Sipil Rudi2 Email

download Sipil Rudi2 Email

of 26

Transcript of Sipil Rudi2 Email

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    1/26

    2002 digitized by USU digital library 1

    BEBERAPA KENDALA APLIKASI TEORI P ERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIALPONDASI DALAM

    Ir. RUDI ISKANDAR MTFakultas Teknik

    Jurusan SipilUniversitas Sumatera Utara

    ABSTRAK

    Praktek perencanaan dan aplikasi penggunaan pondasi dalam saat inicenderung mengalami peningkatan dalam hal daya dukung aksial pondasi tersebut.Hal ini terjadi akibat diadakannya pengujian pembebanan terhadap tiang denganskala penuh yang terkadang dilakukan hingga tiang mengalami keruntuhan. Seringsekali perhitungan teoritis yang ada, yang menggunakan data uji laboraturium,Sondir dan SPT memberikan perkiraan daya dukung yang lebih kecil dari kenyataanyang dapat dipikul oleh tiang. Tulisan ini menguraikan beberapa perhitungan-perhitungan teoritis yang ada dengan menggunakan data hasil uji laboraturium,Sondir dan SPT. Kendala-kendala yang akan dijumpai dalam mengaplikasika rumus-rumus tersebut serta usaha-usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi ataupunmengatasi kendala-kendala tersebut. Dengan demikian diharapkan dapat dihasilkanperkiraan daya dukung pondasi dalam teoritis yang lebih mendekati kenyataan dilapangan.

    PENDAHULUAN

    1.1. Latar Belakang

    Dalam setiap bangunan, diperlukan pondasi sebagai dasar bangunan yang kuatdan kokoh. Hal ini disebabkan pondasi sebagai dasar bangunan harus mampumemikul seluruh beban bangunan dan beban lainnya yang turut diperhitungkan,serta meneruskannya kedalam tanah sampai kelapisan atau kedalaan tertentu.Bangunan teknik sipil secara umum meliputi dua bagian utama yaitu struktur bawah(sub structure) dan struktur atas (upper structure). Struktur atas didukung olehstruktur bawah sebagai poondasi yang berinteraksi dengan tanah dan akan

    memberikan keamanan bagi struktur atas. Struktur bawah sebagai pondasi jugasecara umum dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu pondai dangkal dan pondasidalam. Pemilihan jenis pondasi ini tergantung kepada jenis struktur atas, apakahtermasuk konstruksi beban ringan atau beban berat dan juga jenis tanahnya. Untukkonstruksi beban ringan dan kondisi lapisan permukaan yang cukup baik, biasanya jenis pondasi dangkal sudah cukup memadai. Tetapi untuk konstruksi beban berat(high-rise building) bisanya jenis pondasi dalam adalah menjadi pilihan, dan secaraumum permasalahan perencanaan pondasi dalam lebih rumit dari pndasi dangkal.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    2/26

    2002 digitized by USU digital library 2

    Pondasi akan berinteraksi dengan tanah untuk menghasilkan daya dukungyang mampu memikul dan memberikan keamanan pada struktur bagian atas. Untukmenghitung daya dukung yang akurat pada suatu perencanaan pondasi makadiperlukan suatu penyelidikan tanah yang akurat juga dan penyelidikan di lapangandengan menggunakan alat pengujian yang sering dipakai yaitu Standard PenetrationTest (SPT) dan sondir yang biasanya digunakan untuk perencanaan pondasi dalam.

    Sering sekali perhitunganperhitungan teoritis yang ada mengenai dayadukung pondasi dalam, terutama yang menggunakan data uji hasil pengujianlaboraturium memberikan perkiraan daya dukung yang lebih kecil dari kenyataanyang dapat dipikul tiang. Tulisan ini menguraikan beberapa perhitungan perhitungan teoritis yang ada, kendala-kendala yang dijumpai dalammengaplikasikan rumusan-rumusan tersebut serta usaha-usaha yang dapatdilakukan untuk mengurangi ataupun mengatasi kendala kendala tersebut sehinggadiharapkan dapat memberikan perkiraan daya dukung teoritis yang lebih mendekatikenyataan di lapangan.

    1. 2 Identifikasi MasalahBerdasarkan uraian pada latar belakang, maka perumusan masalah dapat

    diuraikan sebagai berikut :

    1. Daya daya dukung pondasi dalam, terutama yang menggunakan data uji hasilpengujian laboraturium dan lapangan memberikan perkiraan daya dukung yangberbeda dengan kenyataan yang dapat dipikul tiang di lapangan.

    2. Terdapat beberapa kendala-kendala sehingga data uji hasil pengujianlaboraturium dan lapangan memberikan perkiraan daya dukung yang lebih kecildengan kenyataan yang dapat dipikul tiang di lapangan.

    3. Kendala-kendala dengan menggunakan uji lapangan terjadi pada prosesstandarisasi alat sehingga sehingga data hasil pengujiannya memberikanperkiraan daya dukung yang lebih berbeda dengan kenyataan yang dapat dipikultiang di lapangan.

    1. 3 Tujuan PenelitianSecara ringkas Tujuan Penelitian ini sebagai berikut :

    1. Menganalisa teori konsolidasi multy dimensional Biot dan konsolidasi Biot yangdigunakan dalam program Plaxis sehingga didapat perumusan yang dapatdiapplikasikan ke dalam metoda elemen hingga dan pemodelan tanah.

    2. Meninjau kembali model-model tanah dan model-model tanah yang akan dipakaidalam program, dalam penelitian ini digunakan model Drucker-Prager danhasilnya dibandingkan dengan Mohr-Coulomb dan Soft-Soil.

    3. Menganalisis hasil paket program Plaxis berupa hubungan tegangan reganganyang terjadi, excess pore water pressure dan penurunan vertikal terhadap waktuserta membandingkannya dengan hasil pengamatan lapangan

    1.4 Pembatasan MasalahUntuk menganalisis penggunaan konsolidasi biot dalam menghitung deformasisebuah bendung dipengaruhi oleh berbagai kondisi. Untuk menyederhanakanmasalah yang akan dibahas digunakan pembatasan sebagai berikut:1. Meskipun telah banyak model-model tanah yang dikembangkan para ahli seperti

    model hyperbolic, Cam-Clay, Modifiend Cam-Clay, Drucker-Prager dan Soft Soil(Cap) yang intinya adalah mengimplementasikan sifat material tanah kedalammodel matematis, namun dalam penelitian ini hanya digunakan model Drucker-Prager.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    3/26

    2002 digitized by USU digital library 3

    2. Elemen yang digunakan pada penelitian ini adalah isoparametrik berbentuksegitiga dengan enam titik nodal.

    3. Proses verifikasi pemodelan vertikal drain untuk menganalisis vertikal draindengan kondisi plane strain digunakan cara D. Russell, C.C Hird dan I.C. Pyrah,1999 dengan cara kedua yaitu dengan cara merubah koefisient permeabilitastanah pada kondisi plane strain.

    .1.5 Manfaat Penelitian

    Manfaat penelitian ini secara ringkas sebagai berikut :

    1. Sebagai bahan pertimbangan bagi para perencana khususnya insinyur mekanikatanah (Soil/Material Engineer) dan Insinyur pondasi (Foundation Engineer) yangberkaitan dengan permasalahan penimbunan tanah lunak.

    2. Tambahan literatur dan perbandingan yang berhubungan dengan permasalahkonsolidasi seperti konsolidasi biot, pemodelan tanah (soil modelling), koefisientkonsolidasi tanah (Cv) arah radial, smear zone dan pengamatan lapangan.

    3. Bahan studi dan referensi bagi para mahasiswa Jurusan Teknik Sipil di FakultasTeknik Universitas Sumatera Utara.

    1.6 Metode Pengumpulan DataDalam pengumpulan data dilakukan dengan cara studi kepustakaan. Yaitu

    dengan cara mempelajari literatur-literatur dan hasil perencanaan bendung SeiRempang untuk mengumpulkan informasi yang berhubungan dengan kondisi lapisantanah di sekitar daerah penelitian. Data yang dibutuhkan antara lain sifat-sifat fisikdan teknis tanah di lokasi , dimensi dan material bendung yang direncanakan,pelaksanaan pekerjaan di lapangan dan hasil pengamatan lapangan (monitoring).

    1.7. Sistematika PembahasanPenulisan pada penelitian ini disajikan dengan sistematika sebagai berikut :

    BAB I. PendahuluanDalam bab ini dijelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat

    penelitian, metode pengumpulan data dan sistematika pembahasan.

    BAB II . Tinjauan PustakaDalam bab ini dijelaskan mengenai penurunan rumusan konsolidasi biot, model

    Drucker-Prager dan Mohr-Coulomb, jenis material yang digunakan pada programPlaxis dan peralatan monitoring lapagan berupa settlement plate, pneumaticpiezometer dan stand pipe piezometer..

