BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas beberapa hal yang mendasari pemikiran dari penelitian yang akan dilakukan. Pembahasan tersebut meliputi teori mekanika tanah, pondasi ulir serta kapasitas daya dukung pondasi ulir akibat beban tarik, agar dalam menganalisa hasil penelitian terarah dan sesuai dengan teori yang telah dikeluarkan oleh peneliti-peneliti sebelumnya. 2.1. Pendahuluan Dalam menganalisa hasil penelitian kapasitas daya dukung pondasi ulir akibat beban tarik, perlu diketahui faktor faktor yang mempengaruhi. Seperti kemampuan tanah sebagai tempat pondasi, serta sifat kareteristik tanah dan bentuk pondasi ulir. 2.2. Teori Umum Tanah Dalam ilmu mekanika tanah yang disebut dengan tanah adalah semua endapan alam yang berhubungan dengan teknik sipil, kecuali batuan endapan. Semua macam tanah secara umum terdiri dari tiga bahan yaitu butiran tanahnya sendiri, air dan udara. Air dan udara terdapat dalam ruangan antara butiran-butiran tanah tersebut dan ruang ini disebut dengan pori (void). Apabilah tanah sudah benar-benar kering maka tidak akan ada air sama sekali dalam porinya, keadaan ini jarang ditemukan pada tanah yang masih asli di lapangan. Air hanya dapat dihilangkan sama sekali dari tanah apabilah kita ambil tindakan khusus untuk maksud itu, misalnya dengan memanaskan di dalam oven. Ukuran dari partikel tanah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt) dan lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan ukuran-ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah. Pada label 2.2 ditunjukkan batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah yang telah dikembangkan oleh Massachussets Institute of Technologi (MIT), U.S. Department of Agriculture (USDA). American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) dan oleh U.S Army Corps of Enggineers dan U.S4

Bureu of Reclamation yang kemudian menghasilkan apa yang disebut sebagai Unified Soil Classification System (USCS). Tabel 2.1: Batasan Ukuran Butiran Untuk setiap Jenis TanahJenis Tanah Gravel Pasir Lempung dan Lanau Ukuran Batas Atas (mm) 80-200 4.76 atau2.00 0.074 atau 0.05 Ukuran Batas Bawah (mm)) 4.76 atau 2.00 0.074 atau 0.05 Tidak ada

Tabel 2.2: Batasan Ukuran Golongan Tanah.NAMA GOLONGAN MASSACHUSETS INSTITUTE OF TECHNOLOGY (MIT) U.S.DEPARTMENT OF AGRICULTURE (USDA) AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIAL (AASHTO) UNIFIED SOIL CLASSIFICATION SYSTEM (U.S. ARMY CORPS OF ENGINEERS, U.S. BUREAU OF RECLAMATION 76,2 - 4,75 4,75-0,075 HALUS < 0,0075 HALUS < 0,0075 76,2 - 2 2 - 0,075 0,075 -0,002 < 0,002 UKURAN BUTIRAN (MM) KERIKIL >2 PASIR 2 - 0,06 LANAU 0,06 - 0,002 LEMPUNG 2

2 - 0,05

0,05 - 0, 002

< 0,002

2.3.

Klasifikasi Tanah Sistem klasifikasi tanah adalah sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang

berbeda-beda tapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok-kelompok dan subkelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang terinci. Sebagian besar sistem klasifikasi tanah yang telah dikembangkan untuk tujuan rekayasa didasarkan pada sifat-sifat indeks tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran dan plastisitas. Walaupun saat ini terdapat berbagai sistem klasifikasi tanah tapi tidak ada satupun dari sistem-sistem tersebut yang benar-benar memberikan penjelasan yang tegas mengenai segala kemungkinan pemakaiannya. Hal ini disebabkan karena sifat-sifat tanah yang bervariasi. Terdapat beberapa sistem klasifikasi tanah, antara lain:

5

2.3.1.

Klasifikasi Berdasarkan Tekstur.

