Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Mercu Buana | 14 |
MODUL14
Penyelidikan tanah di lapangan
I. PENDAHULUAN
Penyelidikan tanah di lapangan di butuhkan untuk data perancangan fondasi bangunan-bangunan, seperti : bangunan gedung, dinding penahan tanah, bendungan, jalan, dermaga, dll. Bergantung pada maksud dan tujuannya, penyelidikan dapat dilakukan dengan cara-cara : menggali lubang uji ( test pit ), pengeboran, dan uji secara langsung di lapangan ( is-situ test ). Dari data yang diperoleh sifat-sifat teknis tanah dipelajari, kemudian digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam menganalisa kapasitas dukung dan penurunan.
Tuntutan ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari besarnya beban bangunan, tingkat keamanan yang diinginkan, kondisi lapisan tanah, dan biaya yang tersedia untuk penyelidikan. Oleh karena itu, untuk bangunan-bangunan sederhana atau ringan, kadang-kadang tidak dibutuhkan penyelidikan tanah, karena kondisi tanahnya dapat diketahui berdasarkan pengalaman setempat. Tujuan penyelidikan tanah amtara lain:
1. menentukan kapasitas dukung tanah menurut tipe fondasi yang dipilih
2. menentukan tipe dan kedalaman fondasi
3. untuk mengetahui posisi muka air tanah
4. untuk mengetahui besarnya penurunan
5. menentukan besarnya tekanan tanah terhadap dinding penahan tanah atau pangkal jembatan ( abutment )
6. menyelidiki keamanan suatu struktur bila penyelidikan dilakukan pada bangunan yang telah ada sebelumnya
7. pada proyek jalan raya dan irigasi, penyelidikan tanah berguna untuk menentukan letak-letak saluran, gorong-gorong, pennetuan lokasi dan maca bahan timbunan
II. CARA PENYELIDIKAN
Informasi kondisi tanah dasar fondasi, dapat diperoleh dengan cara menggali lubang secara langsung di permukaan tanah yang disebut lubang uji (test-pit), maupun dengan cara pengeboran tanah. Penyelidikan mendetail dengan pengeboran tanah yang diikuti dengan pengujian-pengujian di laboraturium dan atau dilapangan, selaludilakukan untuk penyelidikan tanah pada proyek-proyek besar seperti : gedung bertingkat tinggi, jembatan, bendungan, bangunan industri, dll.
Penyelidikan tanah terdiri dari 3 tahap yaitu : pengeboran atau penggalian lubang uji, pengambilan contoh tanah (sampling) dan pengujian contoh tanah. Pengujian contoh tanah dapat dilakukan di laboraturium atau dilapangan.
Bergantung pada tingkat ketelitian yang dikehendaki, pengam ’bilan contoh tanah dilakukan pada setiap jarak kedalaman0,75-2 meter dengan cara menekan tabung contoh tanah (sampler) secara hati-hati (terutama untuk contoh tak terganggu) yang dipasang pada ujung bawah batang bor. Pada waktu pengeboran dilakukan, contoh tanah dapat diperiksa didalam pipa bor yang ditarik keluar. Jika pada tahap ini ditemui perubaan jenis tanah, kedalaman perubahan jenis tanah dan kedalamannya dicatat, dan kemudian, contoh tanah tambahan diambil. Pada lapisan-lapisan yang dianggap penting untuk dikatahui karakteristik tanahnya, kadang-kadang pengambilan contoh kontinu (continous sampling) diperlukan. Bila pengeboran dilakukan pada lapisan batuan, contoh inti batu (rock core) diambil dengan alat bor putar (rotary drill).
Kedalaman muka air tanah harus diperiksa dengan teliti. Kesalahan data muka air tanah dapat mempersulit pelaksanaan pembangunan fondasi dan dapat mengakibatkan kesalahan analisis stabilitasnya.
III.ALAT- ALAT PENYELIDIKAN
Data hasil penyelidikan tanah dapt memberikan gambaran tentang kondisi-kondisi lapisan pada sifat-sifat fisik tanah dalam arah vertical. Berdasarkan data ini, perancang dituntut untuk menggabar profil lapisan tanah dengan cara inter polasi data dari tiap-tiap lapisan yang mengandung material-material yang secara pendekatan mempunyai sifat-sifat yang sama.
Terdapat beberapa cara penyelidikan yang berguna untuk mengetahui kondisi lapisan tanah dan sifat-sifat teknisnya.
1. Lubang-uji (test pit)
Cara ini berguna untuk mengetahui kondisi lapisan tanah dengan teliti. Lagi pula, bila perlu dapat mengambil contoh tanah tak terganggu (undisturbed sample) pada lapisan-lapisan yang dikehendaki.
2. Bor tangan (hand auger)
Cara ini termasuk yang paling sederhana dalam pembuatan lubang dalam tanah dengan menggunakan alat bor. Alat bor seperti pada gambar.. hanya dapat digunakan bila tanah mempunyai kohesi yang cukup, sehingga lubang bor dapat tetap stabil di sepanjang lubangnya. Alat ini tidak dapat digunakan pada pasir yang terendam air. Penetrasi mata bor terbatas pada kekuatan tangan yang memutarnya, oleh karena itu tanah harus tidak mengandung batu atau lapisan tanah keras lainnya.bor tangan dapat menembus sampai 10m, tapi umumnya kedalaman bor maksimum 6 sampai 8 meter. Alat ini sering digunakan dalam penyelidikan tanah untuk proyek-proyek jalan raya , kereta api, dan lapangan terbang, dimana kedalaman lubang yang dibutuhkan pada jalan raya hanya berkisar pada kedalaman 4m. untuk pembuatan lubang yang lebih dalam pada tanah kohesif, bor ulir dapat digunakan ( GAMBAR 2.2B).
