjutnya, N~ 0 rata-rata (atau nilai dasar yang lain) dapat dihitung dari N rata-rata dan data lapisan, atau nilai-nilai N~ 0 individual dapat dihitung dan kemudian diambil rata-ratanya. Sebelum sekitar pertengahan tahun 1960-an nilai N terse but disesuaikan 4 bila diambil di bawah muka air. Akan tetapi, praktek yang berlaku ialah untuk tidak menerapkan koreksi permukaan air. Kalau kita harus memakai nilai N untuk mendapatkan modulus tegangan-regangan E8 yang biasanya bertambah menurut kedalaman, maka kita harus berhati-hati sekali dalam menyesuaikan N. Sebagai contoh, pemakaian eN pada Persamaan (3-3) akan memodifikasi setiap N menjadi suatu nilai yang terkait pada suatu kedalaman sehingga menghasilkan av = 95,76 kPa (2 ksf) dan akan menghapuskan kebanyakan dari setiap efek kedalaman yang nyata. Sebaliknya, kalau kita memerlukan nilai N yang khas untuk suatu zona, umpamanya 2B di bawah suatu telapak sebar, kita harus memakai eN dengan beberapa nilaiN-nya dan merata-ratakan hasilnya.

3-10 METODE-METODE PENETRASI YANG LAIN Ada beberapa metode penetrasi lain yang dipakai, di antaranya uji penetrasi kerucut (pada pasal berikut) yang tampaknya dipakai sebagai kedua terbanyak setelah pemakaian cara SPT. Gambar 3-10 ialah metode pendugaan berbeban buatan Swedia yang dipakai pada telaah pendahuluan tentang tapak. Alat ini didorong sampai suatu kedalaman dengan menambah pemberat/beban sampai alat tersebut mulai berputar-sendiri ke dalam tanah. Bobot dan banyaknya setengah-putaran yang perlu untuk mencapai kedalaman 1 m dicatat. Kalau sua tu be ban 100 kg tidak menggerakkan alat, maka alatnya diputar dengan tangan dan banyaknya setengah-putaran die a tat untuk 100 kg. Jenis tanahnya terkait kepada berat lawan tempat putaran (sebagai lempung yang lunak, kaku, medium, dan sebagainya). Cara uji ini ada kalanya dipakai di Eropa dan Jepang, tetapi tak banyak dipakai di tempat-tempat lain. Gambar 3-11 ialah pengukur tembus kerucut. Ukuran dan bentuk kerucut agak bervariasi, tetapi yang diperlihatkan ialah bentuknya dengan ukuran khas yang lebih umum. Suatu beban pendorong (umumnya 50 kg yang jatuh sejauh 500 mm) dipakai untuk mendorong kerucut tersebut. Beberapa bentuk memungkinkan batang pendorong untuk dicabut dan meninggalkan kerucut tetap di tempat. Uji ini diterapkan pada tanah keras atau berkerikil. Pengujian ini tak dipakai di AS tetapi sangat populer di tempat-tempat lain. Data yang biasanya dicatat ialah banyaknya pukulan untuk mendorong kerucut pada setiap penambahan 100 mm. Gambar 3-12 ialah kerucut 60° yang dipakai pada tanah yang sangat berkerikil. Data yang dikumpulkan serupa dengan SPT dan yang biasa dipakai ialah beban pendorongnya serta tinggi jatuhnya. Cara Palmer dan Stuart (kerucut) agak banyak dipakai di Inggris dan terkadang juga di tempat-tempat lain. Gambar 3-13 adalah penetrometer yang digerakkan tangan dan dikembangkan oleh Dinas Penelitian Saluran Air AS (US Waterways Experiment Station). Alat ini diterapkan 4

Biasanya sebagai N'

=N

+ -4-(N- 15) untuk N

> 15; N' =N untuk N < 15.

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan . ..

139

Pemutus/sandung (trip) jenis Tombi yang dipakai di Jepang untuk SPT maupun untuk kerucut dinamis.