Tekstur tanah adalah keadaan permukaan tanah yang bersangkutan. Tekstur tanah dipengaruhi oleh tiap-tiap butir yang ada di dalam tanah. Beberapa sistem klasifikasi tanah telah dikembangkan sejak dulu oleh berbagai organisasi guna memenuhi kebutuhan mereka sendiri, beberapa dari sistem tersebut masih tetap dipakai sampai saat ini. Sistem klasifikasi berdasarkan tekstur tanah yang dikembangkan oleh Departemen Pertanian Amerika (USDA) menerangkan: Pasir Lanau Lempung : Butiran dengan diameter 2, 0 sampai dengan 0, 05 mm : Butiran dengan diameter 0, 05 sampai dengan 0, 002 mm : Butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,002 mm Pada Gambar 2.1 menunjukkan sistem klasifikasi berdasarkan tekstur tanah yang dikembangkan oleh USDA. Pemakaian bagan dalam Gambar 2.1 dapat diterangkan secara jelas dengan menggunakan sebuah contoh. Apabila disrribusi ukuran butir tanah A adalah 30% pasir, 40% lanau, dan 30% butiran lempung, klasifikasi tekstur tanah yang bersangkutan dengan cara seperti ini ditunjukkan dalam Gambar 2.1 jenis tanah A termasuk dalam daerah lempung tanah liat.

Gambar 2.1: Klasifikasi berdasarkan tekstur oleh Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA).6

2.3.2. Klasifikasi

Berdasarkan Pemakaian

Sistem klasifikasi berdasarkan tekstur adalah relatif sederhana karena hanya didasarkan pada distribusi ukuran tanah saja. Dalam kenyataannya, jumlah dan jenis dari mineral lempung yang dikandung oleh tanah sangat mempengaruhi sifat fisis tanah yang bersangkutan. Pada saat sekarang ada dua buah sistem klasifikasi tanah yang selalu dipakai oleh departemen jalan raya di semua negara bagian Amerika Serikat. Sedangkan klasifikasi Unified pada umumnya lebih disukai oleh para ahli geoteknik untuk keperluan-keperluan teknik yang lain. 2.3.2.1. Sistem Klasifikasi AASHTO Sistem klasifikasi ini dikembangkan dalam tahun 1929 sebagai Public Road Administration Classification System. Sistem ini sudah mengalami beberapa perbaikan, versi yang saat ini berlaku adalah yang diajukan oleh Committe on Classification of Material for Subgrade and Granular Type Road of the Research Board dalam tahun 1945 (ASTM Standard no D-3282, AASHITO metode M145). Tabel 2.3: Klasifikasi Tanah Sistem AASHTOKLASIFIKASI UMUM MATERIAL GRANULAR (< 35 % LOLOS SARINGAN NO 200) TANAH LANAU LEMPUNG (> 35 % LOLOS SARINGAN NO 200)A-7 A-7-5 A-7-6

KLASIFIKASI KELOMPOK ANALISIS SARINGAN (% LOLOS) 2 MM (NO 10) 0,425 MM (NO 40) 0,075 MM (NO 200)SIFAT FRAKSI LOLOS SARINGAN NO 40 BATAS CAIR (LL) INDEX PLASTIS (PI)

A-1A-3 A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5

A-2 A-4 A-2-6 A-2-7 A-5 A-6

50 Mak 30 Mak 15 Mak

50 Mak 25 Mak

51 Min 10 Mak

35 Mak

35 Mak

35 Mak

35 Mak

36 Min

36 Min

36 Min

36 Min

6 Mak

6 Mak

NP

40 Mak 10 Mak

41 Min 10 Mak

40 Mak 11 Min 4 Mak

41 Min 11 Min

40 Mak 10 Mak 8 Mak

41 Min 10 Mak 12 Mak

40 Mak 11 Min 16 Mak

41 Min 11 Min 20 Mak

INDEX KELOMPOK (GI) TIPE MATERIAL YANG POKOK PADA UMUMNYA

0

0

0PASIR HALU S

0

0

4 Mak

PECAHAN BATU, KERIKIL DAN PASIR

KERIKIL BERLANAU ATAU BERLEMPUNG DAN BERPASIR

TANAH BERLANAU

TANAH BERLEMPUNG

PENILAIAN UMUM SEBAGAI TANAH DASAR

SANGAT BAIK SAMPAI BAIK

SEDANG SAMPAI BURUK

CATATAN : KELOMPOK A-7 DIBAGI ATAS A-7-5 DAN A-7-6 BERGANTUNG PADA BATAS PLASTISITASNYA (PL) UNTUK PL > 30 KLASIFIKASINYA A-7-5 DAN UNTUK PL < 30 KLASIFIKASINYA A-7-6 NP = NON PLASTIS

7

Gambar 2.2. Rentang dari batas cair ( LL ) dan indeks plastisitas ( PI ) untuk tanah dalam kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, A-7. Pada Tabel 2.3 tanah diklasifikasikan ke dalam tujuh kelompok besar, yaitu A-l sampai dengan A-7. 1. A-l sampai dengan A-3 adalah tanah berbutir di mana 35% atau kurang dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan No. 200. 2. A-4 sampai dengan A-7 adalah tanah di mana lebih dari 35% butirannya lolos saringan No. 200.

