Uji penetrasi lapangan dengan alat sondir / Cone Penetration Test (CPT)
Melalui CPT kita dapat memperoleh beberapa parameter perlawanan tanah. Parameter tersebut berupa perlawanan konus (qc), perlawanan geser (fs), angka banding geser (Rf), dan geseran total tanah (Tf), yang dapat digunakan untuk interpretasi perlapisan tanah yang merupakan bagian dari desain fondasi.
istilah dan definisi yang berkaitan dengan uji sondir ini adalah sebagai berikut. a.
angka banding geser (Rf)
perbandingan antara perlawanan geser dan perlawanan konus (fs/qc), dinyatakan dalam persen. b. gigi dorong gigi yang mendorong penekan hidraulik melalui suatu roda gigi yang merupakan bagian dari alat ukur penetrasi. c.
kekuatan geser tanah
tahanan atau tegangan geser maksimum yang dapat ditahan oleh tanah pada kondisi pembebanan tertentu. d. konus ujung alat penetrasi yang berbentuk kerucut untuk menahan perlawanan tanah. e. penetrometer konus ganda alat penetrasi konus dengan sondir untuk mengukur komponen perlawanan ujung dan perlawanan geser lokal terhadap gerakan penetrasi. f. penetrometer konus tunggal alat penetrasi konus dengan sondir untuk mengukur komponen perlawanan ujung terhadap gerakan penetrasi. g. penyondiran serangkaian pengujian penetrasi yang dilakukan di suatu lokasi dengan menggunakan alat penetrasi konus (CPT). h. perlawanan geser (fs) nilai perlawanan terhadap gerakan penetrasi akibat geseran yang besarnya sama dengan gaya vertikal, yang bekerja pada bidang geser dibagi dengan luas permukaan selimut geser; perlawanan ini terdiri atas jumlah geseran dan gaya adhesi. i.
perlawanan konus atau perlawanan perlawanan daya dukung (qc)
nilai perlawanan terhadap gerakan penetrasi konus yang besarnya sama dengan gaya vertikal yang bekerja pada konus dibagi dengan luas ujung konus. j.
selimut (bidang) geser
bagian ujung alat ukur penetrasi ganda, tempat ter jadinya perlawanan geser lokal.
k.
tegangan geser tanah
perlawanan tanah terhadap deformasi bila diberi tegangan geser.
Penentuan Letak dan Banyaknya Titik Bor dan Sondir Untuk menentukan letak dan banyaknya titik bor dan sondir suatu proyek banyak ditentukan oleh : jenis dan karakteristik sruktur bangunan atas yang direncanakan, keanekaragaman sruktur geologi dan kondisi topografi daerah setempat, serta lokasi atau daerah yang dianggap kritis. Pedoman penentuan letak dan banyaknya bor dan sodir belum ada acuan yang jelas/pasti, dari berbagai sumber yang pernah kami dapat dapat disimpulkan sebagai berikut :
a.
Untuk proyek baru yang luas, untuk survey pendahuluan jarak titik bor dan sondir antara 50 m sampai 150
m satu dengan yang lainnya. Sedangkan pada survey detail penentuan titik-titik bor dan sondir harus dilakukan pada bangunan yang berat dan penting.
b. Untuk sruktur yang besar dengan jarak kolom dekat, tempatkan titik-titik bor dan sondir berjarak 15 – 25 m, utamakan meletakkan titik bor dan sondir pada kolom yang bebannya berat, lokasi shearwall, lokasi ruang mesin dan sebagainya.
c.
Bangunan Jembatan, tempatkan titik bor dan sondir ditengah/sekitar perletakan pondasi, jika tanah
diragukan perlu dilakukan pemboran kearah keliling pondasi. Pada timbunan oprit jembatan yang tinggi dan lebar, minimal dilakukan 1 (satu) titik bor dan sondir.
d. Bangunan Gedung atau pabrik yang luas dengan beban kolom ringan sampai sedang, penempatan titik bor dan sondir cukup pada ke-empat sudut ditambah satu titik ditengah. Sedangkan untuk beban kolom berat dan e. daerah pantai perlu ditambah titik sondir dan boring.
f.
