BAB N PENGARUH SLURRI BENTONITE TERHADAP DAYA DUKUNG TIANG BOR
W.1. SKIN FRICTION TIANG BOR YANG DIUJX DI LABORATORIUM Penafsiran mengenai pengaruh bentonite terhadap skin fiiction menjadi agak sulit dibuat, ha1 ini karena laporan pengujian laboratorium yang cukup terbatas, dan adanya kesulitan dalam meniru kondisi-kondisi di lapangan. Percobaan pertarna dilakukan oleh Weiss (1965)'. Dia melakukan uji geser (slzeur test) pada pelat beton yang dicetak horisontal di atas pasir yang dipadatkan.
Uji perbandingan dilakukan pada kondisi tanah yang berbeda, yaitu pada tanah pasir dalam keadaan kering dan pada pasir telah direndam dalam sluni bentonite. Analisa yang didapat menyatakan bahwa tahanan gesek yang terjadi pada permukaan antara beton dengan pasir kering (dry sand) sedikit lebih besar dibandingkan pada permukaan antara beton dengan pasir yang terlapisi oleh slurri bentonite.
F. Farmer. "Die Wandreibung von im Kontraktionsverfahren unter Bentonite Suspensionsgeschutteten Betonwanden", Die Bautechnik. (1965). p. 42.
Sedangkan Furmer dun (;olderg', melakukan suatu percobaan pada suatu model tiang uji didalam alat ukur triaksial yang dirancang khusus. Pada tanah pasir yang telah dipadatkan (dari zona 2, Lembah Thames, dan telah mengalami turun 5 mm) dan memiliki kadar kelembaban jenuh 20%. Sebuah pipa silinder plastik (perspex cylinder) dengan M 150 mm yang ditekan masuk kedalam pasir tersebut, lalu dikeluarkan isinya untuk membentuk sebuah lubang. Lubang tadi kemudian diisi dengan slurri 6% Fulbent 570, dan setelah selesai diisi silinder tersebut dicabut dan slurri tersebut dibiarkan selama 1% jam hingga terbentuk filter cake setebal 5 mm. Slurri kemudian dipindahkan dengan memakai siphon, lalu beton cair dituangkan melalui pipa dengan Dl,, 75 mm dimana beton cair akan mengalir keluar melalui dasar lubang. Suatu tekanan pengekang (conjiningpressure) diberikan melalui suatu membran polythene selama 5 jam sebelurn pembebanan awal, dan pada setiap uji pembebanan sedang dilakukan. Tiang tersebut dibebani dengan penarnbahan sebesar
2 2 kN dengan memakai suatu dongkrak. Setelah selesai dibebani maka tiang itu digali, setelah diteliti ternyata lapisan filter cake relatif tak tergores diantara beton dengan pasir. Sedangkan untuk pengujian tanpa memakai bentonite, beton dituangkan melalui pipa yang serupa, yaitu penggunaan casing yang dapat ditarik kembali. Hasil percobaan tersebut terdapat dalam grafik 4.1, dimana kurva tersebut menunjukkan hubungan antara gesekan kulit (skin fizctton) terhadap perpindahan (dzsplacement). Analisa dari percobaan tersebut dapat diringkas sebagai berikut : a.
besarnya gesekan selubung (beban vertikal &bagi dengan luas perrnukaan selubung tiang) menjadi berkurang sampai sebesar 20% apabila memakai slum bentonite didalamnya.
I. W. Farmer and M. Goldberger, "Effect of Bentonite on The Skin Friction of Bored Piles", Internal report (Cementation Research Ltd, 1969).
-
.
-
Concrete.sand Concrete. bentonite.sand (Bentonite filter cake 5 mrn)
A
n
Axial load jack
N
E
3
5
5
.-0 " .u
4
-
'1
'E 150, 5
200
-
150-
"
Confining pressure 71 kN/m2
Confining pressure 142 kN/m 2
<
Displacement (mm)
A
4
% -5
250t
-
Triaxiel shear apparatus
3
-
250
-zc Y
Confining pressure 214 kN/m'
0
Displacement (mm)
Confining pressure 285 kNlm 2
I
I
I
I
I
1
1
1
-
2
1
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
0
1.0
2.0
Displacement (mm) I
1
3.0 4.0
Confining pressure' 357 kN/m 2
1
1
I
I
5.0
6.0
7.0
0.0
Displacement (mm)
I
Gmfik 4.1. Hasil pcrcobaati tcs ~)cri~\~crhanan dcngan triaksial sel.
0
1.0
2.0
3.0
4.0
I
I
1
I
5.0
6.0
7.0
8.0
Displacemcn t lmm)
b. gesekan kulit meningkat sampai nilai maksimum seiring dengan meningkatnya dzsplucement. Nilai maksimum dari gesekan kulit terjadi pada displacement
antara 4 mm sampai 9 mm yang tergantung pada besarnya confrnzng pressure. c. skin friction meningkat seiring dengan meningkatnya confining pressure namun hubungan tersebut tidak linier. Nilai rasio dari skin friction dan confining pressure menurun menjadi 0,6 pada tekanan sekitar 350 k ~ / m ~ . d. untuk tiang model yang memakai bentonite terdapat penambahan nilai yang hampir konstan dari besaran friction. Sedangkan pada tiang yang dibangun tanpa bentonite teqadi penambahan nilai yang kurang cepat pada besaran gesekan, akan tetapi sedikit Iebih tinggi. Hal ini dapat dinyatakan bahwa kohesi filter cake bentonite pada permukaan tiang mampu menahan displacement yang rendah, sebaliknya pada displacement yang lebih tinggi maka besaran skin fiiction akan menurun dibandingkan dengan tiang yang tidak memakai bentonite (concretesandpile) pada tekanan yang sama.
Percobaan ketiga dilakukan oleh Wates dun ~ n i ~ hmenggunakan ? pengujian tarik pada tiang-tiang model yang serupa dengan 0 160 rnm dan sedalam 1200 mm. Model yang pertama dicetak dengan bentonite dan yang lainnya dicetak dalam keadaan "kering" (without bentonite) dengan menggunakan pipa yang dicabut saat beton beranjak naik. Hasil percobaan tersebut dapat dilihat pada grafik 4.2. Untuk tiang yang tidak memakai bentonite menghasilkan beban ultimit sebesar 5,9 kN, sedangkan pada tiang yang memakai bentonite menunjukkan beban ultimit sebesar 4,2 kN. Hal ini sebanding dengan skin frictlon yang dihasilkan pada tiang tanpa
bentonite sebesar 9,7 kN/m2 dan pada tiang dengan bentonite sebesar 7,O kN/m2.
3
J. A. Wates and K. Knight, "The Effect of Bentonite on The Skin Friction in Cast-in-place th Piles and Diaphragm Walls", 6 Regional Conf on Soil Mech. And Found. Engineering. (Durban, South Afnca : Sept, 1975).
Tensile load on pile head ( k N I 1.0
2.0
-3.0
4.0
5.0
60
70
80
1
Two model piles of 160-mm diameter and 1200-mm depth were cast in medium river sand; One pile was cast under bentonite suspension and the other using a shutter which was withdrawn. Both piles were tested as tension piles under the same conditions of water tables method and rate of loading.
2
3
4 Pile
5
Dia. (mm)
Embedded length ,
(m)
,
.
Deflection Average shaft a t failure friction ( k ~ / m 1 ~ (mm)
'
6
I
I
Friction ultimate load' kN
Dry
162
1.20
9.64
4.5
5.90
Bentonite
160
1.20
6.99
5 .O
4.214
'Excluding self weight etc.