8

Gambar 2.3 Nilai Batas batas Atterbergt Untuk Kelompok A-4 , A-5 , A-6 dan A-7

Sistem klasifikasi ini didasarkan pada kriteria: 1. Ukuran butir a) Kerikil, bagian tanah yang lolos ayakan dengan diameter 75 mm dan yang tertahan pada ayakan No. 200. b) Pasir, bagian tanah yang lolos ayakan No. 10 dan yang tertahan pada ayakan No. 200. c) Lanau dan lempung, bagian tanah yang lolos ayakan No. 200. 2. Plastisitas Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas (PI) sebesar 10 atau kurang. Nama berlempung dipakai bilamana bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai PI sebesar 11 atau lebih. Apabila batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) ditemukan di dalam contoh tanah yang akan ditentukan klasifikasi tanahnya, maka batuan-batuan tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu. Tetapi, persentase dari batuan yang dikeluarkan tersebut arus dicatat 2.3.2.2. Sistem Klasifikasi Unified Sistem ini pada mulanya diperkenalkan oleh Casagmnde pada tahun 1942 untuk dipergunakan pada pekerjaan pembuatan lapangan yang dilaksanakan oleh The Army Corps of Engineers selama perang dunia II. Dalam rangka kerja sama dengan United States Bureau of Reclamation tahun 1952, sistem ini disempurnakan. Sistem ini mengelompokkan ke dalam dua kelompok besar:1)

Tanah berbutir kasar (Coarse-Grained-Soil), tanah kerikil dan pasir di mana kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No. 200. Simbolnya adalah dimulai dengan huruf awal G (untuk kerikil atau tanah berkerikil) dan S (untuk pasir atau tanah berpasir).

2)

Tanah berbutir halus (Fine-Grained-Soil), tanah di mana lebih dari 50% berat contoh tanah lolos ayakan No.200. Simbolnya dimulai dengan huruf awal M untuk lanau anorganik, C untuk lempung anorganik dan O untuk lanau organik dan lempung organik. Simbol PT digunakan untuk tanah gambut (Peat), muckn dan tanah-tanah lainnya dengan organik yang tinggi.9

Simbol-simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi USCS adalah: W = Well Graded (tanah dengan gradaso baik) P = Poorly Graded (tanah dengan gradasi buruk) L = Low Plasticity (plastisitas rendah, LL < 50 ) H = High Plasticity (plastisitas tinggi, LL > 50 ) Untuk klasifikasi yang benar, faktor-faktor berikut ini perlu diperhatikan:a)