    BAB II I. Metodologi PenelitianBab ini membahas susunan lapisan tanah di lokasi, geometrik bendung Sei

    Rempang, parameter tanah yang digunakan dan studi kasus pada pelaksanaanpembangunan bendung Sei Rempang di Pulau Batam.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    4/26

    2002 digitized by USU digital library 4

    BAB IV. Analisis dan PembahasanDalam bab ini dibahas hasil penelitian berupa hubungan tegangan-regangan

    yang terjadi dengan menggunakan model Drucker-Prager pada lapisan 1 (mediumstiff clay), lapisan 2 (soft clay) dan lapisan 3 (very soft clay) sertamembandingkannya dengan model lain seperti model Mohr-Coulomb dan Soft-Soil.

    Turut juga dibahas excess pore water pressure dan penurunan vertikal yang terjaditerhadap waktu.

    BAB VI . Kesimpulan dan SaranDalam bab ini dibahas tentang kesimpulan dari isi penulisan dan saran-saran

    BAB II

    PENYELIDIKAN TANAH

    2.1. Pendahuluan

    Tanah selalu mempunyai peranan yang sangat penting pada suatu lokasipekerjaan konstruksi. Tanah merupakan pondasi pendukung suatu bangunan ataubahan konstruksi dari bangunan itu sendiri seperti tanggul atau bendungan, ataukadang-kadang sebagai sumber penyebab gaya luar pada bangunan sepertitembok/dinding penahan tanah.

    Mengingat hampir semua bangunan itu dibuat diatas tanah maka harus dibuatsuatu pondasi yang dapat memikul beban bangunan itu atau gaya yang bekerjamelalui bangunan itu atau gaya yang bekerja melalui bangunan itu. Umpamanya jikapermukaan tanah cukup keras dan mampu untuk memikul beban bangunan, makapondasi dapat dibangun secara langsung diatas permukaan tanah tersebut. Biladikhatirkan akibat tanha itu akan rusak atau turun akibat gaya yang bekerja melaluipermukaan tanah tersebut maka kadang-kadang diperlukan suatu konstruksi sepertitiang pancang atau caisson untuk meneruskan gaya tersebut kelapisan tanah yangmamapu memikul gaya itu sepenuhnya. Untuk mengadakan prakiraan dan penilaianteknis tentang daya dukung tanah pondasi maka diperlukan pengertian mengenaikarakteristik mekanis dari tanah.

    2.2. Penyelidikan Tanah

    Untuk memperkirakan daya dukung lapisan tanah tersebut dapat dilakukandengan melakukan percobaan seperti SPT (Standard Penetrasi Test), Sondir, Boringdan lain sebagainya. Untuk mendapatkan data yang cukup teliti dan lengkap harus

    dilakukan penyelidikan tanah yang terperinci, yang berarti tidak hanya berdasarkansatu jenis percobaan saja. Sebaiknya penyelidikan tersebut diperoleh denganmembandingkan beberapa percobaan seperti yang tersebut diatas. Disamping untukmendapatkan data yang teliti tergantung pada ketepatan pemilihan alat yang dipakaimisalnya sondir tidak tepat digunakan pada lapisan tanah yang mengandung lapisankerikil dan batuan. Sedangkan boring tidak dapat dilaksanakan pada lapisan tanahyang lunak dan mudah lepas, yang akan mengalami keruntuhan yang dapatmenutupi lubang yang telah ada.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    5/26

    2002 digitized by USU digital library 5

    2.2.1. Klasifikasi Tanah

    Klasifikasi tanah dapat memberikan gambaran sepintas mengenai sifat-sifattanah. Dengan mengetahui sifat-sifat tanah, dapat ditaksir atau ditentukan beberapaparameter yang menentukan dalam perencanaan pondasi seperti daya dukung(bearing capacity), penurunan (besar dan lajunya penurunan), tekanan tanah

    (vertikal dan lateral) dan tekanan air pori serta kwalitas pengeluaran air.

    Klasifikasi tanah dapat diperoleh dengan mengadakan penyelidikan tanah.Sehingga untuk merencanakan pondasi suatu lokasi harus diadakan penyelidikantanah.

    2.2.2. Boring ( Bo r ing Tes t )

    Bilamana sesudah mendapatkan hasil penyelidikan kekuatan tanahberdasarkan penyondiran dan masih dinginkan hasilnya yang lebih teliti, makapenyelidikan tanah harus dilengkapi dengan pengambilan contoh tanah dari lapisanbawah. Indikator yang berhubungan dengan karakteristik mekanika tanah pondasi

    harus dicari dengan melakukan pengujianpengujian di laboraturium yang sesuaidengan latak asli tanah tersebut. Untuk maksud ini biasanya dibuatkan suatu lobangbor kedalam lapisan tanah pondasi dan kemudian dilakukan pengujian. Pemboranbeserta pengambilan contoh eksplorasi tanah atau pengujian pada letak asli dapatmemberikan informasi yang lebih teliti dan terpercaya mengenai karakteristik fisikdan mekanis tanah pondasi dibandingkan dengan cara lain.

    Maksud diadakan pemboran ini adalah untuk mengetahui kedalaman lapisantanah dibawah yang akan menjadi pondasi, menetapkan kedalaman untukpengambilan contoh tanah asli dan tidak asli, mengumpulkan data/informasi untukmenggambarkan profil tanah, pengambilan contoh tanah asli dan tidak asli untukpenyelidikan lanjutan di laboraturium. Pemboran ini hanya memberikan informasikondisi tanah dalam arah vertikal pada titik pemboran sehingga untukmemperkirakan luas dan penyebaran karakteristik dalam arah horizontal, diperlukansuatu rencana survey yang menggabungkan pengujian pemboran dengan metodesurvei lainnya seperti penyelidikan geofisika.

    Pengambilan contoh tanah dibagi dalam pengambilan contoh tanah yang tidakterganggu (undisturbed sample) yang dipergunakan untuk penentuan berat isi,kekuatan dan penurunan. Pengembilan contoh tanah terganggu (disturbed sampel)digunakan untuk pengujian tanah yang sederhana seperti pengamatan contoh tanahsecara visual, pemadatan dan sebagainya.

    2.3. Penyelidikan Lapangan dengan Standard Penetration Test (SPT)

    Uji penetrasi standar (SPT) adalah penyelidikan tanah dengan uji dinamis yangberasal dari Amerika Serikat. SPT adalah metoda pengujian di lapangan denganmemasukkan (memancangkan) sebuah Split Spoon Sampler (tabung pengambilancontoh tanah yang dapat dbuka dalam arah memanjang) dengan diameter 50 mmdan panjang 500 mm. Split spoon sampler dimasukkan (dipancangkan) ke dalamtanah pada bagian dasar dari sebuah lobang bor. Metoda SPT adalah metodapemancangan batang (yang memiliki ujung pemancangan) ke dalam tanah denganmenggunakan pukulan palu dan mengukur jumlah pukulan perkedalaman penetrasi.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    6/26

    2002 digitized by USU digital library 6

    Alat ini sudah populer penggunaanya di dunia karena sederhana, praktis, cepatdan dapat mengetahui jenis tanah secara langsung. Alat ini perlu distandarisasikarena hasil yang didapat berupa nilai N (jumlah pukulan/30 Cm) sangat bergantungpada tipe alat yang digunakan.

    2.3.1. Faktor Penyebab SPT perlu Distandarisasi

    1. Dengan menggunakan tipe hammer yang berbeda, ternyata mentransfer energiyang berbeda.

    2. Dengan tipe panjang tabung (rod) yang berbeda, akan menyebabkan pengaruhenergi yang ditransfer ke batang juga berbeda.

    3. Dengan tinggi jatuh yang berbeda akan mempengaruhi besarnya energi hammeryang berbeda yang ditransfer ke batang.

    4. Tali yang telah lapuk dapat mengurangi kelancaran terjadinya tinggi jatuh bebas.5. Penggunaan tali hammer yang berbeda mempengaruhi perlawanan SPT.

    2.3.2. Kegunaan Hasil Penyelidikan SPT

    Kegunaan Hasil Penyelidikan SPT adalah untuk menentukan kedalaman dantebal masing-masing lapisan tanah, contoh tanah terganggu dapat diperoleh untukidentifikasi jenis tanah, berbagai korelasi empiris dengan parameter tanah dapatdiperoleh dan dapat dilakukan pada semua jenis tanah

    Kelebihan penyelidikan SPT ini antara lain test ini dapat dilakukan dengancepat dan operasinya relatif sederhana, biaya relatif murah. Kekuranganpenyelidikan SPT ini antara lain hasil yang didapat contoh tanah terganggu,interpretasi hasil SPT bersifat empiris dan ketergantungan pada operator dalammenghitung

    2.3.3. Interpretas i N-SPT

    Interpretasi hasil SPT bersifat empiris. Untuk tanah pasir, maka nilai N-SPTmencerminkan kepadatannya yang dapat pula diprediksi besar sudut geser dalam ()dan berat isi tanah (), kapasitas daya dukung pondasi dan penurunan pondasi.Sedangkan pada tanah lempung, hasil SPT dapat menentukan secara empiriskonsistensi tanah, kapasitas daya dukung pondasi dan penurunan pondasi. HasilSPT pada tanah lempung ini tidak begitu dapat diandalkan karena umumnya tanahlempung mempunyai butiran halus dengan penetrasi yang rendah, sehingga padatanah lempung ditentukan berdasarkan kekuatan gesernya yang dapat diperoleh dariuji tekan bebas (Unconfined Compression Test).