3. Bor cuci (wash boring)
Pada cara ini, pengeboran tanah dilakukan dilakukan dengan cara penyemprotan air sambil memutar-mutar pipa selubung (casing) untuk memudahkan penetrasi ujung mata bor gambar…. Tanah yang diambil merupakan contoh terganggu (disturbed) yang terangkut keluar bersama aliran air. Tanah yang keluar dari lubang bor diidentifikasi secara kasar. Pengambilan contoh tanah dilakukan secara kering dengan cara mengganti ujung mata bor denga tabung contoh. Cara ini tidak mengganggu tanah dibawah mata bor . oleh karena itu contoh tanah yang diambil memungkinkan dalam kondisi tak terganggu (udisterbed sample). Metode bor cuci tidak dapat digunakan jika tanah mengandung batu-batu besar.
Penyelidikan dengan pencucian (wash Probing)
Wash probing digunakan untuk mengetahui kedalaman pertemuan antara tanah lunak dan tanah keras atau padat . caranya, air yang bertekanan tinggi disemprotkan melalui pipa-pipa yang digerakan keatas dan kebawah pada lubang yang dilindung pipa gambar… cara ini dilakukan untuk penyelidikan tanah di pelabuhan dan penentuan lapisan tanah dibawah lipisan sungai, yang dimaksudkan untuk menentukan kedalaman pasir atau lanau yang terletak di atas lapisan keras atau batu. Hal tersebut teutama digunakan dalam pekerjaan pemancangan dan pengerukan.
3.Bor putar (rotary drill)
Penyelidikan tanah dengan menggunakan bor putar atau bor mesin gambar… dapat dilakukan pada semua jenis tanah. Alat bor putar yang digerakan dengan mesin dapat menembus lapisan tanah keras atau bat sampai kedalaman lebih dari 40m. alat ini dapat digunakan pada lapisan tanah keras, batu,tanah lempung dan bahkan tanah pasir.
Pengeboran inti dilakukan jika pengeboran menembus lapisan batu. Dan bila pada penyelidikan diinginkan untuk memperoleh contoh inti kontinu (continous core sample) . putaran batang bor menekan ujung matan bor. Tabung inti luar berputar bersama-sama batang bor dan manekan ke lapisan keras atau batu di bawahnya mata bor dipasang pada ujung alat bornya. Putaran mata bor membentuk gerusan yang berbentuk cincin. Contoh inti batu masuk kebagian mata bor dan sekaligus masuk kedalam tabung inti dalam , yang dibuat tidak ikut berputar. Selama pengeboran, air disirkulasikan lewat batang bor yang berlubang. Contoh bentuk mata bor dari type double-tube core barrel, ditunjukan dalam. Gambar..
Pengeboran dapat dilakukan dengan tanpa mengunakan pipa selubung (casing). Jika lubang cenderung akan longsor, dilakukan pengeboran dengan memasukan kedalam lubang bor suatu cairan kental dari bahan lempung vulkanik tiksotropik dan air. Cairan ini berfungsi menahan sisi lubang bor dan menutup pori-pori tanah yang lolos air sekeliling lubang bor.
II.ALAT - ALAT PANGAMBILAN CONTOH TANAH
Macam-macam contoh tanah yang harus diperoleh dari pengeboran bergantung pada maksud penyelidikannya. Untuk indentifikasi serta penentuan sifat-sifat teknis tanah, dibutuhkan contoh tanah yang mewakili. Dari sini, kemudian ditentukan nilai-nilai kuat geser, batas-batas Atterbeg, berat volume, kandungan karbonat, dan kandunga material organiknya.
Contoh tanah diambil dari pengeboran dengan cara memasang tabung contoh (sampler) pada ujung pipa bor di kedalaman yang berbeda-beda. Pada contoh tanah yang tidak rusak susunan tanahnya atau sedikit sekali drajat ketergantungannya, maka contoh tersebut disebut contoh tak terganggu (undisturbed sample).Karakteristik tegangasn-tegangan tanah harus diambil dari contoh tanah tak terganggu.
Dalam praktek, sangat sulit diperoleh contoh yang benar-benar tak terganggu, walaupun penanganan contohnya sudah sangat hati-hati. Gangguan contoh ini sering mempengaruhi hasil-hasil pengujian laboraturium. Penyebab gannguan contoh tanah yang diambil dengan cara pengeboran, antara lain:
1. perubahan kondisi tegangan dari tempat asal.
2. perubahan kadar air tanah dan angka pori.
3. gangguan susunan butir tanah.
4. perubahan kandungan bahan kimia.
Hvorslev (1984) menyaran dalam pengambilan contoh tanah, yang terbaik adalah dengan cara menekan tabung dengan tidak memukulnya kedalam tanah. Selain itu, dimensi tabung contoh harus sedemikian hingga rasio area (Ca) direduksi sampai minimum.
Untuk memperkecil gesekan antara tanah dengan dinding bagian dalam tabung, supaya derajat gangguan contohnya kecil, ujung tabung agak dibengkokkan kedalam atau dilengkapi dengan alat pemotong yang diiameterdalamnya lebih kecil dari dimeter dalam tabung contoh (Gambar 2.6a). Namun, hal ini juga menyebabkan akibat sampingan yang berupa pengembangan contoh setelah berada didalam tabung.
Untuk klasifikasi dan untuk mempelajari karakteristik kepadatan tanah, contoh targanggu (disturbed sample) dapat digunakan. Prinsip persyaratan contoh terganggu adalah bahwa contoh tersebut harus mewakili kondisi lapisan tanahnya. Hasil penyelidikan dengan bor tangan mewakili kondisi tanah dalam kondisi terganggu.
Berbagai macam tabumg pengambilan contoh tanah telah dipakai hingga saat ini, beberapa contohnya antara lain :
A.Tabung Contoh Tekanan Terbuka (Open Drive Sample)
Tabung contoh tekan terbuka terdiri dari tabung tabung baja yang dilengkapi dengan alat pemotong pada ujungnya. Batang bor dihubungkan dengan ujung atas tabung contoh (gambar 2.7). Diameter dalam tabung berkisar antara 100 sampai 450 mm. Pada saat pengambilan contoh tanah, tabung contoh ditekan secara dinamis atau statis oleh alat penekan.
Tabung contoh tipe ini cocok untuk tanah berlempung. Jika digunakan dalam tanahgranuler (berbutir lepas), penahan inti (core catcher) yang berfungsi menahan contoh tanah agar tertahan dalam tabung harud digunakan.