Persentase butiran yang lolos ayakan No. 200 (fraksi halus). Koefisien keseragaman (Uniform Coeffisien, Cu) dan koefisien gradasi (Gradation Coeffisien, Cc) untuk tanah di mana 0-12% lolos ayakan No. 200. Batas cair (LL) dan indeks plastisitas (PI) bagian tanah yang lolos ayakan No. 40 (untuk tanah dimana 5% atau lebih lolos ayakan No. 200). Tabel 2.4: Klasifikasi Tanah Sistem USCS (Unified)PEMBAGIAN UTAMA KERIKIL (SEDIKIT BERSffl ATAU TAK GP GM GC SIMBOL GW NAMA JENIS TANAH KERIKIL GRADASI BAIK DAN CAMPURAN PASIR - KERIKIL, SEDIKIT ATAU TIDAK MENGANDUNG BUTIRAN HALUS KERIKIL GRADASI BURUK DAN CAMPURAN PASIR - KERKIL, SEDIKIT ATAU TIDAK MENGANDUNG BUTIRAN HALUS KERIKIL BERLANAU, CAMPURAN KERIKIL PASIR - LANAU KERIKIL BERLEMPUNG, CAMPURAN KERIKIL - PASIR - LEMPUNG PASIR GRADASI BAK, PASIR BERKERKIL, SEDIKIT ATAU TIDAK MENGANDUNG BUTIRAN HALUS PASIR GRADASI BURUK, PASIR BERKERKIL, SEDIKIT ATAU TIDAK MENGANDUNG BUTIRAN HALUS PASIR BERLANAU, CAMPURAN PASIR - LANAU PASIR BERLANAU, CAMPURAN PASIR - LEMPUNG LANAU TAK ORGANIK DAN PASIR SANGAT HALUS, SERBUK BATUAN ATAU PASIR HALUS BERLANAU ATAU BERLEMPUNG LEMPUNG TAK ORGANIK DENGAN PLATISITAS RENDAH SAMPAI SEDANG, LEMPUNG CL BERKERKILO, LEMPUNG BERPASR, LEMPUNG BERLANAU, LEMPUNG KURUS (CLEAN CLAYS) OL MH BATAS CAIR > 50% CH OH LEMPUNG TAK ORGANIK DENGAN PLATISIT AS TINGGI, LEMPUNG GEMUK (FAT CLAYS) LEMPUNG ORGANIK DENGAN PLASTISITAS SEDANG SAMPAI TINGGI GAMBUT (PEAT), DAN TANAH LAIN DENGAN KANDUNGAN ORGANIK TINGGI LANAU ORGANIK DAN LEMPUNG BERLANAU ORGANDC DENGAN PLASTISITAS RENDAH LANAU TAK ORGANIK ATAU PASIR HALUS DIATOMAE, LANAU ELASTIS

b) Persentase fraksi kasar yang lolos ayakan No. 40.c)

d)

KERIKIL: 50 % ATAU LEBIH DARI FRAKSI KASAR TANAH BERBUTIR KASAR: 50% ATAU LEBIH TERTAHAN SARINGAN NO 200 PASIR: (0,075 MM) LEBIH TERTAHAN

ADABUTIRAN HALUS) BANYAK

SARINGAN NO 4 (4,75 KERIKIL MM)

KANDUNGAN BUTIRAN HALUS PASIRBERSIH (SEDIKIT DARI ATAU TAK ADA SP SM SC

SW

50% FRAKSI KASAR BUTIRAN HALUS) LOLOS SARINGAN NO 4 (4,75 MM) PASIRBANYAK KANDUNGAN BUTIRAN HALUS

ML BATAS CAIR 50 % ATAU TANAH BERBUTIR HALUS: 50% ATAU LEBIH LOLOS SARINGAN NO 200 (0,075 MM) LANAU DAN LEMPUNG KURANG

TANAH DENGAN KADAR ORGANIK TINGGI

FT

Suatu tanah disebut stabil jika tanah tersebut mampu secara terus menerus menahan terjadinya pergerakkan lateral akibat suatu beban. Hal ini penting, jika tanah tersebut digunakan sebagai bahan fondasi suatu konstruksi.

10

Sifat-sifat tanah yang memberikan stabilitas adalah kekuatan geser yang tinggi, permeabilitas yang rendah, dan kemampuan menyerap air yang rendah. Untuk mendapatkan sifat-sifat tanah yang seperti ini di suatu tempat dapat dilakukan dengan bermacam proses, seperti 1. Pemadatan. Suatu proses merapatkan partikel tanah dengan cara mengurangi pori-pori udaranya. Biasanya menggunakan alat-alat mekanis seperti rolling, vibrasi dan sebagainya. 2. Stabilisasi Proses untuk memperbaiki sifat-sifat tanah dengan cara menambahkan sesuatu pada tanah tersebut. Suatu tanah yang secara mekanis dikatakan stabil, biasanya terdiri dari campuran agregat kasar dan halus dengan suatu bahan pengikat tanah liat dan lumpur dalam perbandingan yang tepat. Proses stabilisasi mekanis adalah memperbaiki tanah dengan menambahkan ukuran-ukuran partikel yang tidak terdapat dalam komposisi aslinya. 2.4. Daya Dukung Tanah Kemampuan tanah untuk mendukung suatu beban dari pondasi konstruksi disebut sebagai daya dukung tanah. Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dari bahan-bahan organik yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, selain itu tanah berfungsi sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Bila tanah mengalami suatu pembebanan seperti beban pondasi, tanah akan mengalami penurunan. Jika beban ini berangsur-angsur ditambah penurunanpun akan bertambah. Akhirnya pada saat terjadi kondisi di mana pada beban yang tetap pondasi mengalami penurunan yang sangat besar. Kondisi seperti ini menunjukkan bahwa keruntuhan daya dukung telah terjadi. 2.5. Pondasi Ulir Pondasi tiang ulir digunakan pertama kali oleh Insiyur Alexander Mitchell (1833)11