~-Tangkai

(.---{:J--) Be rat

Tinggi jatuh SO cm

25 __::25 -25--

Berat jatuh 50 kg

5 lQ~~ w--Maks = 100 kg

- Batang 22 mm

=====t==:

22 atau

------l'l-32mm

iri122mm

__ f35mm 1 GAMBAR3-10

Alat penduga berbeban buatan Swedia.

g ?

d

l'ntuk

25.2 ringan hingga 5,0 35.6 medium 10,0 ~' - - be:at 15,0 GAMBAR3-11 Uji penetrasi kerucut dinarnis.

,;~ 45mm -

Acuan AX

fkalau dipakai)

Laras sendok belah baku

60

untuk menggantikan sepa tu pada sendok belah baku [menurnt Palmer dan Stuart (1957) ].

Luas, cm 2

(a) Kerucut

L

-----!----+--Ujung dari baja padat

------

57mm

(b) Kerucut terpasang pada batang bor.

GAMBAR 3-12

Dua kerucut dinamis jenis dorong memakai SPT a tau be ban pendorong lebih besar.

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

140

Ciri-ciri kedalaman (100 atau 150 mm)

GAMBAR3-13 Penetrometer tangan untuk kedalaman yang dangkal. Tahanan yang diperlukan untuk mendorong kerucut 50 mm ke dalam tanah dibaca pada cermin dari pengukur cincin be ban.

l

Sambungan sekrup _J'l.- I 6-20 mm licin/rata .-tfj. : Luas 1 in 2 atau 50 mm 6,45 cm•

V

/~

300

~-

pada kedalaman dangkal atau untuk memeriksa dasar telapak sebar atau dasar tiang-bor penahan arus berdiameter besar. Alat tersebut dapat juga dipakai untuk mencari daerahdaerah lunak setempat di mana dilakukan pengendalian kekompakan. Peralatan ini dengan variasi-variasinya diuraikan dalam kedua Laporan Simposium Pengujian Penetrasi di Eropa [Stockholm ( 19"' 4). Amsterdam ( 1982)].

3-11 UJI PENETRASI KERUCUT (CPT) Cone Penetration Test (CPTl adalah uji sederhana yang dipakai semakin luas untuk lempung lunak dan pasir halus sampai pasir setengah kasar. Pengujian ini tidak diterapkan pada tanah berkerikil dan lempung kaku/keras. Pengujian ini dilakukan dengan mendorong kerucut baku (menurut ASTM D 3441 mempunyai ujung60° dandiameterdasar=35,7 mm dengan lu as irisan lin tang 10 cm 2 ) ke da1am tanah dengan kecepa tan 10 sampai 20 mm/ detik. Pengujian ini secara periodis dapat dihentikan untuk memasang batang 1 meteran guna menambah kedalaman; akan tetapi, beberapa bentuk pendorong memungkinkan pemasangan batang-batang dengan panjang ekstra untuk dorongan yang hampir tak-terputus. Data yang dikumpulkan ialah tahanan ujung q c dan tahanan gesek selongsong q s dan karena banyaknya data pada suatu dorongan yang menerus, maka biasanya .dipakai peralatan untuk mengumpulkan data secara elektronik. Cara ini dapat berbentuk perekam lajur atau sandi-sandi digital yang dicatu ke dalam suatu mikrokomputer. Mikrokomputer mempunyai keuntungan karena skala-skala kecil yang diperlukan untuk kebanyakan perekam kartu lajur dapat dicegah. Dewasa ini terdapat paling sedikit Iima bentuk kerucut yang dipakai: 1.

Mekanis - jenis paling dini dinamakan "kerucut Belanda" karena berasal dari negeri Belanda. Gambar 3-14 memperlihatkan suatu bentuk lebih modern yang khas memakai selongsong gesek.

2.

Gesekan listrik - modifikasi pertama memakai pengukur regangan untuk mengukur qc dan q 8 • Gambar 3-15a melukiskan kerucut ini.