Akibat pengaruh pekerjaan pengeboran, tanah dasar lubang bor yang berupa lempung atau lanau sensitive, akan terganggu sampai pada kedalamn tertentu. Oleh karena itu, bila tabung tekan terbuka kedalaman terbuka ditekan, bagian atas dari tabung tersebutakan terisi oleh tanah yang telah rusak susunannya. Selain itu, pada waktu tabung diputar untuk memotong tanah didalam lubang bor, putaran akan merusakkan susunan tanahnya pada bagian bawah contoh. Untuk menanggulangi kerusakan ini, lebih baik jika digunakan tabung contoh berpiston.
B.Tabung Contoh Berpiston
Tabung contoh berdinding tipis yang cocok digunakan untuk tanah kohesifini ini, diperkenalkan oleh Hvorslev (1949). Diameter dalam tabung bervariasi dari 50-100 mm, dan panjangnya bervariasi dari 450-750. tabung yang pendek dipakai untuk dipakai tabung yang berdiameter kecil. Terdapat 2 tipe tabung contoh untuk tabung berdinding tipis, yaitu tabung berpiston mengapung dan tabung berpiston tetap . tabung contoh berpiston cocok digunakan untuk tanah-tanah yang sensitive terhadap gangguan, seperti lempung lunak dan lempung plastis. Kecuali itu dapat pula digunakan dalam pengambilan contoh tanah pada lubang uji dan pengambilan contoh tanah pada lubag bor yang dangkal.
( a ) tabung contoh berpiston mengapung (floating piston)
Alat ini terdiri dari tabung baja tipis yang kadang-kadang dilengkapi dengan alat pemotong pada ujungnya (gambar 2.8). Tabungcontoh dilengkapi dengan piston yang tergantung oleh sebuah kabel. Pada waktu tabung dimasukan kedalam lubang bor hingga menyentuh dasar lubang, posisi piston mula-mula terletak pada ujung bawah tabung, agar tanah tidak masuk kedalamnya. Setelah tabung dan piston menyentuh tanah dasar, tabung contoh ditekan kebawah sedang piston tetap ditempatnya. Untuk pengambilan contoh, tabung harus sedikit diputar (atau alat pemotong tambahan harus dipasang pada ujungnya). Gesekan antara contoh tanah dan dinding tabung membuat contoh tanah tetap tinggal dalam tabungnya. Pada tabung contoh ditarik keluar dan dilepas dari tangkai bor, kedua ujung tabung contoh tanah yang telah berisi tanah tidak terganggu ditutup dengan lilin, dan dibawa ke laboraturium.
( b. ) tabung contoh berpiston tetap (fixed piston)
Pada tabung contoh berpiston tetap (gambar 2.8) piston dapat diletakan pada posisinya oleh sebuah batang baja yang memanjangsampai permukaan tanah. Pengambilan contoh tanah dipilih pada kedalaman tertentu, dimana diperkirakan tanahnya tidak terganggu oleh operasi pengeboran. Saat pengam bilan contoh tanah, piston ditahan pada posisinya dan tabung ditekan ke bawah. Dengan cara ini, jika tanah lunak, tabung dapat ditekan ke bawah sampai kedalaman yang diinginkan dngan tanpa memperdalam pengeboran.
( c ) tabung contoh belah (split barrel sample)
Tabung contoh terdiri dari tabung yang dapat dibelah menjadi dua bagian satu sama lain pada waktu mengeluarkan contoh tanah (gambar 2.9) secara keseluruhan, bagian-bagian tabung contoh tanah dari bawah keatas terdiri dari: bagian pemotong pada ujung bawah tabung yang dapat dibelah, tabung penghubung dan bagian kepala tabung. Untuk menahan contoh tanah tetap di tempatnya, pada bagian atas alat pemotong diberi katup penutup. Salah satu dari jenis tabung contoh ini, digunakan untuk pengujian penetrasi standart (SPT).
III,PENANGANAN CONTOH TANAH
Hal penting yang perlu diperhatikan dalam penanganan contoh tanah adalah bahwa setelah tabung contoh tanah diambil dari lubang bor, ujung-ujungnya harus dibersihkan dan ditutup lilin. Maksudnya adalah agar contoh tanah tidak berubah kadar airnya, dan juga unuk menahan gangguan contoh tanah yang mungkin timbul dalam perjalanan ke laboraturium. Selain itu pada tabung contoh tanah bor, dan kedalaman contoh. Ujung atas dan bawah tabung contoh harus ditandai dengan benar, sehingga pada pengujian di laboraturium akan diketahui ke arah mana contoh tanah akan dikeluarkan dari dalam tabung contoh. Contoh tanah lempung sensitive harus dijaga dengan baik pada waktu diangkut ke laboraturium,terutama jangan sampai terjadi getaran yang besar yang dapat merusak contoh tanah.
IV.LAPORAN HASIL PENGEBORAN
Laporan hasil pengeboran tanah harus dibuat jelas dan tepat pengawas lapangan yang menangani pekerjaan selain harus selalu mencatat hal-hal kecil yang berkaitan dengan pelaksanaan pekerjaan, seperti : pergantian alat dan tipenya, kedalaman pada waktu penggantian alat, metode penahanan lubang bor agar stabil atau penahan tebing lubang uji.
Sesudah contoh tanah diuji di laboratorium, ditentukan klasifikasinya. Catatan lapangan bersama dengan hasil pengujian laboratorium tersebut dirangkum sedemikian sehingga batas-batas antara material yang berbeda diplot pada elevasi yang benar, menurut skala yang ditentukan.
Semua hasil-hasil pengeboran dicatat dalam laporan hasil pengeboran (atau disebut boring log), yang berisi antara lain:
- Kedalaman lapisan tanah.
- Elevasi permukaan tiik bor, lapisan tanah dan muka air tanah.
- Simbol jenis tanah secara grafis.
- Deskripsi tanah.
- Posisi dan kedalaman pengambilan contoh. Disebutkan kondisi contoh terganggu atau tak terganggu.
- Nama proyek, lokasi, tanggal, dan nama penanggung jawab pekerjaan pengeboran.