di inggris. Ia merancang pondasi untuk membangun mercusuar (Thames Estuary) untuk mendukung bangunan di daerah pasang surut. Pondasi ini dibuat dari batangan baja yang diberi ulir. Pondasi tiang ulir dipasangkan dengan memberikan beban tekan pada batang kemudian dimasukkan ke dalam tanah dengan cara diputar hingga mencapai tanah dengan kedalaman tertentu. Di mana pondasi berfungsi meneruskan beban dari bangunan atas (Upper Structure) kelapisan tanah dibawahnya tanpa mengalami keruntuhan geser tanah dan penurunan (Settlemen) tanah / pondasi yang berlebihan.

Gambar 2.4: Contoh penggunaaan pondasi ulir pada mercusuar Thames Estuary (Alexander Mitchell) Saat ini pondasi ulir banyak digunakan untuk mendukung bangunan seperti perumahan, tower, gedung, jembatan, dermaga. Pondasi ulir dapat menahan beban tekan dan tarik. Pondasi tiang ulir mempunyai kelebihan dari pada pondasi tiang lainnya seperti:1.

Pemasangan tiang ulir tergolong cepat. Tiang ulir yang salah pemasangan bisa dipindahkan untuk dipasang lagi Mobilisasi biaya rendah dan instalasi peralatan murah. Tiang ulir bisa dipasang di area yang sempit yang tidak memungkinkan tiang pancang jenis lain untuk dipasang. Ramah lingkungan dan membatasi potensi kerusakan pada struktur yang berdekatan dengan menghilangkan getaran pada saat pemasangan.

2.3. 4.

5.

12

6.

Karena dapat ditarik kembali, pondasi ulir ini dapat digunakan untuk bangunan sementara. Dapat dipasang di segala cuaca. Daya Dukung Tarik (Tension) Pondasi Saat diberi beban pondasi ulir meneruskan tekanan kepada tanah di

7. 2.6.

sekelilingnya. Sehingga kapasitas daya dukung ultimate dari tiang bergantung dari kekuatan tanah. Tanah mendapatkan kekuatannya dari beberapa karakteristik seperti sudut geser dalam ( ), faktor adhesi ( ), berat jenisnya ( ), dan cohesi tanah (c). Beberapa bagian dari pembebanan akan ditransferkan ke tanah melalui batang tiang (adhesi antara batang dan tanah), dan bagian lain akan diberikan pada ulirnya (dukungan ujung). Jika lebih dari satu ulir, bagian terakhir pembebanan akan ditransferkan melalui kohesi antara kolom tanah yang terletak pada sepasi antar ulir dan tanah sekitar. Terutama pada tanah yang berlempung, saat tiang ulir diperuntukkan menahan gaya tarik, gaya lekat akan diperhitungkan. Dimana gaya lekat berfungsi untuk meningkatkan kapasitas tarik dari tiang ulir. Teori daya dukung dari tiang ulir terdiri dari 2 macam yaitu : 1. Bearing Plus Cylindrical Shear Method Teori ini menyebutkan bahwa kegagalan terjadi saat beban yang diberikan adalah sama besar dengan penjumlahan daya dukung dari tiap ulirnya dan hambatan lengketan dari silinder tanah yang berdiameter sama dengan diameter rata-rata ulir dari ulir yang paling atas ke yang bawah. 2. Bearing Capacity Method Teori ini menyebutkan bahwa kapasitas dukung tiang ulir adalah sama dengan penjumlahan dari kapasitas tiap ulirnya saja. Kapasitas dukung ulir ditentukan dengan meghitung daya dukung tanah dan menerapkannya pada tiap ulir. Gesekan terhadap batang dan adhesi akan diperhitungkan dalam daya dukung ultimate apabila diameter batangnya lebih dari 8,9 cm. Pada saat jarak antar ulirnya cukup dekat ( kurang dari 3D ) Untuk kondisi tiang ulir yang mempunyai pembesaran diameter ulir seperti pada gambar 2.3 perhitungan kapasitas daya dukung nilai D dirata-rata dari diameter ulinya.