Grafili 4.7. Penguj ian regangan ( r i ~ t l s r k/ ~o ~ / pada ) model tisng uji
Hal tersebut menunjukkan terjadinya pengurangan yang jelas pada daya dukung pada tiang bor yang dicetak dalam bentonite sekitar 30%, dibandingkan dengan tiang bor yang dibuat dalam keadaan kering. Pada Iampiran B.1, besarnya gesekan dari pengujian Farmer dun Goldberger dan pengujian oleh Wutes dun Knlght terdapat suatu perbedaan, yaitu pada besarnya gesekan rata-rata. Hal tersebut dsebabkan oleh karena perbedaan tekanan pengekang (conjinlng pressure) yang digunakan pada kedua pengujian tersebut, dimana dalam
kasus Wates dun Knzgtzt tersebut disebabkan oleh penggunaan metode regangan (tenslle method). Sedangkan Ehrrner dan Golberger hanya memakai sekitar
'/la
dari
tekanan pengekang yang digunakan akibat dari kedalaman yang Iebih pendek dalam uji penarikan (pull-out test). Dalam prakteknya, tekanan pengekang tersebut lebih mendekati dengan apa yang dipakai Farmer dan Goldberger. Percobaan yang dilakukan Wates dun Knight juga mencakup studi tentang kondisi pembentukan filter cake dalam seperangkat sel penyaring berupa saringan penyekat dari perunggu berdiameter 22 mm dengan daya tembus air @ermeab~lrtus) sebesar 1,5x10-~- 10-l2
Hal ini dapat dtnyatakan bahwa pola pembentukan
filter cake mempunyai pengaruh pada daya dukung gesekan tiang (frictional hearing
cupuciv), dan menunjukkan pada peningkatan kekuatan geser filter cake hasil migrusi kalsiurn hidroksida yang berasal dari beton pembentuk tiang.
Penyelidikan yang dilakukan Farmer dun Golberger dapat berguna pada keadaan tanah berpasir. Karya mereka menunjukkan lingkup bahasan tentang tekanan pengekang yang dipakai pada pengujian di laboratorium, dengan suatu kesimpulan yang dapat ditarik bahwa keberadaan bentonite akan mengurangi daya dukung gesekan ultimit tiang sampai sebesar 20% pada jenis tanah pasir.
N.2. GESEKAN SELUBUNG ULTIMIT PADA TIANG BOR Suatu tiang rnampu menahan beban dari kombinasi dar~gesekan selubung tiang dengan tanah yang membungkusnya dikenal dengan daya dukung gesek tiang, dan dari penyaluran beban di ujmg tiang dengan Iapisan tanah dibawahnya dtkenal dengan daya dukung ujung tiang (end bearing).
W.2.1. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Gesekan Selubung Tiarlg a. Ketidak-aturan permukaan selubung tiang -
Uji perbandingan diiakukan pada tiang yang dibangun di dalam slum
bentonite dan tiang tanpa bentonite, yang menghasilkan perbedaan perilaku penurunan dan kapasitas pembebanan tiang. Perbedaan tersebut mungkin timbul karena kondisi yang berbeda pada tvaktu pengeboran dan pada ketidak-teraturan selubung, dan mungkin juga disebabkan oleh variasi dalam lapisan tanah dimana tiang tersebut dibentuk.
Besamva gesekan seluhung tiang didapat dari dua macam kondisi permukaan riang yang b e h d a yang berhubungan dengan tiang bor yang dicetak di tempat ( horc#tlc.u.vt-rrt-piuceprle)
seperti yang dipcriihatkan pada gambar 4.1.
I. - Tiang bor dengan permukaan selubung rata (gambar 4. la). Ketahanan gesek terhadap serakan tiang silinder tersebut hanya didapat dari panjang tiang yang tenanam di dalam tanah yang menerima tekanan pengekang tanah (confining pressure) dalam arah lateral yang-berhubungan dengan tekanan tanah efektif.
2. Tiang bor dengan perrnukaafl yang tidak rata i tidak beraturan (gambar 4.lb). Ketahanan geser terhadap gerakan tiang tersebut didapat dari akumulasi bagianbagian permukaan tiang !,an2 tidak rdta yang tertanam di dalam tanah.
P
(Applied load)
-0
r:
Overburden pressure
+f
r.+
Fricrion development o n cylindrical pile shaft (A)
.atera,
pressure
-
Friction development o n irregular pile shaft (8)
Gambar 4.1. Gesekan yang tejadi pada selubung tiang terhadap kerataan dari prmukaan tiang.
Grafik 4.3. Hubungan antara tahanan gesekan terhadap penurunan yang terjadi untuk selubung tiang yang rata dan yang tidak rata.
Dal& prakteknya, kedua efek ini akan muncul pada waklu yang sama pada setiap tiang bor yane dicetak ditempat, sejumlah ketahanan gesek terhadap gerakan tiang tergantung pada sifat ketidak-rataan permukaan selubung tiang, dan jenis tanah. Jadi semakin besar ketidak-rataan selubung tiang, maka semakin besar juga ketahanan geser terhadap gerakan tiang pada saat dibebani. Dari grafik hubungan antara tafzaizan gesek dan penurunan tiang tersebut (grafik 4.3) menunjukkan suatu perilaku gesekan dari tiang yang berbeda. Dinyatakan bahwa gesekan pada tiang
dengan permukaan yang rata akan rnenimbulkan suatu .kegagalati tiang yang tibatiba, sebaliknya pada tiang dengan perrnukaan yang tidak merata akan terjadi kegagalan tiang secara bertahap dan den-gin tahanan gesek yang lebih besar dibandingkan tiang yang memilib permukaan rata. b. Teknik penggalian tiang bor
Pengpnaan suatu teknik penggalian yang dipakai untuk membuat Iubang bor dapat mempengaruhi ketidak-rataan pa& selubung tiang bor, sehingga akan berpengaruh pada aha an an gesek dari tiang. Macam dari teknik penggalian untuk membuat lubang bor, antara lain yaitu : 1. Teknik peneeboran denean direct excavation
.Metode penggalian langsung (direct excavation), dengan memakai suatu peralatan standart berupa reran* bucker. Gerakan bucket yang naik-turun dalam lubang bor tersebut akan menghasilkan efek piston atau hisapan setempat, aliran by-pass, dan-
jugs
terJadi fluktuasi ketinggian slurri bentonite akibat dari
perpindahan volume bzicket dan alat kell~?. Pada gambar 4.2 tersebut juga disertai perhitungan besamya kecepatan aliran by-pass saat bucket diangkat.
d
0
. 0 1 a m c t l01 Durn,,,
v. v.
-
bucket. m
m
01 & + w e . Ar.2 01 b
~
k
~
r
Arc. a".. t a w lor O.,,.p 01 bente-.tr
h 6 u 0 n bvctrc ) dcuprra by G-t.tm Rl.n)xd Foundatam Ltd Eumplr.
For thr u m c h d c c l 9 S m m daxnctn u t a na,lable lor w'upr o l knronatr *r
V.
-
M
0 85'
Zi ' 09' oss .assf
Gambar 4 . 2 TIP bucket dan penparuhnya terhadap kecepatan aliran slurri bentonite yang melalui celah by-pass. Kecepatan alir dari airan maupun hisapan setempat tersebut dapat menimbulkan penggerusan dan pembesaran lubang yane patut diperhitungkan. Pembesaran lubang bor ini disebut dengan 2overbreaK', dimana besamya overbreak tersebut tergantung dari beberapa ha1 seperti pada kondisi lapisan tanah, -
pola pengoperasian dari peralatan bor, dan ukuran dari lubang bor. Bucket-bucket khusus telah didisain dengan suatu pengaturan by-pass yang berguna untuk membiarkan aliran dari cairan bentonite untuk mengambil aiih, agar dapat mengurangi kerusakan pa& dinding lubang bor.