Dalam penggambaran profil lapisan tanah, lapisan tanah disajikan dalam bentuk simbol-simbol yang digambar secara vertical. Gambar 2.10 menyajikan contoh symbol-simbol tersebut. Kebanyakan tanah terdiri dari beberapa campuran dari jenis tanah-tanah tertentu, seperti lempung berlapis, lanau berlapis, lanau berpasir, kerikil berlanau, dan sebagainya. Dalam kondisi ini, symbol-simbol dapat dikombinasokan, dengan kandungan tanah yang dominan digambar lebih banyak atau lebih tebal.
V.PENYELIDIKAN TANAH DILAPANGAN
Jenis-jenis tanah tertentu sangat mudah sekali terganggu oleh pengaruh pengambilan contoh didalam tanah. Unuk menanggulanginya sering dilakukan beberapa pengujian-pengujian tersebut antara lain :
o Uji penetrasi standart atau uji SPT (standart penetration test)
o Uji penetrasi kerucut statis (static penetration test)
o Uji beban plat (plate load test)
o Uji geser kipas atau geser baling-baling (vane shear test)
Pengujian dilapangan sangat berguna untuk mengetahui karakter tanah dalam mendukung beban fondasi dengan tidak dipengaruhi oleh kerusakan Contoh : tanah akibat operasi pengeboran dan penanganan, contoh. Khususnya berguna untuk menyelidiki tanah lempung sensitive, lanau dan tanah pasir tidak padat.
Perlu diperhatikan bahwa hasil-hasil uji geser kipas dan uji penetrasi , hanya memberikan informasi kuat geser (kekuatan) tanah saja, oleh karena itu pengujian-pungujian tersebut seharusnya tidak digunakan sebagai pengganti pengeboran, namun hanya sebagai pelengkap data hasil penyelidikan. Suatu yang tidak dapat diidentifikasikan oleh pengujian tersebut adalah mengenai jenis tanah yang ditembusnya secara pasti, atau perbedaan jenis tanahnya. Sebagai contoh, pengujian tidak dapat memberikan informasi mengenai tanah yang diuji apakah tanah organic atau lempung lunak, atau tanah berupa pasir tak padat atau lempung kaku, karena yang diketahui hanya tahanan penetrasi atau kuat gesernya saja. Demikian pula, hasil-hasil pengujian tidak dapat memberikan informasi mengenai kondisi air tanah. Untuk itu, kekurangan-kekurangan data dapat dilengkapi dengan mengadakan pengeboran tanah.
a.Uji Penetrasi Standar (SPT)
Uji penetrasi standar dilakukan karena sulitnya memperoleh contoh tanah tak terganggu pada tanah granuler. Pada pengujian ini, sifat-sifat tanah ditentukan dari pengukuran kerapatan relative secara langsung dilapangan. Pengujian untuk mengetahui nilai kerapaatan relative yang sering digunakan adalah Uji Penetrasi Standar atau disebut Uji SPT (Standar Penetration Test).
Uji SPT dilakukan dengan cara sebagai berikut:
Sewaktu melakukan pengeboran inti, jika kedalaman pengeboran telah mencapai lapisan tanah yang akan diuji, mata bor dilepas dan diganti dengan alat yang disebut tabung belah standar (Standar Split barrel sampler) (Gambar 2.11a). Setelah tabung ini dipasang, bersama-sama dengan pipa bor, alat diturunkan sampai ujungnya menumpu lapisan tanah dasar, dan kemudian dipukul dari atas. Pukulan diberikan oleh alat pemukul yang beratnya 63,5 kg (140 pon), yang ditarik naik turun denagn tinggi jatuh 76,2 cm (30”) (Gambar 2.11c).
Nilai SPT diperoleh dengan cara sebagai berikut:
Tahapan pertama, tabung belah standar dipukul sedalam 15 cm (6”). Kemudian dilanjutkan pemukulan tahap kedua sedalam 30,48 (12”). Jumlah pukulan tahap kedua ini, yaitu jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk penetrasi tabung belah standar sedalam 30,48 cm, didevinisikan sebagai nilai-N. Pengujian yang lebih baik dilakukan dengan menghitung pukulan pada tiap-tiap penembusan sedalam 7,62 cm (3 inci) atau setiap 15 cm (6 inci). Dengan cara ini, kedalaman sembarang jenis tanahdidasar lubang bor dapat ditaksir, dan elevasi dimana gangguan terjadi dalam usaha menembus lapisan yang keras seperti batu, dapat dicatat.
Pada kasus-kasus umum, uji SPT dilakukan setiap penetrasi bor 1,5 - 2 m atau paling sedikit pada tiap-tiap pergantian jenis lapisan tanah disepanjang kedalaman lubang bornya. Untuk fondasi dangkal interval pengujian dapat lebih rapat lagi.
Untuk tanah berbatu, palmer dan stuart (1957) memodifikasi tabung belah standar yang terbuka menjadi tertutup dan meruncing 30º pada ujungnya (Gambar 2.22b). pengamatan telah menunjukan bahwa pada umumnya nilai N yang diperoleh oleh kedua tipe alat ini mendekati sama, untuk jenis tanah dan kerapatan relative tanah yang sama.
Pada perancangan fondasi, nilai N dapat dipakai sebagai indikasi kemungkinan model keruntuhan fondasi yang akan terjadi (Terzaghi dan Peck, 1948). Kondisi keruntuhan geser local (Local shear failure) dapat dianggap mterjadi, bila N < 5, dan keruntuhan geser umum (general shear failure) terjadi pada nilai N >30. Untuk nilai N antara 5 dan 30, interpolasi linier dari koefisien kapasitas dulung tanah Na, Nq dan Ny dapat dilakukan. Bila nilai-nilai kerapatan relative (Dr) diketahui, nilai N dapat didekati dengan persamaan (meyerhof, 1957).
N = 1,7 D r² (14,2po´ + 10)
Dengan:
Dr = Kerapatan relative
po ’ = tekanan vertical akibat beban tanah efektif pada kedalaman tanah yang ditijau, atau tekanan overburden efektif.