    2.4. Penyelidikan Lapangan dengan Sondir

    Teknik pendugaan lokasi atau kedalaman tanah keras dengan suatu batangtelah di praktekkan sejak zaman dahulu. Teknik ini dinamakan S o u n d i n g . MetodaSounding terdiri dari penekanan suatu tiang pancang untuk meneliti penetrasi atautahanan gesernya. Alat pancang dapat berupa suatu tiang bulat atau pipa bulattertutup dengan ujung yang berbentuk kerucut dan atau suatu tabung pengambilcontoh tanah, sehingga dapat diperkirakan (diestimasi) sifat-sifat fisis pada stratadan lokasi dengan variasi tahanan pada waktu pemancangan alat pancang itu.Metoda ini berfungsi untuk eksplorasi dan pengujian di lapangan. Ada 3 (tiga)

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    7/26

    2002 digitized by USU digital library 7

    metoda sounding yaitu : metoda statik, metoda dinamik dan metoda statik denganperputaran.

    Di Indonesia alat sondir sebagai alat tes di lapangan adalah sangat terkenalkarena di negara ini banyak dijumpai tanah lembek (misalnya lempung) hinggakedalaman yang cukup besar sehingga mudah ditembus dengan alat sondir Di dunia

    penggunaan Sondir ini semakin populer terutama dalam menggantikan SPT untuktest yang dilakukan pada jenis tanah liat yang lunak dan untuk tanah pasir halussampai tanah pasir sedang/kasar. Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk mengetahuiperlawanan penetrasi konus (qc) dan hambatan lekat (fs) tanah

    2.4.1. Interpretasi Hasil Uji Sondir

    1. Tahanan Ujung (qc)

    Tahanan ujung diperoleh dari penekanan ujung konus untuk memperoleh

    perlawanan tanah yang dipenetrasi. Tahanan ujung diukur sebagai gaya penetrasipersatuan luas penampang ujung konus (qc). Besarnya nilai ini menunjukkanidentifikasi jenis tanah. Pada tanah pasiran, perlawanan ujung yang besarmenunjukkan tanah pasir padat. Sedangkan perlawanan ujung kecil menunjukkanpasir halus. Perlawanan ujung yang kecil juga menunjukkan tanah lempung karenakecilnya kuat geser dan pengaruh tekanan air pori saat penetrasi.

    2. Gesekan selimut (fs)

    Gesekan selimut (fs) diperoleh dari hasil pengukuran perlawanan ujung konusdan selimut bersama-sama ditekan ke dalam tanah dikurang hasil pengukurantahanan ujung konus dengan kedalaman penetrasi yang sama. Gesekan selimutdiukur sebagai gaya penetrasi persatuan luas selimut konus (fs). Gesekan selimut

    digunakan untuk menginterpretasikan sifat-sifat tanah untuk klasifikasi tanah danmemberikan data yang dapat langsung digunakan untuk perencanaan pondasi tiang.

    3. Friction Ratio (r f)

    Friction Ratio merupakan perbandingan antara gesekan selimut (fs) dengantahanan ujung (q c). Rasio gesekan (fs/qc) dari hasil sondir dapat digunakan untukmembedakan tanah berbutir halus dengan tanah yang berbutir kasar(memperkirakan jenis tanah yang diselidiki). Harga Friction Ratio< 1 % biasanya adalah untuk tanah pasir. Harga Friction Ratio > 1 % biasanya adalah untuk tanah Lempung Harga Friction Ratio > 5 % atau 6 % untuk jenis tanah organik (peat)

    3.4.2 Sebab alat sondir semakin populer di Dunia

    Sebab-sebab alat sondir semakin populer penggunaannya di dunia adalah :

    1. Merupakan jenis uji yang cukup ekonomis dan dapat dilakukan ulang denganhasil yang relatif sama

    2. Tidak bergantung pada kesalahan operator atau kesalahan operasi alat.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    8/26

    2002 digitized by USU digital library 8

    3. Perkembangan yang semakin canggih pada penggunaan sondir listrik danelektronik, yaitu : Batu pori untuk mengukur tekanan air pori pada saat penetrasi sondir ke

    dalam tanah Sondir dilengkapi dengan stress cell dibagian belakang konus untuk mengukur

    tekanan lateral tanah selama dan setelah penetrasi

    Perambatan gelombang pada tanah diujung konus (seismic cone) sehinggadapat diperkirakan parameter dinamis tanah.4. Korelasi empiris semakin baik dan andal5. Kebutuhan untuk pengujian di lapangan (insitu test) untuk mengatasi tanah-

    tanah yang sulit diambil sampelnya seperti tanah lembek dan tanah pasir.

    3.4.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Interpretasi Sondir

    1. Konfigurasi dan ukuran alat sondir

    Bentuk ujung sondir memberikan pengaruh yang amat besar terhadap tahanankonus. Sondir dengan ujung konus yang lebih lancip dapat memberikan perlawanan

    konus (qc) yang lebih kecil. Ukuran sondir memberikan pengaruh tahanan ujungkhususnya pada tanah pasiran. Sondir standar digunakan adalah sondir dengansudut ujung konus sebesar 600 dan mempunyai luas proyeksi 10 Cm2

    2. Tegangan vertikal dan lateral tanahTegangan vertikal dan lateral tanah memberikan pengaruh amat besar pada

    tanah pasiran.

    3. Kecepatan Penetrasi dan Metoda PenetrasiKecepatan penetrasi memberikan pengaruh pada besarnya tekanan air pori

    pada tanah lempung sehingga menunjukkan tekanan air pori yang besar sekali. Olehsebab itu pengujian ini harus distandarisasi terhadap kecepatan penetrasi yaitu 2Cm/det. Metoda yang umum dipakai adalah metoda statik, yaitu konus ditekan

    secara perlahan-lahan ke dalam tanah.

    4. Kompressibilitas, sementasi dan ukuran partikel

    Kompresibilitas pada tanah pasir memberikan pengaruh yang amat besarterhadap tahanan ujung dan gesekan selimut sondir. Pasir kwarsa memiliki tahananujung yang besar dan rasio gesekan kecil (Rf=0,5 %). Sedangkan untuk pasirkarbonan yang amat kompressibel memberikan tahanan ujung kecil dan ratiogesekan yang besar (Rf=3 %).

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    9/26

    2002 digitized by USU digital library 9

    BAB III

    DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI DALAM

    3.1. Pendahululan

    Tiang (Pile) adalah bagian dari suatu bagian konstruksi pondasi yang berbentukbatang langsing yang dipancang hingga tertanam dalam tanah dan berfungsi untukmenyalurkan beban dari struktur atas melewati tanah lunak dan air kedalampendukung tanah yang keras yang terletak cukup dalam. Penyaluran beban olehtiang pancang ini dapat dilakukan melalui lekatan antara sisi tiang dengan tanahtempat tiang dipancang (tahanan samping), dukungan tiang oleh ujung tiang (endbearing). Besar kapasitas tahanan ujung dan tahanan samping akan bergantung dari

    bentuk geometrik tiang pancang dan jenis tanah pendukungnya.

    3.2. Daya Dukung Aksial Tiang

    Seperti kita ketahui bahwa daya dukung aksial suatu pondasi dalam padaumumnya terdir atas dua bagian yaitu daya dukung akibat gesekan sepanjang tiangdan daya dukung ujung (dasar) tiang sebagaimana diformulasikan dalam bentukpersamaan sebagai berikut :

    spu QQQ += . ( 1 ) Dan

    SFQQ uall = ( 2 )

    Dimana :

    =uQ Daya dukungbatastiang=allQ Dayadukung ijin tiang

    =pQ Daya dukung ujung batas tiang

    sQ = Dayadukung gesekan batas sepanjang tiang

    SF = Faktor keamanan

    Berdasarkan sumber data yang digunakan pada dasarnya terdapat dua carauntuk memperkirakan daya dukung aksial tiang. Cara pertama adalah denganmenggunakan parameter-parameter kuat geser tanah, yaitu yang didapat dari hasilpengujian di laboraturium yaitu nilai kohesi (c ) dan sudut geser dalam . Cara keduayaitu dengan menggunakan data uji lapangan, antara lain dengan menggunakan ujiSPT (Standard Penentarsi Test) dan Sondir (Cone Penetration Test atau CPT).

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    10/26

    2002 digitized by USU digital library 10

    Di dalam aplikasinya, ketepatan perkiraan daya dukung menggunakan cara-cara diatas sangat tergantung kepada keakuratan data yang diperoleh dari hasilpenyelidikan tanah serta parameter-parameter empiris yang digunakan. Dibawah inidiuraikan beberapa teori tersebut.