Bangunan berat di tepi laut, seperti dry dock yang sudah ditentukan letaknya, letakkan titik bor dan sondir
berjarak 15 meter, dan tempatkan titik-titik bor pada daerah kritis dan rawan e rosi.
g.
Rencana tembok penahan tanah yang panjang, tempatkan titik bor dan sondir masing-masing berjarak 60
m sepanjang alinemen dinding, dan tambahkan 2 (dua) titik bor atau 2 (dua) titik sondir diluar rencana dinding pada daerah yang dianggap kritis dan rawan longsor.
h. Stabilitas lereng galian dalam (deep cut) atau lereng urugan yang tinggi (high embankment), minimal diperlukan 3 (tiga) titik bor pada titik kritis, sehingga dapat diperoleh potongan geologis yang baik untuk dianalisis, perlu diperlukan beberapa potongan geologis yang disesuaikan dengan kondisi geologi setempat.
i.
Perencanaan Bendung atau bendungan, tempatkan titik-titik bor berjarak 60 m sepanjang daerah rencana
pondasi, kemudian tambahkan titik-titik bor pada tempat yang kritis, seperti pada rencana spillway, pintu air, terowongan dan sebagainya, sehingga jarak titik bor me njadi 30 m.
j.
Rencana dermaga pelabuhan, jetty dan trestle, paling sedikit diperlukan 3 titik bor pada rencana jetty,
satu titik bor pada rencana mooring dolphin, dan 2 titik bor yang berjarak 50 sampai 200 m pada rencana trestle.
Peralatan penetrometer konus Peralatan yang diperlukan dalam uji sondir adalah : A. Konus
keadaan tertekan
keadaan terbentang
0
0
ujung konus bersusut 60 ± 5 ;
2
ukuran diameter konus adalah 35,7 mm ± 0,4 mm atau luas proyeksi konus = 10 cm ;
bagian runcing ujung konus berjari-jari kurang dari 3 mm. Konus ganda harus terbuat dari baja dengan tipe dan kekerasan yang cocok untuk menahan abrasi dari t anah;
B. Selimut (bidang) geser Selimut (bidang) geser yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
Ukuran diameter luar selimut geser adalah 35,7 mm ditambah dengan 0 mm s.d 0,5 mm;
Proyeksi ujung alat ukur penetrasi tidak boleh melebihi diameter selimut ge ser;
Luas permukaan selimut geser adalah 150 cm2 ± 3 cm2;
Sambungan-sambungan harus didesain aman terhadap masuknya tanah.
Selimut geser pipa harus mempunyai kekasaran sebesar 0,5 μ m AA ± 50 %.
C. Pipa dorong Batang-batang yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
Pipa terbuat dari bahan baja dengan panjang 1,00 m;
Pipa harus menerus sampai konus ganda agar penampang pipa tidak tertekuk jika disondir/didorong;
Ukuran diameter luar pipa tidak boleh lebih besar daripada diameter dasar konus ganda untuk jarak minimum 0,3 m di atas puncak selimut geser;
Setiap pipa sondir harus mempunyai diameter dalam yang tetap;
Pipa-pipa tersambung satu dengan yang lainnya dengan penyekrupan, sehingga terbentuk rangkaian pipa kaku yang lurus;
Pipa bagian dalam harus dilumasi untuk mence gah korosi.