Pengaruh positif dari overbreak pada daya dukung selubung tiang, akan rneningkatkan kemampuan penerimaan beban yang bekerja, yang berasal dari gesekan selubung tiang. Hai ini karena adanya bidang permukaan tiang yang lebih besar pada titik overbreak tersebut karena ada semacam efek tarnbahan yang disebabkan oleh ketidak-rataan permukaan dari suatu overbreak, yang cenderung memperbesar gesekan antara selubung beton dan dinding lubang. Sedangkan pengaruh jeleknya adalah bertambahya volume beton yang dipakai untuk pembuatan tiang bor sehingga berpengaruh pada meningkat&a biaya pembuatan beton menjadi Iebih mahal.
2. Teknik pen~eborand e n m circulation drilling, antara lain : a. Metode direct circulation drilling DaIam proses ini slwri dipompa masuk ke daIam lubang bor dengan suatu tekanan melaiui pipa bor yang memanjang harnpir ke dasar lubang. Slurri tersebut akan ~nenujuke dasar lubang yang keluar dari pipa bor, kemudian berputar sesuai gerakan mata bor dimana hasil galian akan bercampur dengan slurri dan terbalva ke atas oleh dorongan aliran slurri dari dasar pipa bor. Ketika slurri tersebut
bergerak ke permukaan dengan mempertahankan hasil galian didalam sistem suspensi tersebut, dan kemudian masuk melalui pipa pendek yang berfungsi sebagai saluran keluar dari slurri yang tercemar tersebut menuju ke tempat penampungan untuk proses desanding. Pengeboran dengan sirkulasi langsung ini ditujukan untuk jenis tanah yang berbutir halus (berdiameter kecil). Kerugian dari
.
,
direct circulation ini yaitu besamya jumlah tanah yang tertahan dalam slurri sehingga mengahbatkan densitas sluni menjadi tinggi: Pemakaian sistern ini sfektif pada iubang bor yang pendek / dangkai.
KELLY LINE
DIRECT CIRCULATION
KELLY
ROTARf
SURFACE C W G
PIX TO DISCHARGE RESERVOIR
DRU STEH
mtlrxi
tur
-
O!RECT CIRCL?!!AT!ON
Gambar 4.3. Metode direct circulation drilling.
Gan~bar4 .-I. Metode reverse circulation drilling (with vacuum pump).
b. Metode reverse circulation drilling Dalam proses ini memakai aliran slurri yang berlawanan dengan cara direct circulation drilling, dimana cairan sluni dimasukkan kedalam lubang bor melalui pipa pendek yang berada diatas lubang bor. SIuni tersebut akan bergerak t w dan berputar sampai ke dasar lubang akibat dari hisapan pipa bor dan putaran mata bor yang bekerja. Ketika slurri tersebut berputar mengkuti arah dari mata bor menyebabkan slurri bercampur dengan hasil galian, kemudian slurri yang tercemar tersebut terhisap masuk kedalam pipa bor yang ada di dasar lubang dengan memakai suatu pornpa sentrifhgal dengan kapasitas yang besar agar sluni dapat mencapai permukaan dan dikeiuarkan ke tempat penarnpungan untuk proses
de.sanding. Proses sirkulasi slum ini berlangsung terus-menerus sampai pembuatan Iubang bor selesai dibuat dan diiakukan pengecoran. Sistem sirkulasi ini hams dilengkapi dengan sebuah pompa vakum yang berfungsi mengontrol
ketingjan slurri didalam lubang bor agar tetap selalu penuh dengan cairan sehingga lubang bor tetap stahil
<.
.-
Pada pengeboran dengan reverse circulation ini, kerusakan yang te jadi pada lubang bor menjadi lebih sedikit. Sehingga untuk jenis p e n ~ a l i a nini diameter lubang yang terbentuk tidak berbeda jauh dari diameter muja-mula.
c. Metode reverse circulation drilling with air lift
Pa& proses ini slurri dimasukkan ke dalam iubang bor dengan dipompa seperti pada metode reverse circulation dnlling yang memakai pompa vakxrn.
Namun pada metode ini hanya memakai pompa udara untuk menginjeksi udara pada dasar pi pa bor sehingga menghasilkan gelembung-gelembung udara didalam pipa tersebut.
Campuran komposit didalam pipa bor berupa cairan slum dan gelembunggelembung udara memiliki berat yang lebih ringan dibandingkan dengan cairan slum diluar pipa bor sehingga menimbulkan perbedaan tekanan yang membuat aliran keatas berupa gaya pendorong yang membawa slurri yang tercemar tersebut ke permukaan dan dikeluarkan ke tempat penampungan.
O R I U STEH
REVEBSE --- -. '&! 5
r
CIKUCAZCN
;:a
*
L!iT
Gambar 4.5. Metode reverse circulation drilling with air lift. Pemakaian metode ini cukup sederhana dan sangat efektif dipergunakan pada 1 ubang bor yang iebih daiam dibandingkan dengan metode direct ataupun reverse circulation (with vacuum pump). Tinggi slurri didalam lubang harus tetap dipertahankan untuk memberikan
tin^ tekanan hidrostatik yang dibutuhkan aLgu
lubang bor tetap stabil. Perkiraan daripada konsumsi udara bertekanan dapat dilihat dalam tabel 4.1 yang ada dibarvah ini. Tabel 4.1. Perkiraan konsumsi udara bertekanan terhadap diameter pipa bor
1
Diameter pipa bor (mrn)
/
Konsurnsi udara (m3/menit)
Gambar 4.6. Mata bor untuk Iapisan soft soil sampai medium soil.
W W E R 8 T S FC? RCCK W1LLING
Gambar 4.7: Mata bor untuk lapisan batuan.
N.2.2.Metode Analisa pada Pengujian Tiang Bor di Lapangan Analisa hasil pengujian tiang bor diperoleh dari datadata uji pembebanan tiang telah dilakukan dalam tujuannya untuk menstabilkan pengaruh bentonite terhadap lekatan uitimit tiang bor. Analisa dari pengujian tiang di lapangan diperoleh dengan memakai metode komparatif, antara lain :
a) Metode komparatifdari dua atau lebih tiana bor d e m teknik berlainan. Pengujian tiang dengan melakukan perbandingan beberapa tiang yang panjang dan Qametemya sama, dan pada kondisi lahan yang sama serta diuji dengan metode pengujian yang sarna pula. Dimana tiang model yang satu dibanLm dalam keadaan tanpa bentonite, sedanskan tiang yang lainnya dibangun dengan slum bentonite, kemudian hasilnya akan dibandingkan secara langsung. b) Aietode komparatif dari tiarta bor dennan instrurnentasi dibawah penaarulr
slurri betztonite terhadap perkitunnan teoritis dari davn dukunn tinng. k'ada pengujian ini dipakai alat pensukur refanfan
(srrnrn ~urr,cc~).dan alat
eX.sle~~.son~c~cr yang ditanam disepanjang tiang pada tahapan konstruksi. Analisa
yang diiakukan pa& metode ini dimana hail yang didapat dengan pemakaian alat strain gauge yang memberikan hasil pen~ukuranmensenai penyaluran beban tiang ke tanah. Besarnya gesekan selubung tiang yang terjadi kemudian dibandingkan dengan perhitungan gesekan selubung tiang ciengan memakai perurnusan yang ada. Kesimpuian yang akan ditarik adalah mengenai pola dari perilaku tiang tersebut antara hasil yang diukur dari instrumentasi dilapangan dibandingkan dengan hasil Yang didapat dari suatu perhitungan.