    3.3. Perkiraan daya dukung dengan menggunakan data Uji Laboraturium

    Sebagaimana diketahui sebelumnya untuk memperkirakan daya dukung tiangdengan menggunakan hasil data uji laboraturium digunakan parameter kuat geserundrained dan sudut geser dalam tanah.

    Untuk tanah lempung menurut Meyerhof, persamaan daya dukung ujung tanahdigunakan sebagai berikut :

    pcupANSQ = ( 3 )

    Dimana Su adalah kekuatan geser undrained tanah, Nc adalah faktor daya dukungtiang yang biasanya diambil 9 (sembilan) dan Ap adalah luas dasar ujung tiang.

    Terzaghi berpendapat bahwa untuk tanah berbutir halus, maka kapsitas dayadukung ujung dapat ditentukan sebagai berikut :

    ultpp qAQ = ( 4 )

    dimana : qcult qNcNq += 3,1 dan q adalah effective overburden pressure.Untuk tanah berpasir digunakan rumusan sebagai berikut :

    pqpANqQ )1( = ( 5 )

    Dimana q adalah tegangan vertikal efektif tanah pada ujung tiang dan Nqadalah faktor daya dukung tiang yang tergantung kepada sudut geser dalam tanah(). Gambar 3.1. menunjukkan contoh nilai Nq yang diturunkan oleh Simos &

    Manziles, 1977)

    Gambar 3.1. Hubungan antara sudut geser dalam () dengan faktor daya dukung NqSedangkan persamaan dasar untuk memperkirakan daya dukung gesekan

    pondasi tiang adalah sebagai berikut :

    ssfAQ = ( 6 )

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    11/26

    2002 digitized by USU digital library 11

    Dimana f adalah gaya gesekan antara tanah dengan tiang sedangkan As adalah luasbadan selimut tiang. Untuk tanah lempung, biasanya koefisient gesekan inidiperkirakan dengan menggunakan beberapa cara diantaranya metoda Alpha (),

    metoda Lamda () dan Metoda Betha ().3.3.1. Metoda Alpha ().

    Perkiraan besar gaya gesekan dengan menggunakan metoda alpha inimerupakan metoda yang paling sering digunakan dengan menggunakan rumusansebagai berikut :

    ucf = ( 7 )

    Sehingga nilai dayadukung gesekan batas sepanjang tiang dapat dituliskan sebagaiberikut :

    = lpcQ

    us

    ( 8 )

    Dimana alpha () adalah faktor lekatan (adhesi) antara tiang dengan tanah yangdiperoleh secara empiris dan cu adalah nilai kekuatan geser undrained tanahlempung, p adalah perimeter tiang dan l adalah panjang tiang yang ditinjau.

    Didalam literatur geoteknik terdapat banyak rekomendasi nilai alpha () yangbiasanya selalu dihubugkan dengan nilai kekuatan geser undrained tanah. Antaralain kurva yang dikeluarkan oleh A m e r i c a n P e t r o l i u m I n s t i t u t e ( A P I , 1 9 8 4 ) sebagaimana disajikan pada Gambar 3.2. Gambar 3.3. menunjukkan nilai yangdiberikan oleh B.M. Das (Das, 1990). Banyak para ahli yang melakukan penyelidikanuntuk menentukan nilai alpha () antara lain Simons dan Menzies, 1977 yangmerekomendasikan nilai () sebesar 0,45 untuk lempung london yang overconsolidated. Padaumumnya nilai () ini bervariasi antara 0,30 hingga 1,50 yangtergantung kepada keadaan tanah dan jenis tiang yang dipakai.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    12/26

    2002 digitized by USU digital library 12

    Gambar 3.2. Nilai (), rekomendasi dari API (1984)

    Gambar 3.3. Nilai , Rekomendasi dari Das (1990)

    3.3.2. Metoda Lambda ()

    Methoda Lambda diperkenalkan oleh Vijayvergiya dan Focht (1972). Methodaini mengasumsikan bahwa perpindahan tanah akibat pemancangan tiangmenghasilkan tekanan lateral passip pada setiap kedalaman tanah. Rata-ratatahanan geser dapat dituliskan sebagai berikut :

    )2( ' uv cf += ( 9 ) Dimana adalah koefisient lekatan, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 3.4

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    13/26

    2002 digitized by USU digital library 13

    Gambar 3.4. Koefisient lekatan terhadap kedalaman tiang

    3.3.3. Metoda Betha ()

    Metoda Betha () dikembangkan oleh Burland (1973, 1993) denganmenggunakan asumsi sebagai berikut : Permukaan tiang, paling tidak pada skala kecil (mikroskopik) adalah kasar Pada bidang kontak antara tiang dengan tanah, tanah hingga derajat tertentu

    selalu dalam keadaan terganggu, sehingga menghilangkan kohesi (cohesionintercept) yang diturunkan dari lingkaran Mohr hingga nol.

    Tegangan vertikal efektif yang bekerja pada permukaan tiang setelah tegangan

    air pori yang timbul akibat pemancangan tiang terdisipasi, sehingga setidaknyakondisi tanah adalah at rest (Ko) sebelum tiang dipasang.

    Pada umumnya tiang dipasang sebelum beban bekerja dan biasanya bebanpembebanan akan terjadi dalam proses yang lambat sehingga tegangan air poriyang timbul saat pemancangan tiang sudah hampir terdisipasi seluruhnya,sehingga akan cukup realistik bila pada saat beban bekerja penuh, dianggaptanah dalam keadaan drained dan bukan undrained.

    Dalam metoda Betha () inibesar gaya gesekan dihitung denganmenggunakan rumusan sebagai berikut : Untuk tanah lempung yang terkonsolidasi normal (Normally Consolidated)

    '* vf = ( 1 0 )

    Untuk tanah lempung yang sudah terkonsolidasi (Over Consolidated)

    OCRK r)sin1( = ( 1 1 ) Dimana nilai () ini sebesar 0,30 0,10, OCR adalah rasio konsolidasi (Over

    consolidated) dan'

    v adalah tegangan vertikal efektif yang bekerja pada tanahUntuk tanah pasir, nilai koefisient daya dukung gesekan ini dihitung dengan

    menggunakan rumusan sebagai berikut :

    ''tan* vf = ( 1 2 )

    dimana K adalah koefisient tekanan tanah lateral pada tiang pancang,'

    v adalahtegangan vertikal efektif yang bekerja pada tanah dan adalah sudut gesekanantara tiang dengan tanah.

    Nilai K pada rumusan ini bergantung kepada cara pelaksanaan tiang. Sebelumtiang dilaksanakan, koefisient tekanan tanah sama dengan koefisient koefisienttekanan tanah dalam keadaan diam, yaitu Ko. Untuk jenis tiang pancang yangmendesak tanah (displacement pile), pada saat tiang dipancang, nilai K akan lebih

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    14/26

    2002 digitized by USU digital library 14

    besar dari Ko, sedangkan untuk tiang bor nilai K akan lebih kecil dari Ko. Dengankata lain untuk tiang pancang Ko merupakan batas bawah, sedangkan untuk tian borKo merupakan batas atas dari kapasitas tiang. Nilai Ko ini biasanya dihitung denganmenggunakan persamaan sebagai berikut :

    sin1=oK ( 1 3 ) dimana adalah sudut gesek dalam tanah.

    Nilai ini tergantung kepada kekasaran material tiang yang digunakan danbiasanya dihubungkan dengan sudut gesek dalam tanah () sebagai patokan dapat

    dipergunakan nilai sebagai berikut : Untuk tiang baja, = 200 Untuk tiang beton = 0,75 Untuk tiang kayu, = 2/3

    3.4. Perkiran Daya Dukung Dengan Menggunakan Data Uji Lapangan

    Yang dimaksud dengan perkiraan daya dukung dengan menggunakan data ujilapangan disini adalah perkiraan dengan langsung menggunakan data-data ujitersebut dengan tanpa terlebih dahulu mengkorelasikannya dengan parameter-parameter laboraturium seperti yang dibahas diatas. Uji lapangan yang banyakdigunakan untuk memperkirakan daya dukung suatu tiang pancang antara lainadalah : Standard Penetration Test (SPT), Sondir (Cone Penetration Test) danPressuremeter test (PMT). Untuk kita di Indonesia uji Pressuremeter belum begitumeluas penggunaannya. Karena itu pada tulisan ini hanya akan dibahas mengenaiperkiraan daya dukung dengan menggunakan data SPT dan Sondir saja.

    3.4.1. Daya Dukung Pondasi Tiang Dengan Menggunakan Data SPT.

    Rumusan yang digunakan untuk memperkirakan daya dukung pondasi tiangdengan menggunakan data SPT adalah sebagai berikut :

    spault nNAAmNtonQ +=)( ( 1 4 ) dimana m adalah koefisient perlawanan ujung tiang, n adalah koefisient gesekan, Nadalah nilai SPT (pukulan/30 Cm = blows/ft.). Untuk nilai N SPT ini biasanyadianjurkan untuk dikoreksi menjadi sebagai berikut:

    Untuk N pada Ujung Tiang.