13

Gambar 2.5. Gaya Yang Terjadi Akibat Pembesaran Diameter Ulir Untuk mendapatkan kapasitas daya dukung akibat beban tarik dapat ditentukan dengan baberapa metode analisa adalah sebagai berikut :2.6.1.

Metode Meyerhoff Dalam metode Bearing Capacity, daya dukung ultimate dari banyak ulir

untuk tanah berkohesi dan tanah tak berkohesi sama dengan penjumlahan dari kapasitas tiap ulirnya yaitu Persamaan (1) Meyerhoff. Untuk menentukan kapasitas dukung dari tiap ulir lihat persamaan (2) Meyerhoff. Qut = Qu Dimana : Qut Qu Qu Dimana : Ap c = Luas ulir (cm2) = Kohesi tanah (kg/cm2)14

(1)

= Total daya dukung ultimate banyak ulir (kg) = Daya dukung ultimate tiap ulir (kg) = Ap . (9c + q . Nq) (2)

Sedangkan untuk kapasitas dukung dari tiap ulir adalah :

q Nq

= Tekanan overburden efektif (kg/cm2) = Faktor daya dukung dari Tabel 2.3

Gaya-gaya dan penyebaran tegangan yang terjadi pada pondasi tiang ulir ditujukan pada gambar 2.3. berikut :

Nq

0 1

5 1,6

10 2,5

15 3,9

20 6,4

25 10,7

30 18,4

35 33,5

40 64,1

Gambar 2.6. Gaya yang terjadi pada tiang ulir (a), Diagram tekanan pada tiang ulir (b). Tabel 2.5 : Faktor daya dukung tanah berkohesi (Meyerhoff) Untuk tanah yang tidak berkohesi faktor kapasitas diambil dari Gambar 2.4. Faktor Nq bergantung dari besarnya , kurva berikut berdasarkan faktor kapasitas Meyerhoff untuk pondasi dalam dan sudah dimodifikasi untuk performa tiang ulir

15

Sudut dari friksi Internal (nilai )

Gambar 2.7 : Kurva faktor daya dukung tanah tidak berkohesi (Meyerhoff) 2.6.2. Metode Mooney Daya dukung aman (Qa) dari tiang ulir diperoleh dengan cara membagi daya dukung ultimate Qu dengan angka keamanan ( diambil antara 1,5 sampai 3 ).Qa = Pu

(3)

Untuk keadaan pemasangan tiang ulir yang rasio antara Lc / D < 3, maka adhesi batang tidak dihitung (Mooney,1985 dan Narasimha,1991). Untuk tanah berkohesi pemasangan tiang ulir yang rasio antara Lc/D > 3, maka adhesi batang diperhitungkan. Gaya yang terjadi dalam pondasi tiang ulir menurut Mooney 1985 dan Narasimha, 1991 ditunjukan dalam Gambar 2.4

Gambar 2.8. Gaya yang terjadi pada tiang ulir (a), Diagram Penyebaran Tegangan pada tiang ulir. Maka dijelaskan dengan rumus berikut :Q u = Sf * ( * D * Lc) * c + A p * (C + Nu + ' H) + * d * Heff * * C

(4)

Dimana : D Lc = Diameter ulir (cm) = Jarak antar ulir teratas dan terbawah (cm)16

C Ap Nc d H Heff Sf

= Kohesi tanah =Luas ulir ( cm2 ) = Faktor kapasitas daya dukung, dari Tabel 2.5. = Diameter tiang ulir (cm) = Kedalaman dari permukaan tanah ke ulir teratas (cm) = Panjang efektif tiang, Heff = H 2*D (cm) = Faktor adhesi, dari Gambar 2.11 = Faktor rasio jarak antar ulir ( Lc / D ) Tabel 2.6 Harga Nc yang telah dimodifikasi untuk tanah kohesif (ALMITA Manufacturing Ltd. )

Gambar 2.9. Kuat geser undrained tereduksi tiang ulir (setelah CFEM, 1992) Untuk keadaan pemasangan tiang ulir yang rasio antara Lc / D < 3, maka adhesi batang tidak dihitung. Faktor daya dukung tarik, Nu dengan kedalaman ulir teratas (Lc/D) untuk membatasi nilai kira kira 9. Nu = 1.2 (Lc/D) 9 (Meyerhof 1976) (5)

17

Dalam kasus ini, maka persamaan daya dukung ultimate disederhanakan menjadi :Q u = ( * D * Lc ) * C + Aulir (C * NU + H )2.6.4.