1V.2.3. Analisa Uji Pembebanan Tiang Terhadap Gesekan Selubung Tiang Bor Hasil-hasil analisa pengujian ini diperoleh dari beberapa lokasi dengan memperhatikan jenis-jenis tanah sebagai berikut, yaitu :
- pada tanah kohesif (lampiran B.2). -
pada tanah berbutir I grunulur soil (lampiran B.3).
- pada batuan lemah I weak rock, terutama lapisan tanah kapur (lampiran B.4).
a. Pada tanah kohesif 1. Lokasi di Silver Street, Edmonton Suatu percobaan disponsori oleh CIRlA pada tahun 1975 untuk menguji serangkaian tiang yang dibangun dengan teknik-teknik yang berlainan pada suatu tempat di London Utara. Kondisi tanah pada lahan ini terdiri dari 3 m timbunan tanah dan batu kerikil yang melapisi dari tanah pasir kelempungan dari kondisi padat sampai dengan kondisi keras dari lapisan London Clay, seperti yang terdapat pada grafik 4.4 Suatu rangkaian pengujian tiang yang berdiameter nominal 750 mm telah dibangun, menggabungkan masing-masing suatu peralatan "sepatu lunak" untuk menghilangkan adanya daya dukung ujung tiang, dan memiliki pengaturan penutup ganda sampai pada kedalaman 4,3 m dari permukaan tanah. Kemudian pengetesan tersebut diharapkan semata-mata untuk menguji perkembangan dari gesekan selubung maupun daya lekat pada London Clay. Tujuh kelompok dari tiang uji tersebut dibuat mengikuti aturan sebagai berikut, yaitu terdiri dar~:
Maintained load test1 All piles 750-mm diameter
Source of information S~lverStreet. Edmonton. North London IClRlA information)
Load lkNl
Load IkNI
Soil data
Outer caring Inner caslng
l o t
1.w piles, bored under hntonite suspension using drilling bucket. concreted by tremie
b
I
Load ikN)
Load ikNI
Two p~les,bored dry wlth augcr.concrcted by tremie
One pile, bored dry wlth auger. then benton~te(uspension added. concreted through trernle
Grafik 4.4'. Pengujian pelnbebanan denga~lmaintained load test di Silver Street, Edmonton.
Souru of information Salver Street. Eamonlon, North London. (ClRlA ~nformation)
Constant rate of penetration tests All oiler 750.mm diameter
Load tkN1
1
I
Two pilcs, bored under bentonite surpension, concreted by tremi*
Load tkN1
Load IkN)
0
5
200
400
GOO
800
Two piles, bored dry with auger, concreted through hopper
1WO
1200
1400
I
I
1
-
Two piles, bored dry with nuper, concreted by tremle ,
I
One pile, bored dry with auger, then bentonite suspension added concreted through fremie
Grafik 4.5. l'engujian pe~nbebanandcngnri corlstant rate of penetration test di Silver Street, Edmonton.
a) Dua buah tiang - dibangun sepenuhnya dibawah pengaruh 5% slurri bentonite. Dalam pengeboran ini dipakai alat rotary drggmng bucket dan ketinggian dari slum bentonite hams dipertahankan sedekat mungkin dengan
permukaan tanah, setelah itu beton &pat dituangkan ke &lam lubang bor dengan mengpnakan pipa tremie. bj Dua buah tiang - dibangun dengan alat rotary boring d e n _ sebuah ~ auger daiam kondisi kering (tanpa slurri bentonite) dan pengemran dilahakan melaiui suatu corong dengan sebuah pipa pengganti yang pendek yang dimasukkan ke dalam dari bibir lubang bor. c) Dua buah tiang - dibangun dengan alat rotary boring yang sama dan cara yang sama seperti pasal 2, bpi pada tiang ini beton yang berupa campuran yang Iebih cair dituangkan dengan pipa tremie ke dalarn lubang bor yang kering tadi. d j Satu buah tiang - dibangun dengan alat rora? boring yang sama dan cara yang sama wperti p a d 3, tetapi setelah pengeboran selesai kemudian lubang bor tersebut diisi dengan 5'/6 slurri bentonite, dan beton dituangkan dengan
menggunakan pipa trernie.
Hasil dari pengujian beban yang dikenakan secara bertahap (mintairzed loud) dengan pengujian pembebanan dengan kecepatan ymg tetap, seperti yang
terlihat pada grafik 4.4 dan p f i k 4.5. Dari sini dapat- ditetapkan bahwa sejak beban ultimit tertinggi ditunjukkan oleh tiang yang dicetak dibawah pengaruh
slurri bentonite, maka adanya bentonite tidak memiliki efek yang merugikan
- -. .terhadap gesekan ultimit selubung tiang. Diameter dari tiaptiap lubang t i ~ $ g - >?/
,
5
r -
I
- . .- .-
tersebut diukur dengan memasang suatu alat pengatur kulrpr segera setelah
pengeboran. Meskipun tiang yang dibangun dibawah pengaruh slurri bentonite memiliki diameter yang lebih besar, perbedaan tersebut ticiak cukup berarti terhadap peningkatan dari daya dukungyang menerima beban. Salah satu dari tiang
konvensional tersebut menunjukkan daya
dukung
yang
tinggi
dibandingkan dengan tiang yang dibangun memakai slurri bentonite. Oleh karena itu periu kehati-hatian dalam mempertimbangkan beberapa hal, antara lain yaitu :
I . tejadinya penyimpangan dari percobaan yang biasa hlakukan,
2.hanya memakai sejumlah kecil contch tiang yang akan dibandingkan, 3. terdapat beberapa penyimpan~anyang terjadi pa& kineja suatu tiang yang akan diharapkan terhadap jenis tiang yang serupa lainnya. Penyimpangan perilaku tersebut ciapat disebabkan oieh faktor lain, bukan disebabkan oleh ada atau tidaknya bentonite didalamnya karena keberadaan dari slum bentonite ternyata tidak mengurangi kapasitas lekatan. 2. Ix)bsi di Bidston >loss. 3lerseyside Kondisi tanah pada tempat ini terdiri dari i 60 m lapisan lcrnpung kepasiran dari kondisi padat sarnpai dengan kondisi keras dan terkadang terdapat lapisan pasir yang melapisi batuan sandstone bedrock. Panjang tiang rnencapai lapisan batuan dengan panjsig tiang sebesar 60,8 m dan 8 1,22 m.seperti yang terlihat pada garnbar 4.6. Tu-iuan percobaan ini adalah untuk membuktikan kapasitas pembebanan suatu tiang uji. Dikarenakan kedalaman tiang-dan faka pada waktu itu terdapat sedikit informasi tentang penyaluran beban tiang yang dibangun dibawah pengaruh slurri bentonite, maka kesempatan ini dipergunakan untuk memasang instumentasi pada tiang.