D. Batang dalam Batang-batang dalam yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
Batang dalam terbuat dari bahan baja dan terletak di dalam pipa dorong;
Batang-batang dalam harus mempunyai diameter luar yang konstan;
Panjang batang-batang dalam sama dengan panjang pipa-pipa dorong dengan perbedaan kirakira 0,1 mm;
Batang dalam mempunyai penampang melintang yang dapat menyalurkan perlawanan konus tanpa mengalami tekuk atau kerusakan lain;
Jarak ruangan antara batang dalam dan pipa dorong harus berkisar antara 0, 5 mm dan 1,0 mm;
Pipa dorong dan batang dalam harus dilumasi dengan minyak pelumas untuk mencegah korosi;
Pipa dorong dan batang dalam harus bersih dari butiran-butiran untuk mencegah gesekan antara batang dalam dan pipa dorong.
E. Mesin pembeban Hidraulik Mesin pembeban yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
Rangka mesin pembeban harus dijepit oleh 2 buah batang penjepit yang diletakkan pada masing-masing jangkar helikoidal agar tidak bergerak pada waktu pengujian;
Rangka mesin pembeban berfungsi sebagai dudukan sistem penekan hidraulik yang dapat digerakkan naik/turun;
Sistem penekan hidraulik terdiri atas engkol pemutar, rantai, roda gigi, gerigi dorong dan penekan hidraulik yang berfungsi untuk mendorong/menarik batang dalam dan pipa dorong;
Pada penekan hidraulik terpasang 2 buah manometer yang digunakan untuk membaca tekanan hidraulik yang terjadi pada waktu penekanan batang dalam, pipa dorong dan konus (tunggal atau ganda). Untuk pembacaan tekanan rendah disarankan menggunakan manometer berkapasitas 0 Mpa s.d 2 MPa dengan ketelitian 0,05 Mpa. Untuk pembacaan tekanan menengah digunakan manometer berkapasitas 0 MPa s.d 5 MPa dengan ketelitian 0,05 MPa, dan untuk pembacaan tekanan tinggi digunakan manometer berkapasitas 0 MPa s.d 25 MPa dengan ketelitian 0,1 MPa.
Persyaratan yang diperlukan adalah sebagai berikut: a.
Ketelitian peralatan ukur dengan koreksi sekitar 5 %;
b. Deviasi standar pada alat penetrasi secara mekanik: 1. untuk perlawanan konus (qc) adalah 10 %; 2. untuk perlawanan geser (fs) adalah 20 %; c.
Alat ukur harus dapat mengukur perlawanan penetrasi di permukaan dengan dilengkapi alat yang sesuai, seperti mesin pembeban hidraulik;
d. Alat perlengkapan mesin pembeban harus mempunyai kekakuan yang memadai, dan diletakkan di atas dudukan yang kokoh serta tidak berubah arah pada waktu pengujian; e. Pada alat sondir ringan (< 200 kg) biasanya tidak dapat tembus untuk 2 m s.d 3 m sehingga datanya tidak bermanfaat; f.
Pada alat sondir berat (> 200 kg) digunakan sistem angker; namun di daerah tanah lunak tidak dapat digunakan kecuali dengan pemberian beban menggunakan karung – karung pasir.
Cara pengujian Lakukan persiapan pengujian sondir di lapangan dengan tahapan sebagai berikut: a.
Siapkan lubang untuk penusukan konus pertama kalinya, biasanya digali dengan linggis sedalam sekitar 5 cm;
b. Masukkan 4 buah angker ke dalam tanah pada kedudukan yang tepat sesuai dengan letak rangka pembeban; c.
Setel rangka pembeban, sehingga kedudukan rangka berdiri vertikal;
d. Pasang manometer 0 MPa s.d 2 MPa dan manometer 0 MPa s.d 5 MPa untuk penyondiran tanah lembek, atau pasang manometer 0 MPa s.d 5 MPa dan manometer 0 MPa s.d 25 MPa untuk penyondiran tanah keras; e. Periksa sistem hidraulik dengan menekan piston hidraulik menggunakan kunci piston, dan jika kurang tambahkan oli serta cegah terjadinya gelembung udara dalam sistem; f.
Tempatkan rangka pembeban, sehingga penekan hidraulik berada tepat di atasnya;
g.