Bab 3

Penyelidikan, Pangambilan Contoh Bahan dan ...

"' ...::s = =

' ::s .....

"0

CI!S~

141

•

~ s:>. &,~ ..= .~

~~seg,l () ~ .,bO<.tO<.t E ~ ~

Tekanan ujung qc pada kPa

;
., 1': .... ~"""""' ~,.:.:<><>

5 "'!.

""l;J

"' "0

..."' ~ .,

E

.~

"0 1': bO

.,"'= "0

0

0 \0

s:>..>o: ~ ~ -~

....,

§

§

§ =Q,)...,_,>. ·;:! g ::s .... .,u:= oo = ., .::s:.: ~ §..:.: § bO "0

.g

= .:

B

9

c..

] A

15

.3

.£ ....

:; 18 c

6u

.S!

~e~~

modifikasi untuk mengukur tahanan ujung q c dan gesekan kulit

p

2

3

i W.T.

4

X

10 3

rr-

l1

p ~ f. \

E ~~ I,

. l!

"0

~ 24

s

(a) Kerucut Belanda di-

I

3

E ;;; 12

=e

=""B..:.: ~g,l

~

E6

c

Ci •....

::s~:g bO

"'

Pos. 3 Pos. 4

s:>.

bb';

00

]

Pos. 2

..c:: ::s ., "' ~~~"g

., E E~ ~ 1': 1:: !!

E

Pos. I

(b) Posisi kerucut Belanda

selama perekaman suatu tekanan.

lC) Hasil-keluaran yang kbas (biasa dibuat secara elektronik).

qt GAMBAR 3-14

}\erucut mekanis (ata14 Belanda), urutan pengoperasian. dan data tahanan ujung.

3.

Piezo listrik - suatu modifikasi atas kerucut gesek untuk memungkinkan pengukuran tekanan air pori pada ujung kerucut.

4.

Piezo/gesek listrik - modifikasi lanjutan untuk mengukur gesekan selongsong tahanan ujung dan tekanan pori.

5.

Keruc1:1t seismik - sebuah modifikasi tambahan baru-baru ini untuk mencakup pengambilan getaran agar memperoleh data guna menghitung kecepatan gelombang geser dari suatu kejut permukaan sehingga modulus geser dinamiknya dapat diukur [Campanella dan kawan-kawan ( 1986)] .

Kerucut listrik itu dapat memuat elektronika pengukur lereng (inclinometer) untuk mengukur penyimpangan kerucut dari vertikal karena pemasukan ke dalam tanah dapat melenturkan pelurusan vertikal. Datanya memburuk menurut pertambahan kemiringan dan pengujian biasanya dihentikan dan kemudian dilanjutkan satu atau dua meter dari titik semula hila pelurusannya menjadi berlebihan. Keuntungan khusus CPT ialah untuk mendapatkan prom yang menerus sejalJh tidak ditemui tanah atau batuan yang sangat keras untuk kedalaman yang diminati. Uji ini juga sangat cepat manakala dipakai peralatan perolehan data elektronik. Data dari CPT dipakai untuk menetapkan kapasitas dukung yang diperbolehkan dan untuk merancang tiang pancang. Data mungkin dipakai untuk menguatkan metodemetode pengujian lain dan dapat dipakai untuk memperkirakan klasifikasi tanah dalam

Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1

142 Ke permukaan tanah

4

I

Tahanan ujung qc MPa

.,

Rasio gesekanfR, /o

8

6

-;:;~

o>

bO

E:

~

'"

0

~

N

.ill

~.rJ

;;

3

8

~.a ~

$-!

bO~I-IO

e

~ =:l ~ E]

2:!

~

g

~

(!,)

~

;:s 0

~~

;§ ~

E ~...., ~ s:: I!':'S

~:>..m

.....