Load test on inttrurnsntsd Pil* C Pile diameter 1220 m m Pile depth 60.8 m
boil date
GL
10 Brown randy clay
Load ~oroflter St111brown sandy clay
50
with gravel
Load IkNI
Grafil; 4:G. I'engujian petnbebannn p d n t larig y ang dipasang instrunlentasi di Bidston Moss. 1
Selama tahapan awal pembebanan sampai mencapai 3000 kN, sebagian besar dari beban ditransfer ke dalam tanah melalui bagian atas tiang. Pada kedalaman sekitar 40 sampai dengan 50 m penyaluran beban dari tiang ke dalam tanah sangat kecil. Sejauh ini besarnya beban yang ditransfer dalam keadaan ultimit, sekiranya cukup untuk menyimpulkannya dari data yang diperoleh pada bagian atas tiang adalah timbdnya lekatan (adlzesion) pada selubung tiang oleh suatu gerakan tertentu dari tiang. Berdasarkan pada kurva dari hubungan antara cohesion - depth tersebut dapat dilihat bahwa kohesi pada bagian ini sekitar 100
k~im', dengan menganggap faktor lekatan sebesar a
=
0,5 sehingga lekatan
~. kurva yang ditunjukkan ultimit akan menjadi sebesar 50 k ~ / m Kemiringan dalam gambar 4.6 tersebut adalah pada kisaran 60 kN/m2.Pengerjaan yang sama juga dilakukan pa& kasus tiang yang dikejakan secara konvensional.
b. Pada tanah berbutir (granular soil) 1. Lokasi di Montreau, Perancis
Dengan kondisi tanah yang terdiri atas lapisan batuan pengganti berupa material yang berkerikil dan berpasir yang berada di lapisan tanah kapur, seperti yang terlihat pada grafik 4.?. membandingkan; satu
Dua buah tiang dibangun untuk tujuan
dengan menggunakan mesin pemasang casing
penyambung biasa, sedangkan tiang yang lainnya dilakukan penggalian dengan metode reverse circulation slum bentonite. Untuk mencegah 'pukulan' terhadap pasir halus di dasar tiang yang dibangun tanpa slurri bentonite, casing tetap berada di &lam lubang. Data mengenai kondisi tinggi muka air tidak diketahui.
4
R. Chadeisson, "Influence du mode de perforation sur le comportement des pieux fores et th moules dans le sol," 5 Int. Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering. (Paris : 1961).
Sourw of information
R. Chadeisson, 5th Int. Conf. Soil Mechs., Paris 1961
Comparative test Two piles 560.mm diameter were installed at a distance of 1.20 m apart Pile 1 using casing, excavation by sand bailer Pile 2 using bentonite suspension, excavation by reverse circulation per~ussivemethod Load (kN)
Soil data
Pile data
1
-
2
, ,
Note
Pile constructed using casing Using bentonite suspension
1 Load settlement refers to sepcrate loading of piles 2 Simultaneous load did not reveal interference due to proximity of piles
3 Grouting at the toes of the
I
piles and consequent loading revealed impiovemerrt on cased pile but not on pile formed under bentonite Suspension
Grnfik 4.7 Uji perbandingan atitara tiang y an g lne~r~altai slurri bentonite dan tiang yang memakai temporary casing. di Montreau, Perancis.
Tiang-tiang dengan ukuran yang sama, yaitu dengan 0 560 mm dan panjang tiang 12,5 m. Tiang tiang tersebut diletakkan berdekatan dengan jarak
1,2 m antar pusat ke pusat tiang, dan dibebani secara satna dan serentak. Pengetesan tiang tidak menyebabkan kegagalatl seperti yang ditunjukkan pada diagam dari p f i k 4.7, namun ha1 tersebut menyebabkan suatu penurunan melebihi 5 mm dimana sebagian besar dari gesekan selubung tiang telah
Suatu perhitungan yang masuk aka1 tidak mungkin diiakukan pada pengetesan gesekan selubung tiang tersebut, disebabkan oleh kurangnya informasi dasar, namun hasil pengetesan tersebut menandakan kineja yang sedikit lebih baik untuk tiang yang dibangun dibawah pengaruh slum bentonite dibandingkan dengan tiang yang dibentuk dengan menggunakan casing.
2. Lokasi di Multan, Pakistan Diantara beberapa hasil pengujian tiang \rang dilakukan oleh Swiss Roritig Ot*ersttas Corporatiort adalah liasus dua buah tiarig berdasarlian
.. dibangun dengan cara konvensional maupun dengan proses sirkulasi .cest.Lan-' ,
dengn memakai slum bentonite pada tempat yans sama. Kondisi tanah terdiri dari endapan sungai berupa lempung kelanauan yang memiliki tebal 5 m yang menutupi lapisan pasir setengah halus i rr~eclirrm.fine(grafik 4.8j. Tiang tersebut memiliki 0 560 rnm dengan kedalaman tiang 20,7 m. Dan perhitungan pendekatan berdasarkan data-data yang telah diberikan, menunjukkan nilai eesekan ultimit sebesar 1750 kN. dengan penurunan tejadi sekitar 5 mml
L
dimana sebagian besar beban tersebut ditahan oleh gesekan selubung tiang d~bandingkandengan yang d~perolehdari daya dukung ujung tiang.
Test pile 2 was contlructcd by the ~ o ~ v cm r ~l h o~~ ~ Test pile 1 war conllructed under bentonite ,ulpcnlian Nominal pile diameter 560 mm
,
~
~
~
I
Soil data
Grafil; 4.8. Uji perbandingan antara tiang yang rne~nakaisIurri bentonite dan tiang yang ~nemakaitemporary casing di Multan, Pakistan.
,
Dari grafik hubungan antara beban dengan p e n m a n (load-settlement) dan tiang-tiang tersebut, didapat ditarik kesimpulan bahwa kinerja tiang yang
dibangun dibawah pengaruh slurri bentonite (TPI) lebih menonjol dibandingkau dengaa tiang yang dibuat secara konvensional (TP2), sehingga pemakaian sluni bentonite dianggap tidak berpengaruh buruk pada kinerja tiang bor, sedangkan pada tiang bor yang dibuat dengan proses konvensional / dry method, dijurnpai penurunan tiang sedikitnya 2 atau 3 kali dibandingkan dengan tiang yang memakai proses sirkulasi slurri bentonite. Lokasi di Houston, Texas Serangkaian pengujian tiang yang dibuat di kota Houston dilaporkan oleh
Reese dan ~ o u m aDua ~ . buah tiang (GI dan G2)terletak pada lokasi sebuah jalan interchange, sementara itu tiang ketiga (BB)berada pada pondasi untuk struktur konstruksi lainnya. Kondisi tanah terdiri dari lapisan tanah lempung kelanauan (silty clay) pada kedalaman -9,OO sampai dengan -18,OO m yang menutupi
lapisan tanah pasir kelanauan (silty sand). Tiang tersebut menembus beberapa meter pada lapisan tanah pasir, seperti yang terlihat pada grafik 4.9. Kekuatan geser tanah yang ditemui dalam lapisan tanah lempung dan tanah pasir dihitung dengan empat metode, yaitu dengan pengujian triaksial, alat
TED penetrometer, Pocket Penetrometer, dan uji penetmi standar. Tiang-tiang tersebut dipasang peralatan berupa suatu sel beban "Mustran" berlistrik, yang telah cfikembangkan oleh Pusat Penelitian Jalan Raya. Sel tersebut digunakan pasangan dalam posisi yang beriawanan pada tiap tahapan. Terdapat indikasi bahwa proses pembersihan didasar tiang tersebut tidak begitu memuaskan.
5
.