Pasang balok-balok penjepit pada jangkar dan kencangkan dengan memutar baut pengecang, sehingga rangka pembeban berdiri kokoh dan terikat kuat pada permukaan tanah. Apabila tetap bergerak pada waktu pengujian, tambahkan beban mati di atas balok-balok penjepit;
h. Sambung konus ganda dengan batang dalam dan pipa dorong serta kepala pipa dorong; dalam kedudukan ini batang dalam selalu menonjol keluar sekitar 8 cm di atas kepala pipa dorong. Jika ternyata kurang panjang, bisa ditambah dengan potongan besi berdiameter sama dengan batang dalam.
Lakukan pengujian penetrasi konus ganda dengan langkah-langkah sebagai berikut: a.
Tegakkan batang dalam dan pipa dorong di bawah penekan hidraulik pada kedudukan yang tepat;
b. Dorong/tarik kunci pengatur pada kedudukan siap tekan, sehingga penekan hidraulik hanya akan menekan pipa dorong; c.
Putar engkol searah jarum jam, sehingga gigi penekan dan penekan hidraulik bergerak turun dan menekan pipa luar sampai mencapai kedalaman 20 cm sesuai interval pengujian;
d. Pada tiap interval 20 cm lakukan penekanan batang dalam dengan menarik kunci pengatur, sehingga penekan hidraulik hanya menekan batang dalam saja; e. Putar engkol searah jarum jam dan jaga agar kecepatan penetrasi konus berkisar antara 10 mm/s sampai 20 mm/s ± 5. Selama penekanan batang pipa dorong tidak boleh ikut turun, karena akan mengacaukan pembacaan data.
Lakukan pembacaan hasil pengujian penetrasi konus sebagai berikut: a.
Baca nilai perlawanan konus pada penekan batang dalam sedalam kira-kira 4 cm pertama dan catat pada kolom Cw ;
b. Baca jumlah nilai perlawanan geser dan nilai perlawanan konus pada penekan batang sedalam kirakira 4 cm yang ke-dua dan catat pada kolom Tw.
Ulangi langkah-langkah pengujian tersebut di atas hingga nilai perlawanan konus mencapai batas maksimumnya (sesuai kapasitas alat) atau hingga kedalaman maksimum 20 m s.d 40 m tercapai atau sesuai dengan kebutuhan. Hal ini berlaku baik untuk sondir ringan ataupun sondir berat.
Rumus-rumus perhitungan Perlawanan konus (qc) Nilai perlawanan konus (qc) dengan ujung konus saja yang terdorong, dihitung dengan menggunakan persamaan : Pkonus = P piston ................................................................................. (1) qc x Ac = Cw x Api qc = Cw x Api / Ac ........................................................................... (2) Api = π (Dpi )2 / 4 ................................................................................ (3) Ac = π (Dc)2 / 4 ............................................................ ..................... (4)
Perlawanan geser (fs) Nilai perlawanan geser lokal diperoleh bila ujung konus dan bidang geser terdorong bersamaan, dan dihitung dengan menggunakan persamaan :
Pkonus + Pgeser = Ppiston .......................................................................... .. (5) (qc x Ac) + (fs x As) = Tw x Api (Cw x Api) + (fs x As) = Tw x Api fs = Kw x Api / As .......................................................................... (6) As = π Ds Ls ...................................... .......................................... (7) Kw = (Tw - Cw ) .............................................................................. (8)
Angka banding geser (Rf) Angka banding geser diperoleh dari hasil perbandingan antara nilai perlawanan geser lokal (fs) dengan perlawanan konus (qs), dan dihitung dengan menggunakan persamaan: Rf = (fs / qs ) x 100 ............................................................................ (9)
Geseran total (Tf) Nilai geseran total (Tf) diperoleh dengan menjumlahkan nilai perlawanan geser lokal (fs) yang dikalikan dengan interval pembacaan, dan dihitung dengan menggunakan persamaan : Tf = (fs x interval pembacaan) .......................................................... (10)
dengan : Cw : pembacaan manometer untuk nilai perlawanan konus (kPa); Tw : pembacaan manometer untuk nilai perlawanan konus dan geser (kPa); Kw : selisih dengan (kPa); Pkonus : gaya pada ujung konus (kN); Ppiston : gaya pada piston (kN); qc : perlawanan konus (kPa); fs : perlawanan geser lokal (kPa); Rf : angka banding geser (%); Tf : geseran total (kPa); Api : luas penampang piston (cm2); Dpi : diameter piston (cm); Ac : luas penampang konus (cm2); Dc = Ds : diameter konus sama dengan diameter selimut geser (cm); As : luas selimut geser (cm2); Ds : diameter selimut geser (cm); Ls : panjang selimut geser (cm)
penggambaran hasil uji penetrasi konus a.