Hubungan nilai N dengan kerapatan relative (Dr) yang diusulkan oleh Terzaghi dan Peck (1948), untuk tanah pasir, disajikan dalam Tabel 2.1
Nilai N | Kerapatan relative (Dr) |
<4 4-10 10-30 30-50 >50 | Sangat tidak padat Tidak padat Kepadatan sedang Padat Sangat padat |
Untuk tanah lempung jenuh, Terzaghidan Peck (1948) memberikan hubungan N secara kasar dengan kuat tekan-bebas, seperti yang diperlihatkan dalam Tabel 2.2. kuat tekan-bebas (qu) diperoleh dari uji tekan-bebas, Cu= 0,5qu dan simbul . akan tetapi, penggunaan hubungan nilai N dan kuat geser tanah lempung jenuh pada Tabel 2.2tersebut tidak direkomendasikan. Peck, dkk. (1953) menyatkan bahwa nilai N hasil uji SPT untuk tanah lempung hanyalah sebagai pendekatan kasar, sedang pada tanah pasir, nilai N hasil uji SPT dapat di percaya. Untuk menentukan kuat geser tanah lempung jenuh, lebih baik jika nilainya di peroleh dari uji geser kipas (vane shear test) di lapangan atau dari pengujian contoh tanah tak terganggu di laboraturium.
Untuk menentukan kapasitas dukung izin dari hasil uji SPT, diperlukan estimasi kasar nilai lebar fondasi (B) dari fondasi terbesar pada bangunan. Untuk fondasi dangkal, uji SPT dilakukan pada interval 2,5 ft (76 cm) dibawah dasar fondasi, dimulai dari kedalaman dasar fondasi (Df) sampai kedalaman Df + B (Terzaghi dan Peck, 1948). Nilai N rata-rata sepanjang kedalaman ini akan berfungsi sebagai gambaran kasar dari kerpatan relative pasir ang berada di bawah dasar fondasi, yang masih mempengaruhi besar penurunan. Jika uji SPT dilakukan pada beberapa lubang pada lokasi yang berlainan, nilai N rata-rata terkecil digunakan dalam mamperkirakan nilai kapasitas dukung tanahnya (Terzaghi dan Peck, 1948).
Table 2.2 Hubungan nilai N, konsistensi dan kuat tekan bebas (qu) untuk tanah lempung jenuh (Terzaghi dan Peck, 1948)
Nilai N | Konsistensi | Kuat tekan bebas (qu (KN/m²) |
< 2 2 - 4 4 - 8 8 - 15 15 - 30 > 15
| Sangat lunak Lunak Sedang Kaku Sangat Kaku Keras | < 25 25 - 50 50 - 100 100 - 200 200 - 400 > 400 |
b. Uji Penetrasi Kerucut Statis
Uji penetrasi kerucut statis atau uji sondir banyak digunakan diindonesia, di samping uji SPT. Pengujian ini sangat berguna untuk memperoleh nilai variasi kepadatan tanah pasir yang tidak padat. Pada tanah pasir yang padat dan tanah - tanah berkerikil dan berbatu, penggunaan alat sondir menjadi tidak efektif, karena mengalami kesulitan dalam menembus tanah. Nilai -nilai tahanan kerucut statis atau tahanan konus (qÛ) yang diperoleh dari pengujian, dapat dikorelasikan secara langsung dengan kapasitas dukung tanah dan penurunan pada fondasi - fondasi dangkal dan fondasi tiang.
Ujung alat ini terdiri dari kerusut baja yang mempunyai sudut kemiringan 60°dan berdiameter 35,7 mm atau mempunyai luas tampang 1000 mm²bentukstematis dan cara kerja alat ini dapat dilihat pada Gambar 2.12 a. Salah atu macam alat sondir dibuat sedemikian rupa sehingga dapat mengukur tahanan ujung dan tahanan gesek dari selimut silinder mata sondirnya.
Cara pengguanaan alat ini, adalah dengan menekan pipa penekanan dan mata sondir secara terpisah, melalui alata penekanan mekanis atau dengan tangan yang memberikan gerakan kebawah. Kecepatan penekanan kira - kira 10 mm/detik. Pembacaan tahanan kerucut statis atau tahan konus dilakukan dengan melihat arloji pengukur. Nilai qÛ adalah besarnya tahanan kerucut dibagi dengan luas penampangnya. Pembacaan arloji pengukur, dilakukan pada tiap - tiap penetrasi sedalam 20 cm. Tahanan ujung serta tahanan gesek selimut alat sondir dicatat. Dari sini diperoleh grafik tahanan kerucut statis atau tahanan konus yang menyajikan nialai ke duanya ( Gambar 2.12 b).
Karena uji kerucut statis ( sondir) tidak mengeluarkan tanah saat pengujian berlangsung, maka jenis tanah tidak diketahui dengan pasti. Robertson dan Campanella (1983) mengusulkan hubungtan tanah konus (qÛ) dengan rasio gesekan Rf, untuk mengklasifikasikan tanah secara pendekatan, seperti yang ditunjukan dalam Gambar 2.12 b dan 2. 13. pada Gambar tersebut Rf adalah rasio gesekan ( Fricition ratio ) yang merupakan perbandingan antara gesekan selimut local, fs ( gaya gesek yang bekerja pada selimut konus dibagi dengan luas selimutnya atau disebut gesek satuan ) dengan tahanan konus qÛ atau rasio gesekan dinyatakan oleh persamaan:
Rf = fs/qÛ x100%
c. Uji Beban Pelat
Uji beban pelat (plate lood test ) sangat cocok untuk penyediaan tanah timbunan atau tanah yang mengan dung banyak kerikil atau batuan, dimana uji-uji lapanga yang sulit dilaksanakan.
Pelat beban berupa pelat besi berbentuk lingkaran atau bujursangkar dengan diameter yang bervariasi dari 30 cm atau lebih besa lagi. Dimensi pelat tergantung dar ketelitian hasil pengujian yang dikehendaki. Pada prinsipnya, bila ukuran pelat menedekati atau sama dengan lebar pondasi sebenarnya, maka semakin teliti hasil yang diperoleh. Pelat diletakan pada dasar pondasi rencana dengna lebar lubang paling sedikit 4 kali lebar pelat yang digunakan ( Gambar 2.14). Pengamatan besar beban dan penurunan terjadi dilakukan sampai tanah mengalami keruntuhan atau pengujian dihentikan bila tekanannya mencapai kira- kira 2 kali kapasitas dukungan pondasi yang dirancang. Penambahan beban yang diterapkan, kira kira 0,1 kali nilai estimasi kapasitas dukungan tanah.