~

lr)-.Qc-:oci

7

2

(a)

Kerucut piezo

GAMBAR 3-15

(b) Rekaman penetrasi kerucut untuk suatu tanah lempung.

Kerucut listrik dan data CPT.

rentang di mana pengujian tersebut dapat diterapkan. Pada umumnya data itu memerlukan informasi pelengkap ten tang cara-cara eksplorasi yang lain (pemboran dan pengambilan contoh untuk uji laboratorium dan pemeriksaan visual) karena biasanya terdapat tebaran yang besar pada rekaman penetrasi. Secara khas, tahanan ujung/titik dan gesekan selongsong dipakai untuk menghitung rasio gesekan fR se bagai Qs

jjR = - X 100 Qc

%

(3-8)

Pasir biasanya mempunyai rasio gesekan fR < 1 persen, rasio gesekan lempung le bih besar, dan gambut dapat mempunyaifR > 5 a tau enam persen. Pada Gambar 3-lSb diperlihatkan seperangkat data yang khas sebagaimana didapat dari suatu kerucut listrik yang memakai perekam lajur dan pencatatan yang kontinu. Pada kerucut mekanis, prosedur tersebut bertahap seperti pada Gambar 3-14b di mana pada posisi-1 kerucutnya terpasang pada kedudukannya; posisi-2 memajukan ujung kerucut untuk mengukur qc; posisi-3 mendorong selongsong gesek untuk mengukur q 8 , dan posisi-4 mendorong selongsong dan ujungnya untuk mengukur qt = Qc + q8 • Prosedur ini memeriksa q8 yang dapat dihitung sebagai q 8 = qt - Qc untuk membandingkannya dengan hasil dari posisi-3. Rasio gesekannya dihitung dengan memakai Persamaan (3-8).

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan ...

143

Data kerucut dapat dipakai langsung pada waktu merancang - biasanya parameter yang penting ialah suatu perkalian atas qc. Hal ini ada kalanya dipakai dalam korelasi untuk menghubungkannya kepada sifat-sifat yang penting pada rancangannya seperti , kerapatan relatif Dr untuk pasir dan membandingkannya terhadap kekuatan geser tak terdrainase Su untuk tanah kohesif atau klasifikasi tanah (Gambar 3-16). Hal ini juga dikonversikan menjadi nilai-nilai N dari SPT yang setara. Semua korelasi ini mempunyai para pengikutnya; namun demikian terdapat tebaran yang besar dan pembenaran alternatif harus dipakai di mana mungkin (seperti pemboran dengan pengambilan contoh). Tahanan dukung kerucut q c telah dihubungkan kepada kekuatan geser tak-terdrainase Su dengan memakai suatu perkiraan atas persamaan kapasitas dukung pada bab berikut untuk mengidentifikasi qc sebagai suatu "kekuatan dukung puncak" dan

dan mencari pemecahan untuk Su qc- Po Nk

(3-9)

Su=---

di mana p 0

=

Nk

= tekanan kolom-tanah-penutup pada suaru titik di mana qs diukur seperti telah ditentukan sebelumnya dan telah dipakai (dan dalam satuansatuan qc). faktor kerucut (atau konstanta untuk tanah ter.ebut pada titiknya) dan ternyata berkisar mulai sekitar 5 sampai ""75. Akan tetapi, kebanyakan nilai itu berada pada rentang 10 sampai 30 di man a nilai-nilai antara 15 dan 20 adalah yang lazim dipakai. Gambar 3-17 merupakan suatu koreksi yang mungkin dapat dipakai.

"fZ

Aas dan kawan-kawan ( 1986) menyarankan agar q c untuk tekanan pori disesuaikan sampai suatu nilai total yang dihitung sebagai

qT = qc GAMBAR3-16

+ u(l

- a)

Bagan klasifikasi tanah untuk kerucut listrik baku. Pakailah dengan berhati·hati dan/atau bersama·sama dengan contoh tabung rang diperoleh [Menurut Robertson dan Campanella (1983) ]. 400 ,...----.---.,.---,--/---rl--,.,.---,

Pasir

/ Pasir 1 berlana!l

(SW, SP) /

(SM, 1

/ X

..