(6)

Metode Terzaghi

Kapasitas total sama dengan jumlah dari kapasitas daya dukung tiang ulir sendiri dan Kapasitas gesek pada sepanjang tiang diabaikan. Jadi pada persamaan ini merupakan jenis dari pondasi dangkal. QH = A(cNC + qNq + 1/2) Dimana : QH = Daya Dukung Pondasi Ulir A c q B = Luas Ulir = Kohesi Tanah = Tekanan Overburden Tanah = Berat Tanah Asli = Diameter Ulir (7)

NC, Nq, & N = Faktor Kapasitas Daya Dukung Terzaghi Pada Tabel 2.4

18

Gambar 2.10. Gaya-gaya yang terjadi pada tiang ulir (Terzaghi)

Tabel 2.7 Faktor Kapasitas Daya dukung TerzaghiKeruntuhan Geser Umum Nq N Kp 1 0 12,2 1,6 0,5 14,7 2,7 1,2 18,6 4,4 2,5 25 7,4 5 35 12,7 9,7 52 22,5 19,7 36,5 35 41,4 42,4 82 81,3 100,4 141 173,3 297,5 298 287,9 780,1 415,1 1153,2 800 Keruntuhan Geser Lokal Nc Nq N 5,7 1 0 6,7 1,4 0,2 8 1,9 0,5 9,7 2,7 0,9 11,8 3,9 1,7 14,8 55,6 3,2 19 8,3 5,7 23,7 11,7 9 25,2 12,6 10,1 34,9 20,5 18,8 51,2 35,1 37,7 66,8 50,5 60,4 81,3 65,6 87,1

(Degre)

0 5 10 15 20 25 30 34 35 40 45 48 50

Nc 5,7 7,3 9,6 12,9 17,7 25,1 37,2 52,6 57,8 95,7 172,3 258,3 347,6

2.6.4.

Metode Narasimha Rao Narasimha, 1993, menyatakan bahwa ada panjang batang tiang yang tidak efektif yang bisa digerakkan. Mengasumsikan bahwa tanah diatas tiang puncak bergerak yang bisa dinilai sama dengan yang ada dibawah fondasi dalam. Tanah memperoleh kekuatan dari beberapa karakteristik seperti sudut pergeseran internal, faktor adhesi, unit bobot tanah efektif dan tenaga geser yang basah dari tanah. beban akan ditransfer pada tanah melalui batang tiang (adhesi antara batang dan tanah) dan sebagian lagi melalui helix (bantalan). Jika ada lebih dari satu helix, maka bagian terakhir akan ditransfer pada tanah melalui kohesi antara kolom tanah antara helix dan tanah sekelilingnya. Untuk keadaan pemasangan tiang ulir yang rasio antara Lc / D < 3, maka adhesi batang tidak dihitung (Mooney,1985 dan Narasimha,1991). Untuk tanah berkohesi pemasangan tiang ulir yang rasio antara Lc/D > 3, maka adhesi batang diperhitungkan. Narasimha Rao mengusulkan rumusan untuk perhitungan daya dukung ultimate pondasi tarik dan gaya angkat untuk pondasi dalam pada tanah kohesi, sebagai berikut :19

QU QSHAF T QHELIX QULT Dimana : QULT QU QSHAFT QHELIX NU SU H D d HEFF Sf L

= ( N U * SU + * H ) * /4 * ( D 2 - d2) = * SU * * d * HEFF = Sf * SU * * D *L (Narasimha Rao 1991 = QU + Q SHAFT

)

+ Q HELIX

= Total Daya Dukung Ultimate Tiang Ulir = Daya Dukung Uplift Ultimate = Tahanan Geser Sepanjang Batang Baja = Tahanan Geser Sepanjang Permukaan Tiang Ulir = Uplift End Bearing Faktor Untuk Tanah Lempung = Kekuatn Gaser Tanah Undrained = Berat Jenis Tanah Efektif = Kedalaman Ke Ulir Teratas = Diameter Ulir = Diameter Tiang = Faktor Adhesi ( = 0 .4 in soft to Stiff Clay; Tomlinson 1994) = Panjang Tiang Efektif = Faktor Rasio Jarak Antar Ulir = Jarak Antara Ulir Teratas Dan Terbawah