    40)(5,0 21 += NNNa

    . ( 1 5 )

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    15/26

    2002 digitized by USU digital library 15

    Dengan N1 adalah nilai N pada ujung tiang, N2 adalah nilai N dari ujung tianghingga 4 B diatas ujung tiang, B adalah lebar tiang Untuk jenis tanah pasir yang sangat halus (f ine sand) atau tanah pasir

    kelanauan (S i l ty San fd ) yang terletak dibawah muka air tanah (jenuh air)

    dimana nilai N cenderung lebih tinggi karena permeabilitas tanah yang kecilmaka di koreksi menjadi sebagai berikut :

    15);15(5,015' >+= NNN ( 1 6 )

    dimana Nadalah Nilai N SPT di lapangan.Terdapat beberapa pakar yang merekomendasikan besarnya koefisient-

    koefisient m dan n diantaranya diperlihatkan pada Tabel 3.1. berikut :

    Tabel 3.1. Nilai m dan n

    Jenis tanah Jenis Tiang m n Batasan

    1. Meyerhof (1976)Pasiran 40 0,2Lempungan. - 0,5

    2. Okahara (1992).Pasiran Tiang Pancang 40 0,2 10 t/m2

    Cor Ditempat 12 0,5 20 t/m2 Inner digging - 0,1 5 t/m2

    Lempungan. Tiang Pancang - 1,0 15 t/m2

    Cor Ditempat - 1,0 15 t/m2 Inner digging - 0,5 10 t/m2

    3. Takahashi

    Pasiran Tiang Pancang 30 0,2

    3.4.2. Daya dukung has il Pondasi Hasi l Sondir

    Uji sondir telah lama populer di Indonesia karena relatif mudah pemakaiannya,ekonomis dan dapat memberikan profil tanah secara kontinu meskipun masih dalamtaraf kualitatif. Uji ini memberikan perlawanan ujung qc dan gesekan selimut fs. Nilaiperlawanan ujung dengan gesekan selimut ini dapat memberikan indikasi jenis tanahdana beberapa parameter tanah seperti konsistensi tanah lempung, kuat geser,kepadatan relatif dan sifat kemampatan tanah meskipun hanya didasarkan pada

    korelasi empiris. Parameter-parameter tersebut amat bermanfaat untuk perancanganpondasi.Penggunaan uji sondir untuk menganalis daya dukung tiang telah cukup lama

    dilakukan mengingat dalam sejarah perkembangannya memang alat uji inidimaksudkan sebagai model mini dari suatu pondasi tiang. Demikian pula berbagaimetoda analisis telah mengalami perkembangan sesuai dengan pengalaman melaluiusaha-usaha empiris maupun elaborasi analitis.

    Studi Terdahulu.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    16/26

    2002 digitized by USU digital library 16

    Sejak penggunaan data sondir untuk menentukan daya dukung tiangdikembangkan mula-mula di Belanda dan Belgia, di Indonesia juga telah menjadisemacam kesepakatan untuk melakukan aplikasi uji sondir ini khususnya untukkeperluan design pondasi tiang. Horvitz et al. (1981) telah melakukan studi dalamskala penuh pada beberapa pondasi tiang kayu dan tiang bor yang diuji hinggamencapai keruntuhan (failure) dan menyatakan bahwa terdapat korelasi yang amat

    baik antara hasil perhitungan analitis dengan beban keruntuhan (ultimate) danpondasi tiang. Perhitungan analitis yang dimaksud adalah metoda yang diusulkanoleh Svhmertmann dan Notingham (1975).

    Perhitungan daya dukung aksial pondasi tiang berdasarkan data uji sondirsering disebut ekstrapolasi dengan atau tanpa koreksi. Hal ini adalah karenakomponen-komponen yang terukur dari sondir (tahanan ujung dan gesekan selimut)merupakan representasi dari komponen daya dukung tiang. Perbedaan utama antaraalat sondir dan pondasi tiang terletak pada ukurannya, bentuk ujung, sifatpermukaan dan mekanisme keruntuhannya. Dalam tulisan ini dikemukakan beberapametoda yaitu metoda langsung (direct cone method), mehode Schmertmann &Nottingham (1975), metoda Lambda Cone (metode Tumai & Fakhroo, 1981), metodeCone M dan metoda Tomlinson

    Metoda Langsung (Direct Cone)Metoda ini diantaranya dikemukakan oleh Meyerhof (1956) yang menyatakan bahwatahanan ujung tiang mendekati tahanan ujung konus sondir dengan rentang 2/3 qchingga 1,5 qc dan Meyerhof menganjurkan untuk keperluan praktis agar digunakan

    cp qq = ( 1 7 ) Selanjutnya tahanan selimut pada tiang dapat diambil langsung dari gesekan

    total (jumlah hambatan lekat =JHL) dikalikan dengan keliling tiang, sehinggaformula untuk metoda langsung dapat dituliskan :

    kllJHLAqQ ppult *+= ( 1 8 )

    Rumusan ini diambil di Indonesia dengan mengambil angka keamanan 3 (tiga)untuk tahanan ujung dan angka keamanan 5 (lima) untuk gesekannya. Sehinggadaya dukung ijin pondasi dapat dinyatakan dalam :

    5

    *

    3

    kllJHLAqQ

    pp

    ult += ( 1 9 )

    Dalam tulisan ini hanya dibahas daya dukung ultimate tiang sehingga angkakeamanan tidak disertakan. Schmertmann dan Nottingham (1975) menganjurkan

    perhitungan daya dukung ujung pondasi ting menurut cara Begemann, yaitu diambildari nilai rata-rata perlawanan ujung sondir 8 D diatas ujung tiang dan 0,7D sampaidengan 4,9D dibawah ujung tiang. Rumusan tersebut dihitung sebagai berikut :

    pcc

    p Aqq

    q *2

    21+

    = ( 2 0 )

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    17/26

    2002 digitized by USU digital library 17

    Dimana qp adalah daya dukung ujung tiang, qc1 adalah nilai qc rata-rata 0,7D-4Ddibawah ujung tiang, qc2 adala nilai qc rata-rata 8 D diatas ujung tiang dan Ap adalahproyeksi penampang tiang.

    Bila zona tanah lembek dibawah tiang masih terjadi pada kedalaman 4D 10D,maka perlu dilakukan reduksi terhadap nilai rata-rata tersebut. Pada umumnya nilaiperlawanan ujung diambil tidak lebih dari 150 Kg/Cm2 untuk tanah pasir dan tidak

    melebih 100 Kg/Cm2

    untuk tanah kelanauan. Untuk mendapatkan daya dukungselimut tiang maka digunakan formula :

    += = =

    D

    z

    L

    Dz

    ssssscsAfAf

    D

    zKq

    8

    0 8

    *8

    ( 2 1 )

    Dimana Ksc adalah faktor koreksi fs dengan harga Kc untuk tanah lempung dan Ksuntuk tanah pasir, z adalah kedalaman dimana fs diambil, D adalah diameter tiang,As adalah luas bidang kontak tiap interval kedalaman fs, L adalah total tiangterbenam.

    Untuk tanah kohesif, gesekan selimut dihitung dengan menggunakan formula :

    D adalah diameter tiang.

    BAB IV

    KENDALA PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIALPONDASI DALAM

    4.1. Pendahululan

    Penelitian dan pengalaman menunjukkan bahwa pada tanah lempung umumnyaperlawanaan (daya dukung) gesekan pondasi dalam akan bekerja penuh padapenurunan yang kecil, yaitu pada saat penurunan mencapai kurang lebih 0,5 % daridiameter tiang (lebar) badan tiang atau 5 mm sampai dengan 10 mm. Sebaliknyadiperlukan penurunan yang lebih besar agar kapasitas ujung tiang dapat bekerjadengan penuh, yaitu antara 10 % hingga 20 % dari diameter (lebar) ujung tiang.Berdasarkan penelitian terlihat bahwa untuk beban kerja Pk tertentu, beban yangdipikul oleh ujung (dasar) pondasi umumnya jauh lebih kecil dibandingkan dengan

    beban yang dipikul oleh gesekan sepanjang badan tiang. Karenanya kesalahandalam memperkirakan kapasitas ujung tiang tidaklah sepenting kesalahan dalammemperkirakan kapsitas gesekan sepanjang tiang.