L. C. Reese and F. T. Touma, Report on Texas Highwqy Research Project, (Austin : University of Texas, 1972)
Teknik pengeboran pada tiang G2 telah diperbaiki dengan melakukan peinbersihan pada dasar lubang dengan cleaning bucket sebelurn sangkar tulangan baja dimasukkan kedalam lubang, namun masih muncul ketidakpastian mengenai adanya tanah asli pada dasar lubang. Sedangkan pada tiang BB juga dijumpai beberapa masalah dengan slum bentonite dikarenakan adanya kontaminasi (yang mengarah pada penggumpah dari slurri bentonite), dan kehdangan air dari slurri selarna pekerjaan berlangsung. Tak ada upaya tertentu
yang dildmkan untuk membersihkan lubang dengan sejumlah endapan lunak yang tanpa sengaja tertinggal di dasar lubang. Ketika uji pembebanan selesai Qlakukan, maka setiap tiang &cabut dan diukur dengan seksama, bersamaan dengan dibuatnya rekaman atau catatan posisi gauge (pengukur). Data yang diperoleh dari pengujian tersebut diringkas
dalam grafk 4.9 dan 4.10, dan dari hasil pengujian itu dapat diamati bahwa pada uji pembebanan dari semua tiang hampir mencapai beban ultirnit. Dengan membandmgkan hasil pengujian tiang dengan nilai kohesi yang didapat dari uji
triaksial, maka faktor lekatan (adhesi) rata-rata yang diperoleh untuk bagian tiaug yang melalui lapisan tanah lempung &pat dihitung. Kohesi rata-rata pada lempung sebesa. +_ 50 kNlm2 pada lokasi tiang GI dan Gz, dan s e k zt 100 kI4/m2 pada lokasi tiang BB. Faktor lekatan bervariasi dari 1,78 sampai dengan 0,86 dimana nilai terakhir didapat dari tanah lempung yang lebih keras. Atas asumsi dunana gesekan pada tanah pasir dan kerikil dapat diwakili
dengan persamaan : Jult
-
=
K,P, t a n 6
dimana Po tekanan tanah mula-mula.
Source of inlormatlon
All piles excavated using slurry displacement method and concreted by tremie.
troutton, Texas Rccse. O'Neill & Touma
3' B Pilc dia. 760 mm
G1 Pile dia. 920 mm Pilc dia. 760 mm
Shear strength (kNlm21
0
5
50
,100
150
Shear strength (kNlm21
,200
I
0
250
I
I
Clay
Clay shear sfrtngth
-
Shear strength (kN!m21
'
510
10-
50
-
I
100
150
I
I
Clay
L~
-
250
200
hnd SPT values
X
'Z X
F -
X
5 15..
e
X
x
Sand SPT values
)r
0
20
-
x X
-7vo2
X
Jnd SPT values
X
25
X
-
30L-I0 10
x
-
25.
X
20
30
1
40
I
I
50 60
I
70
80
90
100
,
300
;O
X
;, %
SPT values N
Gralil; 4.0. Kondisi lapisan tanall 411 l o t ~ \ t o r ~I'cxas. .
A
n
Clay
a. ;, z a. SPT values N
3010
;o
o;
Ijo i o a;
60
70
_ I
;OO SPT values N
80
90
100
h l c e ol informrtion Hornton. Tcxrt ntttt.
0 Neil1 & Toumr Lord l k N )
0
30OO
4 W
5300
W
I
I
I
1
7 003
.--
--- - 30L
G2 Top of
\
pile
PIIC
Load
Load lkNl
0
1OOO
1003
3OCO
pllr
\
(kNI 4003
5003
GOOO
I
Load Irrnslrr prolilcl lor G?
I
Tonprnr~lo loadldcpth euhl 11 rbore inclinrlions indiole unit'lord lronller lo tho ground
I
Grafil; 4.10. Icurva hubungan antars b c l m tlcngan penuruiian, dan pola penyebaran bcban di Houston, 'l'exas.
I;:[
Reese dan lainnya menetapkan nilai dariK, -
-
=
0,675
-
0,75.
Sedangkan untuk nilai Ks sebesar 0,75 salnpai dengan 0,83 didapat dari hubungan dengan koefisien tekanan tanah normal terhadap selubung tiang. Pengujian lainnya dilakukan pada ukuran tiang yang sama namun tanpa memakai sluni bentonite yang n~enyelidiki besarnya lekatan pada tanah iempung. Pengujian dengan metode "kering-' tersebut menunjukkan besamya faktor lekatan antara a = 0,74 - 1,O. Dari pengujian menyataican bahlva faktor a pada pengujian yang menggunakan slurry displacement method adalah sama atau lebih besar dari pengujian yang menggunakan dry casing method untuk pembuatan tiang bor. Agar terjadi suatu gesekan pada Iapisan tanah pasir, maka uji penetrasi standar hams memiiiki nilai N se'ksar 20 - 100 dan nilai Ks = 1,O. Untuk tiang dimana tanahnya didominasi sebagan besar pasir, dapat menyebabkan berat jenis slurri (ys1,& menjadi semakin besar. Nilai berat jenis slurrl k n t o n ~ t cyang tercatat pada tiang G I adalah 1.30 s 10; kg:rn' dan pada
trang Bli adalah 1.40 x 10' kgm'. Tingtat tontaminasi pada slum yang sedemikian tinggi akan menimbulkan filter cake yang tebal dan banyak mengandung pasir yang terjadi daiam waktu singkat, serta tejadinya kehilangan gesekan yang luar biasa dibandingkan dengan kondisi normal pada penzpnaan slum bentonite.
c. Pada batuan lemah (weak rock), yaitu pada lapisan kapur 1. Lokasi di Erith Pada lokasi ini, tiang bor 0 1050 mm dipasang u ~ t u kmenopang sebuah bangunan silo. Tiang-tiang tersebut memanjang sampai kedalaman 31 meter dari permukaan tanah. Kondisi lahan terdiri dari tanah timbunan seteba16 meter yang melapisi tanah lempung lunak dengan kedalaman 14 meter. Dibawah tanah Iempung tersebut terdapat tanah pasir dan kerikil setebal 7 meter yang rnelapisi tanah kapur (garnbar 4.1 1). Panjang tiang 16,4 meter dari ujung atas tiang tersebut dipasang liner (saluran vertikal) secara permanen, narnun tidak dimaksudkan untuk ~nenghilangkangesekan pada panjang tiang tersebut. Pemakaian casing secara permanen ditujukan untuk memastikan integritas dari selubung tiang pada tanah Iempung ,rang sangat lunak tersebut. Dibatvah liner (saluran vertikal) ini, selanjutnya pengeboran tiang dilakukan dengan memakai slurri bentonite untuk mei~ahanp.rmuLaan dlndlr* iubang. Scrangkaian dari alat
s l r u ~ rguuge ~
dengan
kakl krgetar dlpasang pada satu tiang tes pada kedalaman yang ditunjukkan pada garnbar 4.1 1, dan alat ukur ku11pc.rdapat menentukan diameter selubung tiang dengan akurat.
Dari hasi I penguj ian tiang dengan pembebanan bettahap (maintained b u d piie lest) serta data dari pembacaan alat strain gauge telah diketahui.
Kemudian hasil tersebut digunakan untuk tujuan membandingkan hubungan antara beban dengan kedalarnan (loaddepth) terhadap beban yang lebih tinggi. Dan terlihat terjadi pengurangan pada kemiringan (slope) dari kurva bagian atas untuk kondisi dari tanah lunak yang berada diatas tanah pasir dan kerikil.
Source of ~nforrnation Ctmentalton Paling & Foundat~onlLrd.. Soya mral Silos. Erith. Kenr
Instrumented pile test Nominal pile diameter 1050 mm. P~leconstructed under bentonite surpension Permanent casing vibrated to top of gravel layer. Load ( k N l
SPT values N
Rad~usl m m l * c a l n ~ rresd!nq,
Chalk
25
30
T a n ~ h t sto loadldepth curve at above inclinations ~ n d ~ c a t r unit load transfer to the ground.
F L 31
Grafik 4.11. Pe~lg~ljian pads tiarig yang cf~pasnngii~strun~entasi di Erith, Kcnt. I
Sedangkan untuk panjang tiang yang berada dalam lapisan kapur terlihat pena~nbahanyang cukup tajam pada kemiringan (slope) kurva tersebut. D~jumpaibeberapa kesulitan dalam mengukur kekuatan kapur dan pada
uji penetrasi standar (SPT) walaupun merupakan suatu praktek yang umum dilakukan dalam penilaian daya dukung tiang pada tanah kapur dan batuan lunak lainnya, maka untuk tiang yang dicetak &lam kondisi kering maupun pa& kondisi di bawah air tanah besar dari gesekan selubung yang aman hams diambil sebesar 2,5N x (FS) k ~ / m ' . Dimana : F.S.