Bentuk dan ukuran pelat pengujian bervariasi tergantung dari tujuan pengujian. Kapasitas dukungan ultimit yan gdiperoleh dapat digunakan langsung, jika ukuran pelat beban sama dengan ukuran pondasi yang akan digunakan. Untuk itu, kapasitas ujung izin dihitung dengan cara membagi kapasitas dukung ultimit dengan factor aman. Jika penurunan merupakan kriteria yang dijadikan pedoman dalam penentuan kapasitas dukung , kapasitas beban yang menyebabkan terlampauinya persyaratan penurunan yang perlu diperhatikan.
d. Uji kipas di Lapangan
Beberapa macam alat telah digunakan untuk mengukur tahanan geser tanah kohesif. Salah satunya adalah, alat uji geser kipas atau geser baling baling (vane shear test). Salah satu macam alatnya terdiri dari kipas baja seinggi 10 cm dan diameter 5 cm yang berpotongan saling tegak lurus (Gambar 2.15a). dalam peraktek, terdapat beberpa ukuran kipas yang bisa digunakan.
Pada saat melakukan pengujian, alat ini di pasang pada ujung bor, kipas berserta tangkainya ditekan ke dalam tanah, kemudian di putar dengan kecepatan 6 sampai 12Ú per menit. Besarnya torsi (tenga puntiran) yang di butuh kan untuk memutar kipas diukur karena tanah tergeser menurut bentuk silinder vertical yang terjadi di pinggir baling-baling, tahanan geser tanah dapat dihitung, jika dimesi baling-baling dan gaya puntiran diketahui.untuk kipas berbentuk segi empat, kuat geser tanah lempung jenuh, dihitung dengan persamaan:1
Pengukuran dilakukan sepanjang kedalaman tanah yang diselidiki, pada jarak interval kira-kira 30 cm. bila pengukuran dilakukan dengan pembuatan lubang dari alat bor, kipas ditancapkan paling sedikit berjarak 3 kali diameter lubang bor diukur dari dasar lubangnya. Hal ini dimaksudkan untuk menyelidiki tanah yang benar-benar tak terganggu oleh operasi pengeboran. Kuat geser tanah yang telah berubah susunan tanahnya (remoulded) dapat pula dilakukan dengan pengukuran torsi minimum yang dibutuhkan untuk memutar baling-baling secara cepat dan kontinu.
Studi yang mendetail telah membuktikan bahwa kuat geser tanah lempung yang diperoleh dari uji geser kipas di lapangan terlalu besar (Aman,dkk., 1975). Hal ini disebabkan oleh zona geser yang terjadi saat tanah geser,lebih besar dari bidang runtuh tanahnya (Gambar 2.15b). perluasan bidang runtuh, tergantung dari macam dan kohesi tanah. Bjerrum (1972), mengusulkan koreksi kuat geser dari kuat geser yang diperoleh dari uji geser kipas di lapangan, sebagai berikut :
Su (nyata) = ± Su (lapangan) (2.7)
Dengan:
Su = cu = kohesi tak terdrainasi (kohesi undrained).
Su (nyata) = Kuat geser tak terdrainasi yang digunakan dalam perancangan.
Su (lapangan) = kuat geser tak terdrainasi yang diperoleh dari uji geser kipas dilapangan.
± = factor kohesi yang ditunjukkan pada Gambar 2.16.
VI. DENAH TITIK-TITIK PENYELIDIKAN
Lokasi titik-titik penyelidikan tanah harus diusahakan sedekat mungkin dengan letak fondasi. Hal ini penting, terutama bila bentuk lapisan tanah pendukung fondasi tidak beraturan. Bila denah struktur belum tersedia pada waktu di lakukan penyelidikan tanah, maka denah bor umumnya disusun dalam bentuk segiempat (lihat Gambar 2.17).
Untuk area yang luas, diperlukan jarak lubang bor yang agak lebar dan diselengi dengan beberpa uji lapangan tambahan, seperti : uji kerucut stastis (sondir)atau pemeriksaan dengan cara lubang uji (test-pi). Letak titik-titik penyelidikan tambahan tersebut, dipilih pada jarak yang dekat, yaitu diantara lubang-lubang bor.
Jumlah lubang bor yang diperlukan sangat bergantung pada kekomplekan kondisi pada lapisan tanah dan biaya yang tersedia. Yang jelas, semakin banyak lubang bor, semakin teliti informasi yang di peroleh dari kondisi tanahnya. Bila biaya penyelidikan terbatas, diperlukanpertimbaqngan matang guna memutuskan jumlah lubang bor yang mewakili kondisi tanah.
Pada bangunan yang bebannya tidak begitu besar, paling tidak harus ada 2 atau sebaliknya 3 lubang bor, sehingga benuk kemiringan lapisan tanah dapat diketahui. Jika jumlah lubang terlalu sedikit, estimasi bentuk kemiringan lapisan tanah dpat meleset dari sebenarnya, disamping kurangny informasi yang diperoleh dari kondisi tanah.
Untuk fondasi bangunan tingkat tinggi dan bangunan industri, paling sedikit diperlukan satu lubang bor pada tiap-tiap sudut bangunannyayang diselingi dengan uji penetrasi kerucut statis. Untuk tiap-tiap sudut bangunan-bangunan tersebut, sebaiknya jarak titik bor tidak melebihi 15 m (Terzaghi dan Peck, 1948).
Untuk jembatan dan bendungan, 2 set pengeboran perlu dikerjakan. Pengeboran pertama terletakpada sumbu-sumbuny, untuk mengetahui apakah pada lokasi tersebut tanahnya mampu mendukung beban. Pengeboran kedua dilakukan pada lokasi tepat dibawah pangkal jembatan atau pilarnya. Pada bendungan, set kedua dilakukan pada lokasi bangunan pelengkap, seperti lokasi bendungan elak. Terzaghi dan Peck (1948),menyarankan jarak titik borminimum 30 m dan maksimum 60 m untuk proyek yang sangat luas dan besar. Untuk proyek jalan raya, pengeboran dilakukan pada jarak interval kira-kira 30 msepanjang jalannya. Kedalaman lubang bor disarankan 2-4 m dibawah tanah asli, bila dasr perkersan tanah asli, dan 1-4 m dibawh perkerasn jalan, bila perkersannya diletakkan dengan menggali tanah asli.