    4.2. Kekeliruan memperkirakan Nilai Daya Dukung Ujung Tiang

    Bila kita tinjau persamaan ( 2 ) , maka faktor terpenting dalam memperkirakanbesarnya daya dukung ujung tiang disini terletak kepada tingkat ketelitian nilai cuyang didapat dari hasil pengujian laboraturium ataupun juga nilai cu dari uji kipas

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    18/26

    2002 digitized by USU digital library 18

    geser (Vane Shear Test). Disamping itu nilai daya dukung juga ditentukan olehkoefisient daya dukung (Nc). Di Jepang dipergunakan nilai sebesar 8 (delapan). DiBangkok ada yang merekomendasikan nilai ini sebesar 10 (sepuluh). Namundemikian sebagaimana disebutkan diatas, kesalahan disini pada umumnya tidakakan berpengaruh besar dalam menentukan kapasitas tiang. Karena ada kenyataanbahwa pada beban kerja daya dukung ujung tiang yang bekerja tidaklah besar.

    Tidak seperti pada tanah lempung, di tanah pasir (terutama untuk tiangpancang), besarnya daya dukung ujung tiang cukup menentukan. Hal ini disebabkanoleh kenyataan bahwa akibat pemancangan pasir akan memadat. Disini sangatlahperlu untuk memperkirakan secara baik besarnya sudut geser dalam () tanah pasirtersebut. Kesalahan yang kecil dalam memperkirakan besarnya sudut gesar dalam() bisa mengakibatkan perkiraan daya dukung yang jauh berbeda. Sebab perkiraandaya dukung ini sangat peka terhadap perubahan sudut geser dalam (). Padahalpenentuan nilainya sangat sulit. Pengambilan contoh tanah pasir yang relatif tidakterganggu untuk diuji di laboraturium sangatlah sulit dan memerlukan teknik danketelitian yang tinggi baik dalam pengambilan contoh, mempersiapkan contoh bendauji maupun pengujian. Pada umumnya lembaga-lembaga penelitian tanah kita belummelakukan hal-hal yang demikan disamping karena teknik yang belum kita kuasai,

    juga karena dana/biaya pengujian tanah yang terlalu dibatasi dan terlalu murah.Akibatnya nilai () ini biasanya dikorelasikan dengan nilai SPT yang mana pengujianini juga mempunyai beberapa kelemahan yang akan dibahas kemudian.

    4.3. Kendala Perkiraan Daya Dukung Dari Data Uji Laboraturium

    1. Metoda Alpha ()Sebagaimana terlihat pada pe r samaan ( 7 ) , dimana daya dukung gesekan

    yang diperkirakan dengan menggunakan metoda Alpha ini sangat tergantung kepadanilai cu dan koefisient alpha (). Penggunaan kekuatan geser tanah Und r a ined yang didasarkan atas analisa tegangan total (total stress analysis) untukmemperkirakan daya dukung gesekan tiang mempunyai beberapa kelemahan teoritisyang mendasar yaitu :

    Distorsi geser yang terjadi pada daerah yang relatif tipis sedikit diluar selimuttiang. Pada saat beban bekerja, drainase dari dan kedaerah yang tipis ini akanterjadi dalam wajtu yang relatif singkat.

    Pelaksanaan pondasi tiang pancang tidak dapat dihindari akan menimbulkanganggunan disekitar tiang yang akan membuat hilangnya kohesi (inercept padalingkaran Mohr) tanah.

    Dengan kata lain diragukan kebenaran bahwa kondisi tiang pada saat bebanbekerja penuh, tiang masih dalam kondisiUndrained. Disamping kelemahan yangdisebutkan diatas, beberapa kendala dalam menerapkan metoda ini cukup vitalantara lain : Nilai kuat geser Undrained, cu bukan merupakan nilai yang unik. Nilai cu ini

    antara lain dipengaruhi oleh efek orientasidari benda uji atau faktor anisotropy. Tipe pengujian, artinya apakah dilakukan pengujian dengan menggunakan ujigeser langsung (direct shear test), uji triaksial kompresi, uji unconfined, atau ujikipas geser dan lain-lain.

    Kecepatan aplikasi benda uji (strain rate. Faktor gangguan pada waktu dan pengambilan dan persiapan contoh tanah.

    Ukuran contoh tanah yang diuji, tenggang waktu antara pengambilan contohtanah dan pengujian dilakukan.

    Faktor-faktor ini akan dibahas secara singkat dibawah ini sampel

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    19/26

    2002 digitized by USU digital library 19

    Penelitian terhadap susunan partikel-partikel tanah lempung menunjukkanbahwa pada saat sedimentasi dan saat beban bekerja, partikel-partikel lempungcenderung berorientasi dalam arah horizontal. Kecenderungan partikel-partikelberorientasi kearah horizontal pada saat sedimentasi menimbulkan anisotrpybawaan. Disamping faktor anisotropy bawaan tersebut juga bisa timbul faktor

    anisotropy tegangan bila nilai Ko tidak sama dengan satu. Ini terbukti dari kenyataanbahwa tegangan geser yang diperlukan untuk mengakibatkan benda uji mengalamikeruntuhan akan berbeda bila benda uji diberikan tegangan utama major (majorprincipal stress) dalam arah vertikal dengan bila diberikan dalam arah horizontal.Faktor anisotropy ini pada gilirannya menimbulkan kuat geser undrained yangberbeda dan tergantung kepada arah beban benda uji dan orientasi contoh tanah.Faktor anisotropy bawaan in pada umumnya tidak akan terlihat dalam uji diLaboraturium, karena gangguan contoh tanah cenderung akan merusak strukturtanah dan karenanya akan menutupi prilaku anisotropy.

    Akibat pengaruh anisotropy ini, nilai kuat geser u n d r a i n e d yang didapat dariberbagai jenis pengujian juga akan berbedabila arah tegangan utama dalam sistempengujia juga berbeda. Contohnya hasil kuat geser u n d r a i n e d dari uji triaksialakan berbeda dengan hasil dari uji geser langsung (direct shear test). Disamping

    akibat faktor anisotrpy, faktor kelemahan/keterbatasan akibat boundary effectmasing-masing alat uji juga mengakibatkan hasil yang berbeda.

    Penelitian juga menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengujian di dalamalat uji semakin rendah nilai kuat geser u n d r a i n e d yang diperoleh. Jadi hasilpengujian yang dilakukan dengan menggunakan alat yang sama bila dilakukandengan kecepatan yang berbeda (strain rate) akan memberikan hasil yang berbedapula.

    Bila suatu contoh tanah yang terganggu (disturb) akibat proses pengambilancontoh tanah, trasportasi, dan persiapan contoh uji kuat geser undrainedumumnya akan lebih kecil dari pada nilai cu yang ada di lapangan.

    Besarnya contoh benda uji juga mempengaruhi nilai kuat geser undrained.Tabel 4.1. dibawah ini memperlihatkan perbandingan nilai cu yang diperoleh dari ujitriaksial dengan menggunakan ukuran contoh uji yang berbeda (Simon & Menzies,1977). Hal ini disebabkan oleh faktor struktur masa tanah. Untuk tanah lempungyang kaku dan mempunyai rekahan (fissure) misalnya contoh tanah harus cukupbesar agar hasil uji cukup representatif.

    Tabel 4.1. Perbandingan nilai cu dari uji triaksial denganmenggunakan benda uji yang berbeda .

    Ukuran Benda Jumlah Perbandingan Nilai Cu

    Uji (mm) Uji Dengan Kadar Air 28 %

    305x410 5 0,62

    152x305 9 0,56

    102x203 11 0,5738x76 36 1,00

    38x76 (blok) 12 1,41

    38x76 (intak) 19 2,68

    Tenggang waktu antara pengambilan contoh tanah dan pengujian dilakukanjuga dapat mempengaruhi nilai cu . Data menunjukkan bahwa nilai cu yang didapatdari contoh blok tanah yan telah disimpan selama 150 hari hanya sekitar 75 % darinilai cu yang didapat dari contoh tanah yang sama yang diuji 5 hari setelah contoh

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    20/26

    2002 digitized by USU digital library 20

    tanah diambil. Ini dapat disebabkan oleh semakin besarnya rekahan (fissure) daricontoh tanah tersebut. Disamping faktor nilai cu yang telah disebutkan diatas,metoda ini juga mengalami kelemahan khususnya dalam penentuan nilai alpha ()yang merupakan nilai yang sangat empris dan tentunya sangat tergantung dari caranilai cu diperoleh.

    Kesulitan dalam menetapkan metoda alpha () ini juga terletak pada keadaantanah di kota Medan yang pada umumnya tidak merupakan jenis tanah lempungmurni, melainkan jenis tanah lempung kelanauan yang kadar lempungnya berkisarsekitar 30 % sampai dengan 60 %. Jadi terdapat kemungkinan prilaku lempung kotaMedan akan berbeda.

    1. Metoda Lamda ()Mengingat bahwa nilai cu (lihat pada pe r samaan 9 ) tetap diperlukan dalam

    menetapkan metoda lamda () ini, maka kendala-kendala yang sama dalammenentukan besarnya nilai cu tetap akan dijumpai pula dalam metoda Lamda () ini.