=
angka keamanan = 2 !A
A'
=
jumlah pukulan tiap kedalaman 300 mm dari penetrasi SPT cone
Sehingga gesekan selubung ultimit pada tanah kapur
Pada lapisan tanah kapur pada kedalaman -22.00 m dari pern~ukaan tanah rnrnunjukkan hasil SPT sebesar h:
= 16,
sehingga hesar pada gesekan
selubung ultimit pada tiang ini menjadi 100 kN/m', dibandingkan dengan niiai tercatat sekitar 75 k ~ l m ' .Sedangkan nilai SPT dekat dasar tiang menunjukkan
hr = 40 sehingga nilai gesekan selubung ultimit tiang menjadi 250 kN/rn2 pada kedalarnan tenebut. Kecepatan transfer beban maksimum pada kasus ini adalah 175 k~!m' meskipun tiang tidak mencapai kondisi beban ultimit. Dari percobaan diatas, ha1 ini menu;?iukkan pemakaian bentonite dalam konstruksi tiang pada nilai gesekan yang terjadi bahwa tidak terjadi pengurangan ~esekantiang pada tanah kapur akibat dari adanya bentonite.
-
2. Lokasi di Littlebrook, Kent Suatu konstruksi di Ltttlehrook D untuk Yroyek Stasrun Tenaga Listrrk, Kent, dibuat persiapan untuk memasang peralatan pada pengujian tiang,
termasuk dud buah tiang bor yang dicetak di tempat (cast-in-place) 0 1050 mm, dibangun dengan memakai slurri bentonite. Dipakai casing ganda untuk mengisolasi tiang dari butiran tanah urugan, endapan sungai, dan tanah sungai Thames yang melapisi tanah kapur bagian atas pada tempat tersebut. Satu buah tiang dibuat dengan sebuah rongga pada dasar tiang, sementara lainnya dibangun dalam cara yang biasa. Tiang-tiang tersebut kemudian dibenamkan ke dalam tanah kapur keras dengan jarak, yaitu 8.2 m untuk tiang dengan volded toe, dan 8,5 meter tiang dengan solld toe (dari ujung bawah outer casing sampai ke ujung
bawah tiang). Perincian mengenai tiang dan hasil pengujian ditunjukkan dalam grafik 4.12. Suatu strain gauge dengan kabel getar dan tongkat ekstensometer dipasang didalam tiang dan integritas tiang diperiksa dengan teknik pengujian ultrasonik. Kondisi lapisan tanah sedalam 5 meter dari lapisan kapur bagian atas mengalami retak yang sangat parah dan mengandung lapisan batu api, dengan ukuran penghaIang dan kerapatan retakan meningkat pada kedalaman yang lebih dalam. Besarnya penetrasi standar umumnya berkisar N
=
20 pa& permukaan
kapur sampai dengan N = 50 pada jarak 8 m masuk ke lapisan kapur tersebut. Dari pengujian tersebut, Mullurd dun ~ullcmtyne~ menyatakan gesekan selubung tiang terjadi pada 5 meter dari tanah kapur mencapai 100 kN/m2 untuk penurunan tiang sebesar 25 mm.
6
D. J. Mallard and J. L. Ballantyne, "The Behaviour of Piles in Upper Chalk at Littlebrook D Power Station," C;eofechniy~re. (March, 1976).
Source ol information L ~ l t l c b ~ o oDk Power Station
Slio laver
Load or1 p ~ l c21 lop of tcsl length (kN)
,
,
601
a
.
Solid pile Volded p'lc
Borcd otlc r,r.#!t,tatrrrl lo;#rlbch;wiour rrt ~.ll.rlt
Mearr S ~ J Ilriction I kN/mY
x
HC6 SCG
.
11
Vo~dedp ~ l e Sol~dp ~ i r
-1
12 Friction in chalk at settlement of 25 mm: driven p~les.
CRP distribution plul pre.load: bored piles. Solid toe pilc
Voided toe pile 8
1
ML distribution.
#
Grilfik 4.12. I~engijianpada fiallg yang dipss;~nginstn~nlentasipada lapisan weak rock (batuan kapur) di Littlebrook.
Pada dasar batuan yang lebih kuat dengan adanya transfer gesekan inenunjukkan nilai gesekan sebesar 400
-
500 kN/m2, dimana pada penurunan
ini beban ultimit tiang belum tercapai. Maka dari itu, dapat disimpulkan bahwa pada lapisan kapur, selama kecepatan transfer dari gesekan tinggi serta didapatnya nilai gesekan yang lebih besar atau sama dengan yang didapat melalui perhitungan (secara empiris), maka tidak ada alasan bahwa keberadaan bentonite tersebut dianggap merugikan tiang.
IV.3. TAHANAN DASAR TIANG BOR Analisa ini untuk mengetahui besarnya tekanan yang dapat diterapkan tanpa penurunan (settlement) yang terlalu besar. Jadi bukan untuk membuktikan kapasitas maksimum dari lapisan (strutu)tanah yang dijumpai.
IV.3.1. Pengaruh Perpindahan Slurri Bentonite dari Dasar Tiang.
Proses perpindahan slurri bentonite dari dasar suatu tiang oleh beton yang mengalir dari pipa tremie telah dibicarakan pada bab-bab terdahulu. Untuk menjamin agar terjadi proses perpindahan slurri bentonite sepenuhnya maka diperlukan suatu kontrol untuk menjamin agar slurri tidak terlalu banyak tercemar oleh endapan berat. Agar beton cair mengalir secara bebas dalam pipa tremie dan menjadi seperti suatu cairan dengan kekentalan tertentu maka diperlukan suatu teknik pemakaian tremie dengan standar yang cukup tinggi. Jika kondisi tersebut dipenuhi maka daya dukung di dasar tiang dapat mencapai nilai yang cukup tinggi. Hal tersebut disebabkan sejak dasar tiang terkena tekanan bentonite sepanjang proses pengeboran (yang lebih besar dari tekanan air dari dalam pori-pori tanah di sekelilingnya sehingga tingkat dari gangguan pada dasar tiang akan dapat diperkecil.
Ada dua pokok pertimbangan saat proses pembuatan tiang dengan memakai bentonite, antara lain : 1. Apakah pada lapisan batuan lemah (weak rock) atau tanah yang kohesif
mengalami kontak yang kuat antara ujung bawah tiang dengan dasar lubang bor tanpa adanya bahan yang lunak yang tertinggal diantaranya, yang mana bahan lunak tersebut dapat menimbulkan suatu penurunan yang besar.
2. Apakah gangguan yang dikarenakan pada tanah yang non-kohesif menimbulkan suatu kemerosotan pada daya (kapasitas) dukung tiafig dan aksi penggerusan yang terjzdi dari beton yang datang dari tremie tidak mempunyai pengaruh yang mendatangkan kerusakan.