/

~

/ /

~ u :::s

/

/

... "'s::

/

b'h

s::

0

,

/

/

~

/

:::s ~ :::s

/ 2

/

/Lanau / I 1 / berpasir / / dan lanau /Lempung / / berlanau / / Lanau jLempung /berlempung•

/

~

Perpanjangan oleh.I?enulis

I

so;

/

'-'

/

1

/

/

/

/

/

/

'o

Gambut

6

Rasio gesekan FR,%

r

144

A nalisis dan Desain Pondasi J ilid 1

di mana a

u =

rasio suatu tempat yang tergantung pada jenis kerucut (celah dibelakang kerucut dan tempat piezometer - Gambar 3-14a mempunyai celah di belakang kerucut) tekanan pori terukur seperti yang ditentukan sebelumnya.

Dengan penyesuaian-penyesuaian ini kekuatan geser takterdrainase

Su

dihitung sebagai

qT- Po s.=---

(3-9a)

Nkr

Di sini Nkr adalah faktor kerucut seperti pada persamaan sebelumnya dengan subskrip T untuk mengidentifikasi besarnya penyesuaia_n qc kepada qT. Dikatakan bahwa pemakaian qT sangat mengurangi tebaran pada dukungan kerucut (dan pada faktor kerucut Nk). Aas dan kawan-kawan (1986) melaporkan hasil-hasil dari penyesuaian ini untuk sejumlah lempung di mana tebarannya diturunkan cukup besar sehingga persamaan yang berik1,1t (menurut tafsir penulis) dapat dipakai

NkT

=

13

+

5,5

SO lp

(3-1 0)

(±2)

Dengan demikian untuk lempung dengan indeks plastisitas lp = 20 kita dapat mengharapkanNkT = 15,2 ± 2 atau antara 13,2 dan 17,2. Pada umumnya kita harus mendapatkan beberapa contoh tabung dan mendapatkan nilai Su untuk menetapkan nilai-nilai yang paling mungkin bagi lvlc a tau NkT karena faktorfaktor seperti OCR, ukuran butir, dan berat satuan, sementasi. penuaan, dan sebagainya merupakan variabel-variabel penting. Untuk lempung terkonsolidasi normal dengan kepekaan rendah (misalnya Sr < 4) dan lp < 30 maka suatu nilai Nk sekitar 18 dan nilai Nkr sebesar 14 mungkin sudah memuaskan.

GAMBAR3-17 Faktor kerucut ."'-ik lav.-an lp dinjah untuk beberapa tanah denga.n renttng kepekaan sebagaimana tercatat [~·

nurut Lunne dlzn Eide (1 976)].

L "->50

'

~ 20 ~

'

....

a .. ~ :::1

0

....

~

V

lr"-

"- "-

Rentang pada St 3-4 " / . "'-io " ' 10-15 I0-25 o,

V'-.. '-2 'eo "/;. 5-10

2-4 '

0 '

6-9

'-.

"'4-7

/;.~

', "

'- ,

' '-

"

"15-24

++'-.

13-17~3-19 '

'-

'- X

10-15

""

X

6-10"

""

lndeks plastisitas I p, %

"

Bab 3

Penyelidikan, Pengambilan Contoh Bahan dan . ..

145

Tanah Takberkohesi Gambar 3-18 ialah korelasi untuk kerapatan relatif Dr. Angka ini merupakan contoh dari perpaduan buatan penulis atas dua revisi oleh Schmertmann (1978) dan perbandingan belakangan oleh Villet dan Mitchell {1981 ). Bentuk ini harus dipakai dengan Gambar 2-24b untuk memperkirakan sudut gesekan-dalam untuk pasir sebagaimana yang sudah ·diidentifikasi. Gambar 3-19a dan b adalah korelasi untuk