    Besarnya tegangan vertikal efektif tanah tidaklah merupakan kendala yangberarti. Hal ini disebabkan oleh kenyataan di lapangan bahwa penentuan berat isi

    (unit weight) tanah dapat dilakukan dengan hasil yang relatif akurat bilamanaprosedur pengujian dilakukan dengan baik dan kadar air (w) contoh tanah dijagadengan baik. Sayangnya sering kali dijumpai bahwa setibanya sampel tanah dilaboraturium dan contoh tanah dikeluarkan dari dalam tabung contoh, tanah hanyadibungkus dengan menggunakan plastik dan diletakkan dalam ruangan terbukayang tidak dijaga tempraturnya, sehingga penguapan terjadi. Faktor lain yang perludiperhatikan secara lebih teliti adalah faktor pengukuran letak muka aur tanah danfluktuasinya sehingga perhitungan besar tegangan vertikal efektif dapat dilakukandengan baik dan benar.

    Yang lebih penting dari hal tersebut diatas adalah nilai koefisient lamda ()yang umum kita pakai saat ini diturunkan dari pengamatan tiang-tiang yangdiaplikasikan di lepas pantai. Terdapat kemungkinan yang cukup besar bahwakoefisient tersebut tidak sesuai untuk diaplikasikan pada tanah di Kota Medan.2. Metode Betha ()

    Dibandingkan dengan kedua cara sebelumnya yang dapat dikatakan sangatempiris, maka metode Betha () ini dikatakan lebih mempunyai dasar teori mekanikatanah yang lebih baik. Secara singkat, disamping asumsi-asumsi yang telahdijelaskan sebelumnya, hal ini dapat dijelaskan dari cara koefisient Betha () dicari :

    tanoK= ( 2 3 )

    dengan mengambil nila )sin1('=oK dan

    ' = , maka didapat'' tan)sin1( = ( 2 4 )

    Untuk jenis tanah lempung yang terkonsolidasi secara normal, nilai sudut geserdalamnya () ini biasanya berkisar antara 200-400. Dengan nilai sudut geser dalam() ini nilai betha hanya bervariasi antara 0,25 sampai dengan 0,30, suatu nilaivariasi yang kecil. Penelitian yang dilakukan oleh Burland (1973, 1993)menunjukkan bahwa nilai betha () yang ada dilapangan hanyalah bervariasi antara0,25 sampai dengan 0,40. dengan menggunakan nilai rata-rata 0,30. Bandingkanmetoda ini dengan metoda alpha yang nilainya bervariasi dari 0,25 sampai dengan1,45.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    21/26

    2002 digitized by USU digital library 21

    Kendala dalam menentukan nilai cu tentunya tidak dijumpai disini. Persoalanyang ada adalah dalam penentuan berat isi tanah serta penentuan letak danfluktuasi muka air tanah yang relatif lebih mudah dilaksanakan.

    4.4. Kendala Perkiraan Daya Dukung Dari Data Uji Lapangan

    1. Standard Penetration Test (SPT)Uji SPT merupakan uji lapangan yang hampir selalu di lakukan dalam setiap

    proyek. Sayang sekali uji SPT yang memakai kata standard ini ternyata jauh daristandard. Nilai N-SPT-nya yaitu jumlah pukulan/305 mm ternyata sukar untukdireproduksi. Artinya bila dilakukan pengujian 2 (dua) kali pada lokasi yangsama bisa didapat nilai N yang berbeda. Beberapa faktor yang sangat mempengaruhihal diatas adalah :

    Efek tegangan vertikal efektif tanah (efektive overbuden pressure). Tanah dengantingkat kepadatan yang sama akan memberikan nilai N yang lebih kecil bilaterletak dekat dengan permukaan tanah.

    Variasi dari tinggi jatuh palu pemukul (hammer) yang seharusnya 760 mm. Hal

    ini terutama terjadi pada peralatan SPT yang menggunakan pemukul tidakotomatis, yaitu peralatan yang menggunakan katrol dan tali yang langsungdiikatkan dengan pemukul dan tinggi jatuh 760 mm hanya ditentukan denganpandangan mata.

    Berat palu pemukul yang tidak benar-benar 63,5 Kg. Penetrasi sampler SPT yang tidak mencapai atau lebih dari 1 ft (305 mm) Gesekan antara pengaruh pemukul dengan pemukulnya pada saat pemukul

    dijatuhkan. Pemakaian sampler SPT yang telah aus ataupun telah mengalami kerusakan. Kegagalan untuk menempatkan sampler SPT pada tanah yang tidak terganggu

    pada dasar lobang bor. Dasar lobang bor yang kotor Kegagalan mempertahankan muka air di dalam lobang bor, sehingga terjadi

    kerusakan pada struktur tanah di dasar lobang bor. Ketidak telitian para operator Ukuran lubang bor yang terlalu besar Sistem peralatan pemukul yang tidak sama.

    Akibat faktor-faktor di atas energi efektif yang tiba didasar tanah yang diujiakan berbeda-beda. Dalam usaha untuk menstandarisasi-kan uji SPT ini Skempton(1986) menganjurkan agar pelaksanaan SPT dilakukan secara lebih terkontroldiantaranya : Menggunakan teknik pemboran pencucian (wash boring) dengan menggunakan

    mata bor trikonus (tricone bit) dan pencucian dengan lumpur bentonit. Air ataulumpur di dalam lubang bor agar dipertahankan sama dengan permukaan airtanah.

    Pengujian dilakukan di lubang bor yang berdiameter antara 65 mm hingga 150mm sebaiknya tidak lebih dari 100 mm. Bila digunakan casing. Casing tidakboleh dipasang hingga lebih bawah dari dasar lobang bor.

    Penghitungan nilai N dilakukan dimulai dari 150 mm di dasar lobang bor denganassumsi 150 mm tersebut merupakan daerah yang sudah terganggu akibatpemboran.

    Disamping hal tersebut diatas Skempton (1986) juga menganjurkan untukmengkoreksni nilai N SPT terhadap energi efektifnya, tegangan vertikal efektif tanah,ukuran lobang bor dan tipe sampel SPT sebagai berikut :

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    22/26

    2002 digitized by USU digital library 22

    ESNERCN mmnES /)(1 = ( 2 5 )

    Dimana N1(ES) adalah nilai N SPT yang telah dikoreksi/dinormalisasi ketegangan vertikal efektif tanah sebesar 1,0 Kg/Cm2 dan ke standard energi efektifSPT tertentu. Misalkan energi efektif sebesar RS = 45 %, Cn adalah faktor koreksi

    SPT terhadap tegangan vertikal efektif tanah yang bisa di jumpai pada buku-bukuMekanika Tanah, antara lain persamaan yang diusulkan oleh Limo & Whitman(Committee on Earthquake Engineering, 1985) dibawah ini :

    )/10('

    vnC = ( 2 6 )dengan

    '

    v adalah tegangan vertikal efektif tanah dalam t/m2, Erm adalah energi

    efektif uji SPT yang dilakukan yang nilainya dapat diambil dari Tabel 4.1.

    Tabel 4.1. Nisba Energi hasil Uji SPT (Seed dkk, 1984) Negara Tipe Cara Menjatuhkan Energi Efektif

    Asal Pemukul Pemukul Erm (%)Jepang Donut Jatuh Bebas 78

    Donut Tali dan Katrol 67

    Dengan Sistem

    Pelepas Khusus

    Amerika Safety Tali & Katrol 60

    Donut Tali & Katrol 45

    Energi efektif pada Tabel 4.1. adalah untuk panjang stang SPT sepanjang 10 m ataulebih (kedalaman uji-panjang stang-1m). Bergantung kepada tipe sampler SPT,panjang stang (bila < 10 m) dan diameter lobang bor, Erm nilai perlu dikoreksi lebih

    lanjut dengan mengalikannya dengan faktor koreksi yang diperlihatkan pada Tabel4.2. Dari uraian diatas jelas bahwa untuk menggunakan persamaan ( 1 4 ) dan nilai mdan n pada Tabel 3.1. perlu diketahui metoda SPT yang dipakai. Koefisien yangditurunkan oleh Meyerhofberasal dari metoda uji SPT yang dilakukan di Amerika,umumnya dengan menggunakan sistem tali dan katrol dan palu tipe donut.Sedangkan di Jepang umumnya dilakukan SPT dengan metoda jatuh bebas. Untukkita di Indonesia terdapat kedua jenis SPT tersebut. Jadi agar nilai SPT bisadikonversikan ke nilai N ke standar energi tertentu, perlu dinyatakan metoda uji,sampler dan ukuran lobang bor yang dipakai.