IV.3.2. Analisa Uji Pembebanan Tiang Terhadap Tahanan Dasar Tiang Bor
Pada tanah kohesif dilakukan pengujian tiang bor pada lokasi di Bidston Moss dan di Altrinchum seperti yang terlihat pada lampiran B.5. Sedangkan pada kasus tanah non-kohesif, dilakukan pengujian pada lokasi di Euston Squure, dan di Porto 7blle seperti yang terlihat pada lampiran B.6.
a. Pada batuan lemah (weak rock) dan pada tanah kohesif
1. Lokasi di Bidston Moss Kondisi tanah seperti yang terdapat pada grafik 4.6, dimana pada grafik tersebut terlihat hasil uji tiang memberikan petunjuk bahwa beban sebesar 1600
kN ditransfer ke dasar tiang dari beban kerja maksimum sebesar 8250 kN, dimana tekanan di dasar tiang adalah sebesar 1370 k ~ l m ' . Akibat dari pembebanan tersebut menimbulkan penurunan tiang yang sangat kecil sebesar 2 mm, sehingga dapat disimpulkan bahwa terjadi kontak yang baik antara beton dengan tanah di dasar tiang.
2. Lokasi di Altrincham Hasil uji tiang yang dilakukan di Altrincham, dengan kondisi tanah terdiri dari lapisan tanah pasir dan tanah lempung kepasiran yang berada diatas lapisan batuan sundstone keras seperti yang terlihat pada grafik 4.13. Pada percobaan ini dikerjakan suatu beban maksimum sebesar 6150 kN. Tidak ada instrumentasi yang dipasang dalam tiang untuk mengukur beban ketika mencapai dasar lubang, namun diasumsikan besarnya gesekan ultimit rata-rata bagian tiang yang berada diatas batuan (rock) adalah 100 kNm2, dengan gesekan selubung total tiang sekitar 3900 kN, sehingga tersisa beban sebesar 2250 kN yang ditahan oleh tiang yang tertanam didalam batuan sandstone. Penurunan total yang terjadi pada tiang adalah sebesar 8,5 mm, dimana pemendekan elastis yang terjadi mencapai 3,5 rnrn sehingga memberikan penurunan tiang dalam tanah batuan sebesar 5 mm. Beban dasar ini sesuai dengan tekanan pada ujung tiang sebesar 2900 kN/m2 dan sebagian beban dipindahkan pada panjang tiang yang tertanam dalam lapisan batuan sandstone sehingga sambungan dasar yang kuat antara tiang dengan lapisan batuan dapat terjadi. b. Pada tanah non-kohesif 1. Lokasi di Euston Square, London Pada lokasi Luston Square, London, pada tahun 1975~telah dilakukan pengujian pada dua buah tiang dengan 0 750 mm. Tiang-tiang tersebut berbeda dalam panjangnya, dengan tiang TP2 yang lebih panjang dan memiliki penutup ganda untuk mencegah kemajuan dari gesekan selubung sepanjang tiang tersebut.
-
7
E. H. Steger and P. H. Derbyshire, "Piling on to Thanet Sand at Euston Square," Ground E~igiileerir~g (September, 1975) No. 5. p. 8.
Sourm of information Camentation Piling & Foundstions Ltd. Pltlnp at Altrincham
Maint~inedload tart Nom~nalpile diameter 1000 mm P~lcdepth 11.8 m
Load IkN)
4
0
1000
2050
3000
4 000
5000
6000
l i t loading cycle Soil data
2nd load~ngcycle
Source o l information P l l ~ n ?for Eus'ton Squarc D~velopment from thc files of Cementation Piling & Foundatiorrs L t d Soil data
ln$trurnentcd load t e l l
TPl
GL
Cohes~on( 4 N / m 2 )
TPI
dc ground
-H
Stiff blue clav
El
Very stiff motllcd
Tvpical SPT f ~ o n site r
rhows r value
..
.
.;.
.....::, I
1 ,:,I
305 m m in the >ant1 Sand
Grcen sand
. ' .. .,.. (Thanet Sand) ..., ... . .. . . . ''
-
Sc
\
8090
\
,
-
lo0 -
Note Very high prescure at thc toe o f thc pdcr at max. load applied reaching 10 000 kNlln2
Clialk
Grafik 4.14. Pcl~gujianpada tiang yatlg dipasallg insttvn~entasidi Euston Sq~~are, London.
M ~ x i m u mlodd f6r TP2 approx. 9000414
2. Lokasi di Porto Tolle, Itali
Enam buah pengetesan tiang pendahuluan pernah dilakukan di tempat ini dengan kontraktor yang lain dan menggunakan metode yang berbeda, tetapi semuanya menggunakan teknik bentonite. Laporan data tersebut didapat dari Studlo Geotechnico Italiano, Torino.
Tanah tersebut terdiri dari lapisan tanah lanau dan pasir lepas yang menutupi tanah lempung yang mengalami konsolidasi secara normal dan tanah pasir, dan adanya muka air tanah yang tinggi. Profil tanah, uhwran tiang dan hasil uji pembebanan dapat dilihat pada grafik 4.15. Namun tidak ada informasi mendetail mengenai sifat-sifat tanah tersebut dimana semua tiang yang didirikan pada lapisan yang sama, dimana tiang no.1 merupakan satu pengecualian dari tiang-tiang lainnya, dimana memiliki diameter yang lebih kecil dari tiang lainnya namun memiliki perilaku yang sama ketika dibebani. Suatu perhitungan beban ultimit dari daya dukung ujung tiang telah dihitung oleh ~ e r i s e ? ,pada tiang berdiameter 1 meter. Dari keseluruhan tiang hanya tiang no. 6 yang mengalami kegagalan seperti yang telah diperkirakan dari perhitungan yang telah dibuat, karena terlihat adanya penurunan yang kecil dari kecepatan penurunan permulaan yang tinggi. Pada tiang no. 2 - 5, beban yang bekerja sebagian besar diterima oleh gesekan selubung tiang karena daya dukung pada ujung tiang (end bearmng) yang jelek. Kineja tiang no.6 tersebut nlenunjukkan daya dukung yang tinggi yang didapat bukan dari peningkatan gesekan tiang semata-mata.
9
J. Kerisel, "Fo~rdatiorrsprc,for~des en milieux sableux; variation de la force portante lzmite th en.fonctiorl de la densite, de la profondeur, du diametre et de la vitesse d'enforcement, Proc. 5 Int. Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering. (Paris : 1961).
Source of information Studio Geothechnico ltaliano Porto Tolle. Italy (1972) Maintained load test Pile No 1 diameter 800 mm. depth 4 2 m, bucker excavation Pile No 2 diameter 1000 mm. depth 42 m, bucket excavation Pile No 3 diameter 1000 mm, depth 42 m. bucket excavation Pile No 4 diam~ter1000 rnm. depth 43.5 m. bentonite circulation Pile No 5 diameter 1000 mm. depth 43 m. bentonite circulation Pile No 6 diameter 1000 mm. depth 46 m, bucket excavation with grouted toe
Soil data GL
.;,:
b.*
:."~j
Loose sand and
, ~ , : ; , 7 ; . ~ X
r
lo-,x
K 1(
-E -
X
X
20-'%
x
5
.
Normally con$ol~tlated silty clay
R
a"
:x
x:
v.
.L 2 .:.
30
Clay and
+ :.'_ sand layers ....&+l: 40
.,.. .
'.
,
-,,:.,.,;,;;;;.::.: . . . .::' j ...., .' . : . :. ... ,'. . . , . ,'
su-
.1.... . . . ,.'.. '.:.. Medium dense .;:,' rand ;:.,; ::':,'; ... ... ., ... ,.
:
'
.:',.:'(;.,',.,
I
.
:; ./.. ,
Note Approximate estimation of ultimate load lor 1.m dlameter pile End bearing (after Kerirel) for medium sand 8000 kN appfoa Estirnrted fr~ction= 6000 k N aDprox Total 1 4 000 kN approx.
-
-
Grafik 4.15. Pengujian pembebanan dcngan tllnilltained load test di Porto Tolle, Itali.