Gambarkan grafik hubungan antara variasi perlawanan konus (qc) dengan kedalaman (meter).
b. Untuk uji sondir dengan konus ganda gambarkan hubungan antara perlawanan geser (f s) dengan kedalaman dan geseran total (Tf ) dengan kedalaman. c.
Apabila diperlukan rincian tanah yang diperkirakan dari data perlawanan konus dan perlawanan geser, gambarkan grafik hubungan antara angka banding geser dengan kedalaman.
d. Tempatkan grafik-grafik dari sub butir a), b) dan c) di atas pada satu lembar gambar dengan skala kedalaman yang sama.
Kelebihan dan Kekurangan Uji Sondir dan Bor Uji sondir merupakan alat yang sederhana, praktis, dengan kelebihan yaitu : c epat, murah, menghasilkan data yang akurat dan detail. Sondir sangat cocok untuk tanah di Indonesia karena kondisi tanah di Indonesia sebagian besar berupa lempunga lanauan. Sedangkan kekurangannya adalah : tidak dapat diperoleh sampel, untuk uji laboratorium maupun untuk klasifikasi visual, dan tidak dapat m enembus lapisan batuan. Untuk daerah-daerah tertentu dimana lapisan tanah berupa pasir maka alat ini kurang representatif dan tidak dapat menembus lensa gravel/pasir yang cukup tebal dan padat, sehingga bila dibawah lensa pasir terdapat tanah lunak maka sulit untuk terdeteksi. Pada tanah pasir pengaruh tekanan air pori selama penetrasi pada kecepatan penetrasi yang normal sangat kecil dan diabaikan, sehingga hasil sondir dalam keadaan fully drained , sedangkan pada tanah lempung plastis hasil uji sondir lebih kearah fully undrained dan bila jenis tanah diantara kedua jenis diatas dapat memberikan hasil untuk keadaan fully drained dan fully undrained. Uji bor merupakan pengujian lapangan yang paling baik dan akurat untuk segala je nis tanah dan diperlukan untuk test-test yang lain, sedangkan kerugiannya adalah : mahal, berat (perlu alat angkut yang memadahi), waktu pelaksanaan lama dan kurang cocok untuk bangunan sederhana. Setiap pelaksanaan test boring selalu diikuti dengan uji penetrasi baku (SPT), yang perlu diperhatikan adalah faktor-faktor yang mempengaruhi harga N-SPT yaitu :
Jumlah energi yang mencapai sampler, ditentukan oleh : jenis hammer, j enis dan panjang rod, variasi tinggi jatuh palu, jumlah lilitan tali dan umur tali.
Kondisi tegangan tanah dasar lubang bor bor, ditentukan oleh : kelalaian menjaga tekanan hidrostatis, tinggi air diluar dan didalam harus sama; metode pengeboran dan stabilisasi dinding, serta diameter dinding.
Faktor-faktor lain, seperti : pembersihan dasar lubang bor, kelalaian menghitung jumlah tumbukan dan pemakaian sampler yang sudah rusak.