    Tabel 4.2. Faktor Koreksi Hasil Uji SPT (Skempton, 1986)

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    23/26

    2002 digitized by USU digital library 23

    Faktor Koreksi

    1. Panjang Stang SPT/Stang Bor

    > 10 m 1,00

    6m - 10 m 0,95

    4m - 6 m 0,85

    3m - 4 m 0,75

    2. Sampler SPT standard (Standard Sampler) 1,00

    Sampler SPT dengan linier

    (US Sampler without Linier) 1,20

    3. Lobang Bor Diameter :

    65 mm - 115 mm 1,00

    150 mm 1,05

    200 mm 1,15

    Items

    Kesulitan kini terletak pada kecocokan koefisient-koefisient N yang sangat

    empiris itu untuk aplikasi di Indonesia dan di Medan khususnya. Denganmengkonversikan nilai N-SPT lapangan ke tegangan efektif sebesar 1 Kg/Cm2 danenergi standard 45 %, N1(45) dan kemudian menggunakannya untuk perhitungankapasitas tiang dan kemudian membandingkannya dengan hasil pembebanan tiangyang dilakukan hingga tiang mengalami keruntuhan, maka kita memperolehkoefisient-koefisient sebagai berikut :

    - Untuk tiang pancang beton Tanah kohesif (CH/MH) m=30 n=0,6 Tanah pasiran (SM) m=40 n=0,2

    - Untuk tiang bor Tanah kohesif (CH/MH) m=10 n=0,3 Tanah pasiran (SM) m=13 n=0,1

    2. SondirDibandingkan dengan uji SPT, uji sondir memberikan hasil yang lebih utuh

    dalam arti Con t i nous dan lebih konsisten. Kendala dalam mengaplikasikan hasiluji sondir dalam perencanaan pondasi dalam adalah bilamana dijumpai lapisan tanahkeras, misalnya cemented sand, sekalipun dengan menggunakan sondir 10 tonbiasanya tanah ini tidak dapat ditembus. Padahal sering sekali dijumpai lapisantanah keras tersebut hanya tipis saja. Untuk mengatasi hal tersebut diatas dapatdilakukan kombinasi antara SPT dan Sondir. Saat dijumpai tanah yang sangat kerasmaka dilakukan uji SPT selanjutnya dibawah lapisan tersebut dilakukan kembali uji

    Sondir. Yang terbaik yang dapat dilakukan adalah dilakukan penyondiran denganmenggunakan sondir yang berkapasitas 20 ton. Kendala lain yang akan dijumpai darihasil uji Sondir ini diantaranya efek skala, kecepatan pembebanan, perbedaan dalamhal cara penetrasi (insertion method) dan posisi dari selimut sontir.

    Efek skala terjadi akibat perbedaan ukuran antara pondasi tiang dengan alatsondir. Ukuran pondasi tiang jauh lebih besar dibandingkan dengan sondir, sehinggatidak merasakan adanya lapisan tipis yang mempunyai nilai qc yang besar (De Beer,

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    24/26

    2002 digitized by USU digital library 24

    1985, Raharjo, 1990). Akibatnya perlawanan ujung pada tiang rata-rata lebih kecildaripada yang diberikan oleh sondir.

    Pengaruh dalam hal perbedaan kecepatan pembebanan adalah akibatkecepatan penetrasi. Pada sondir sekitar 2 Cm/det sedangkan pada tiang hanyaberkisar 2,0 mm-2,0 Cm/jam. Saat uji pembebanan, penetrasi pondasi tiang adalah

    jauh lebih rendah, sedangkan sifat tanah, khususnya tanah lempung memilikisemacam viskositas sehingga perlawanan pada pondasi tiang lebih rendah (Briaud,Garland, 1985).

    Perbedaan pada cara penetrasi sondir dan tiang pancang adalah karena padasondir penetrasi dilakukan dengan tusukan secara konstan, sedangkan pada pondasitiang pancang penetrasinya dilakukan dengan pukulan (secara dinamis). Hal inimemberikan akibat yang berbeda karena tegangan horizontal yang ada pada carapenusukan (push in) adalah lebih besar daripada yang dilakukan denganpemancangan (Makarim, Briaud, 1986) sehingga gesekannya lebih kecil padapondasi tiang pancang.

    Lokasi selimut juga amat berpengaruh. Pada sondir, selimutnya beradalangsung dibelakang ujung konus sedangkan pada pondasi tiang kebanyakan

    gesekannya berada jauh dibelakang ujungnya. Jelas bahwa tegangan horizontaladalah maksimum didekat ujung dan menjadi minimum pada titik yang terjauh dariujungnya (Begue l in , jezeque l , 1972 , A la rd , e t a l . , 1986) . Akibatnya gesekanselimut pada tiang menjadi lebih kecil dibandingkan pada sondir.

    4.5. Pengurangan Kendala-Kendala

    Dari uraian diatas, pada dasarnya kendala yang dihadapi dapat dibagi menjadidua bagian yaitu penentuan parameter-parameter tanah secara baik agar didapathasil yang representatif dan kecocokan koefisient-koefisient empiris yang digunakan.

    Untuk mendapatkan parameter-parameter tanah yang representatif, tentunya

    prosedur penyelidikan tanah perlu dilaksanakan dibawah pengawasan (minimalpetunjuk) seorang yang mengerti betul tentang prosedure pengujian tanah darimulai pemboran, pengambilan contoh tanah, penyimpanan sementara di lapangan,transportasi ke laboraturium, penyimpanan di dalam laboraturium, pengeluarancontoh tanah dari dalam tabung contoh, persiapan contoh uji hingga ke pelaksanaanpengujian di laboraturium. Disamping itu perlu adanya seorang ahli di lapangan yangbisa segera melihat perubahan-perubahan karakteristik tanah agar bisa menentukansampler macam apa yang perlu digunakan untuk suatu kondisi tertentu. Contohapakah perlu digunakan piston sampler atau thin wall sampler. Pengujian jugasebaiknya dilakukan menurut standart tertentu, misalnya ASTM standart. Kiranyaperlu dimengerti betul apa dan mengapa standard itu dibuat demikian, agar biladiperlukan perubahan yang dilakukan dapat dipertanggung jawabkan. Beberapacontoh kelalaian/kegagalan dalam mengikuti standard tertentu, umumnya

    laboraturium mekanika tanah kita tidak mempunyai ruangan penyimpanan contohtanha yang dijaga temperaturnya. Sering sekali contoh tanah tersebut mengalamipenguapan dan kehilangan kadar airnya yang pada gilirannya akan mempengaruhikarakterisitik tanah tersebut. Contoh lain adalah dalam pelaksanaan SPT denganmenggunakan sistem katrol dan tali disyaratkan (ASTM) agar panjang gulungan talidipemutar (drum) tali tidak lebih dari 2-3 putaran pada saat palu SPT menyentuhbantalan (anvil) di stang bor SPT. Kenyataannya sering sekali dijumpai putaran taliyang jauh melebih syarat tersebut. Hal ini mengakibatkan berkurangnya energiefektif palu. Setelah usaha untuk mendapatkan parameter-parameter tanah, baik

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    25/26

    2002 digitized by USU digital library 25

    dengan uji di laboraturium mapun di lapangan dilakukan dengan baik. Maka usahakedua tentunya mencari apakah koefisient-koefisient dalam persamaan-persamaandiatas dapat dipakai atau harus disesuaikan.

    Ditinjau dari kendala-kendala yang dihadapi dan tingkat kesesuaian pengujianserta biaya yang dibutuhkan, akan lebih mudah bila diusahakan mencari parameter

    betha (). Mengingat pengujian sondir dan SPT biasanya lebih banyak dilakukan danterutama untuk tanah pasir dimana mencari nilai sudut geser dalam () sangat sulit.Maka bilamana data uji pembebanan tiang cukup banyak, mencari koefisient-koefisient yang lebih tepat menggunakan data SPT dan sondir akan lebihbermanfaat.

  • 8/8/2019 Sipil Rudi2 Email

    26/26

    BAB V

    KESIMP ULAN DAN SARAN

    Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa metoda-metoda untukmemperkirakan kapasitas aksial pondasi dalam tidak bisa diaplikasikan begitu saja.Dengan semakin banyaknya bangunan bertingkat tinggi di kota Medan, tentunyasangat diperlukan metoda yang bisa memberikan perkiraan daya dukung yang lebihmendekati kenyataan dan yang didasari atas dasar teori mekanika tanah danpengalaman setempat. Agar hal ini dapat dicapai disarankan kepada para pemberitugas, konsultan dan kontraktor untuk mengusahakan pemeriksaan tanah lebihbermutu dan melaksanakan uji pembebanan hingga keruntuhan tercapai.

    Akhirnya dapat dikatakan bahwa para ahli pondasi umumnya sepakat bahwafaktor-faktor yang mempengaruhi prilaku pondasi tiang dan kapasitasnya sangatlahkompleks untuk dipelajari secara teoritis yang betul-betul mendasar. Pengertian paraahli pondasi sampai saat ini lebih banyak dipengaruhi pendekatan empiris yang

    didasarkan pada hasil pengujian pembebanan. Namun demikan faktor-faktorkegagalan dapat timbul dari pendekatan yang terlalu teoritis serta kegagalan jugadapat terjadi akibat pendekatan yang terlalu empiris yang mengabaikan dasar-dasarteori yang telah terbukti kebenarannya. Seni dan kemampuan geoteknik justruterletak kepada kemampuan untuk menggabungkan prinsip-prinsi mekanika tanahdengan pengalaman dan perkiraan.