VII. KEDALAMAN LUBANG BOR
Kedalaman pada lubang bor bergantung pada kedalaman tanah yang masih dipengaruhi oleh penyebaran tekanan fondasi bangunan. Tekanan vertical pada kedalaman 1,5 kali lebar fondasi (B) adalah masih kira-kira 0,2 kali besarnya tekanan pada dasar fondasi. Oleh karna itu, kedalaman lubang bor harus kira-kira 1,5 kali lebar fondasinya atau 1,5B, dengan B adalah lebar fondasi.
Untuk fondasi telapak (sepread footing) atau fondasi memanjang (continuous footing) kedalaman lubang bor agak dangkal (Gambar 2.18a). namun untuk fondasi rakit (raft atau mat foundation) kedalaman lubang bor akan lebih dalam (Gambar 2.18c).
Pada fondasi telapak yang jaraknya terlalu dekat, penyebaran beban ketanahdibawahnya saling tumpang indih, maka kedalaman lubang bor akan sama halnya dengan kedalaman fondasi rakit, yaitu1,5B (Gambar 2.18b) untuk fondasi tiang, kedalamanlubsng bor harus lebih dalam dari bawah dasar tiangnya. Dengan pertimbangan bahwa lapisan tanah di bawah tiang masih mendukung beban yang ditranfer lewat tiang, umumnya, untuk fondasi tiang yangterletak pada tanah homogen, prilakunya akan sama seperti rakit yang dasar fondasinya dihitung dari kedalaman 2/3 panjang tiang (Gambar 2.18c). Untuk itu, kedaslaman lubang bor untuk fondasi tiang adalah 2/3D + 1,5B, dengan D adalah panjang tiang dan B adalah lebar area kelompok tiang.
Dalam hal fondasi akan di letakkan pada lapisan batu, harus yakin benar apakah ketebalan lapisan batu tersebut mampu mendukung penyebaran bebannya. Untuk itu, apabila lapisan batu terletak dipermukaan, ketebalan lapisan dapat diketahui dengan cara membuat lubang uji secara langsung.
IX.INFORMASI YANG DIBUTUHKAN UNTUK PENYELIDIKAN TANAH
Bila Penyelidikan tanah dilakukan secara detail, maka perancang harus berusaha memperolah data, sebagai berikut :
(1) Kondisi topografi lokasi pekerjaan. Data ini diperlukan untuk perancangan fondasi dan penentuan cara pelaksanaan di lapangan terutama pada proyek-proyek bangunan air dan jalan.
(2) Lokasi-lokasi bangunan yang terpendam di dalam tanah, seperti kabel telepon, pipa-pipa atau gorong-gorong untuk air kotor dan air bersih, dan lain-lainnya.
(3) Pengalaman setempat sehubungan dengan kerusakan-kerusakan bangunan yang sering terjadi di sekitar lokasi pekerjaan.
(4) Kondisi tanah secara global, muka air tanah dan kedalaman batuan. Keterangan ini sering dapat diperoleh dari penduduk setempat.
(5) Keadaan iklim, elevasi muka air banjir, erosi tanah, dan besarnya gempa yang sering terjadi.
(6) Tersedianya material alam dan kualitasnya,yang berguna untuk bahan pembentuk bangunan seperti campuran beton.
(7) Data geologi yang disertai keterangan tentang proses pembentukan lapisan tanah dan batuan di lokasi pekerjaan, serta kemungkinan terjadinya penurunan tanah maupun bangunan akibat penurunan muka air tanah.
(8) Hasil-hasil penyelidikan laboratorium pada contoh-contoh tanah dan batuan, yang dibutuhkan untuk perancangan fondasi atau penanganan problem-problem pelaksanaannya.
(9) Foto kondisi lapangan dan bangunan-bangunan di dekatnya.
Di bawah ini diberikan data tambahan yang diperlukan untuk perancangan fondasi bangunan-bangunan tertentu.
(a) Fondasi Bangunan Gedung
(1) Ukuran dan tinggi bangunan serta kedalaman ruang bawah tanah (basement), bila ada.
(2) Susunan dan jarak antar kolom serta besar beban.
(3) Tipe rangka bangunan dan bentangnya, serta kemungkinan adanya tempat-tempat tertentu yang mendukung beban khusus, seperti fondasi mesin.
(4) Tipe tembok luar dan kaca pintu jendela yang sensitive terhadap penurunan bangunan.
(b) Fondasi Jembatan
(1) Tipe dan bentang jembatan.
(2) Besarnya beban pada pangkal jembatan dan pilar.
Perlu diperatikan bahwa pemeriksaan langsung di lapangan dengan berjalan kaki sangat penting pada penyelidikan tanah. Pertimbangan-pertimbangan dalam perancangan fondasi sering dihasilkan dari pekerjaan tersebut. Hal ini untuk mengetahui masalah-masalah penting yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan dan pelaksanaan. Selain itu, juga untuk mengetahui bentuk dan kondisi permukaan tanahnya.
X.LAPORAN PENYELIDIKAN TANAH UNTUK PERANCANGAN FONDASI
Laporan penyelidikan tanah untuk perancangan fondasi dibuat untuk mempertimbangkan seluruh data bor, lubang uji, observasi lapangan, uji-uji lapangan dan laboratorium. Selanjutnya, laporan penyelidikan tanah secara lengkap harus berisi:
(1) Pendahuluan.
(2) Deskripsi Lokasi Proyek.
(3) Kondisi Geologi Lokasi Proyek.
(4) Deskripsi Lapisan Tanah yang diperoleh dari hasil pengeboran.
(5) Hasil pengujian Laboratorium.
(6) Pembahasan.
(7) Kesimpulan.
Berikut ini penjelasan mengenai isi dari bab-bab tersebut.
Pendahuluan. Pendahuluan berisi tentang maksud dan tujuan diadakannya penyelidikan tanah, waktu penyelidikan, dan untuk siapa penyelidikan tersebut dilakukan. Harus dijelaskan maksud penyelidikan yang dilakukan: hanya untuk memperoleh data yang terbatas, yang akan digunakan dalam penyelidikan yang sifatnya taksiran, atau untuk penyelidikan lengkap dengan pengeboran, pengujian laboratorium, dan analisis hasil, yang dilaksanakan untuk pertimbangan perancangan fondasi, cara pelaksanaan, serta untuk menghitung kapasitas hitung dukung tanah izin.
Deskripsi Lokasi Proyek. Pada bagian ini harus dijelaskan: letak proyek, kondisi permukaan tanah, adanya pohon-pohon, bangunan lama, kubangan, tempat pembuangan sampah, sungai, jalan, saluran atau gorong-gorong air, dan lain-lainnya. Selian itu, dijelaskan pula mengenai kemungkinan adanya banjir, erosi permukaan, gempa bumi, stabilitas tebing, serta retakan-retakan akibat penurunan yang seringkali terjadi pada bangunan di sekitar lokasi tersebut.
Kondisi Geologi Lokasi Proyek. Keterangan kondisi geologi di lokasi pekerjaan diberikan berdasarkan hasil data pengeboran. Data hasil pengeboran sebaiknya dibandingkan dengan data yang telah ada sebelumnya, untuk pertimbangan ketelitian hasil pengujian. Dari data geologi yang diperoleh, perhatian diberikan jika terdapat patahan, sumber air, rongga-rongga bawah tanah, lapisan lunak, dan lain-lain yang nantinya akan sangat mempengaruhi basarnya kapasitas dukung fondasi.
Deskripsi Lapisan Tanah yang diperoleh dari hasil Pengeboran. Pada bab ini, deskripsi kondisi lapisan tanah dibuat dari hasil data pengeboran. Disini harus dijelaskan mengenai gambaran jenis dan bentuk lapisan tanah, elevasi perubahan lapisan serta elevasi muka air tanah. Penggambaran bentuk lapisan akan berguna sebagai pertimbangan teknis dalam perancangan. Gambar 2.19 memberikan contoh cara penggambaran gabungan beberapa data bor.
Hasil Uji Laboratorium. Bab ini berisi penjelasan mengenai macam-macam pengujian laboratorium yang dilakukan. Prosedur pengujian dijelaskan hanya bila dilakukan pengujian yang tidak standar, khususnya untuk alat penyelidikan. Perhatian diberikan bila terdapat hasil pengujian yang tidak seperti biasanya atau ada hal-hal khusus lainnya. Untuk penjelasan secara detail, hasil pengujian sebaiknya dibuat dalam bentuk tabel-tabel dan grafik-grafik. Hal ini dilakukan pada hasl-hasil uji triaksial, tekan-bebas, geser-langsung, analisis butiran, dan uji konsolidasi.
Pembahasan. Bab ini merupakan inti pokok dari isi laporan. Penyajian harus diusahakan untuk membahas masalahnya secara jelas dan singkat. Pembahasan dilakukan pada kondisi bangunan rencana dan beban-beban rencana yang nantinya akan dipertimbangkan terhadap kondisi tanah fondasi dan jenis fondasi yang cocok untuk mendukung bangunan. Bagian selanjutnya adalah pembahasan pada bangunan pelengkap, seperti ruang generator listrik, ruang mesin-mesin yang berat, ruang pemanas, dan lain-lain, yang akan membutuhkan fondasi yang khusus.
Bila dipakai fondasi memanjang atau fondasi telapak, harus ditetapkan beberapa kedalaman fondasi, dimensi, kapasitas dukung izin dan penurunan yang diharapkan akan terjadi pada tekanan tanah yang diizinkan tersebut. Dijelaskan pula, kemungkinan keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh bila elevasi dasar fondasi lebih dalam, untuk memperoleh kapasitas dukung tanah yang lebih besar atau dapat memperkecil penurunan tanpa mengabaikan segi ekonomis.
Jika dipakai fondasi tiang, dijelaskan mengenai lapisan tanah pendukung tempat tiang harus dipancang, kedalaman penetrasi ke lapisan pendukung, beban maksimum yang diizinkan per tiang atau kelompok tiang, serta penurunan yang diharapkan akan terjadi pada tiang tunggal atau kelompok tiangnya.
Masalah-masalah harus dipelajari dengan tanpa prasangka,sebagai contoh hasil pengujian yang hasilnya terlalu yang hasilnya rendah herus tidak diabaikan hanya karena tidak cocok dengan kapasitas dukung yang diperkirakan sebelumnya. Selanjutnya, sebab-sebab kenapa kapasitas dukung sangant rendah harus dipelajari. Jika hal itu akibat kerusakan contoh, aau jika nilai yang terlalu rendah hanya sedikit saja sehingga tidak berpengaruh besar pada hasil keseluruhannya, hasil tersebut dapat diabaikan. Jika hasil pengeboran lokasi tertetu menunjukkan perbedaan dengan hasil-hasil lain di sekitarnya, sehingga susunan fondasi menjadi tidak teratur, maka mengenai hal ini harus diberikan. Bila terdapat keraguan mengenai hasil pengeboran, pengeboran ulang harus diadakan, sehingga diperoleh hasil yang memuaskan.
Rekomendasi untuk perancangan fondasi harus didasarkan pada hal- hal yang hubungannya dengan hasil penyelidikan yang diperoleh, yaitu didasarkan pada hasil pengeboran dan pengujian, dan tidak boleh didasarkan pada dugaan.
Kesimpulan. Jika laporan penylidikan yang disajikan terlalu panjang, maka sebaiknya diringkas dalam bentuk item-item, dan di dalam bab kesimpulan. Hal ini berguna untuk membantu perancangan yang terlalu sibuk yang tidak mempunyai cukup waktu untuk membaca seluruh pembahasan. Atau dengan cara lain, laporan penyelidikan dimulai denga ringkasan prosedur penyelidikan dan garis besar kesimpulan.
Oleh : Ir. Desiana Vidiyanti M.T