20

Gambar 2.11. Gaya-gaya yang terjadi pada tiang ulir BAB III METODOLOGI PENELITIAN

2.1. PENDAHULUAN Metodologi penelitian adalah salah satu cara atau jalan yang ditempuh sehubungan dengan penelitian yang dilakukan yang memiliki langkah-langkah sistematis, berencana, kritis dan terarah agar diperoleh suatu pemecahan masalah yang tepat dan berguna. Dalam penelitian ini, penulis bermaksud untuk mendapatkan data yang sesuai dengan topik yang diambil, yaitu data-data yang berhubungan dengan daya dukung pondasi ganda Seragam dan ganda membesar ke atas akibat beban tarik. 2.2. ALAT DAN BAHAN PENLITIAN 2.2.1. Model tiang ulir Dalam penelitian ini model tiang ulir yang digunakan terbuat dari baja dengan bentuk silider berdiameter " terbuat dari pipa galvanis, dengan jarak antara ulir 15cm dan diameter ulir 10cm dan 12,5 cm.Untuk pondasi ulir ganada membesar keatas dipakai sudut pembesaran 30. Daun ulir pada sisi luar dipertajam untuk memudahkan masuknya model pondasi ke dalam tanah, seperti terlihat pada Gambar 3.1.

(a)21

(b)

Gambar 3.1: Model pondasi ganda ulir seragam (a) dan membesar ke atas (b), (Lab.Mektan FT. Universitas Merdeka Malang)2.2.2.

Bejana (chamber) Bejana (chamber) yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.2.

Fungsi dari bejana itu sendiri digunakan untuk mengemballkan kondisi tanah seperti pada alam bebas (undisturbed) dan untuk menguji daya dukung dari model pondasi ulir. Ukuran bejana yang digunakan 40cm x 40cm x 75cm yang terbuat dari plywood dengan tebal 18mm, pada bagian dalam diberi lapisan milamin 3mm untuk meminimalkan terjadinya gesekan antara tanah dan bejana, dan bagian luar diperkuat menggunakan siku baja.

Gambar 3.2 : Model bejana (Lab. Mektan FT. Universitas Merdeka Malang)

2.2.3.

Alat Bantu Penelitian Peralatan yang digunakan untuk pelaksanaan penelitian ini antara lain:1. 2. 3.

Kerangka Pro-loading, kapasitas 15 ton. Proving Ring, kapasitas 300kg, dengan Dial Gauge ketelitian 0,01 mm. Motor penggerak, untuk menarik pondasi.

4. Model Tiang Ulir22

2.3. PROSEDUR PENELITIAN 2.3.1. Pengambilan Tanah Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah lempung, yang diambil di Gedung Balai Merdeka Universitas Merdeka Malang. Sebelum tanah ini digunakan terlebih dahulu diuji parameternya, untuk mengetahui klasifikasi/karakteristik tanah agar dapat mewakili tanah yang ada di lapangan.2.3.2.

Pengujian Parameter Tanah sebelum digunakan, diuji terlebih dahulu parameternya, hal ini perlu

dilakukan karena untuk memberikan gambaran jenis dan klasifikasi bahan uji tanah tersebut. Parameter tanah yang di uji adalah sebagai berikut::1.

Penentuan Kadar Air (Water Content) Untuk menentukan perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dengan tanah kering, dinyatakan dalam persen. Standar yang digunakan : ASTM AASHTO : D 2216 71 : T 265 79

2.

Penentuan Berat Isi Tanah (Unit Weight) Untuk menentukan berat volume tanah basah, yaitu perbandingan antara berat tanah termasuk air di dalamnya dengan volume tanah total. Standar yang digunakan : ASTM : D - 2937

3.

Anlisis Ukuran Butir (Grain Size Analysis) Untuk menentukan ukuran butir dari suatu contoh tanah untuk mengklasifikasikan macam macam tanah.

Analisis Saringan (Sieve analysis)

Uji Hidrometer (Hydrometer)

Digunakan tanah berbutir halus Standar yang digunakan :23

Astm Aashto

: D 421 : T 27 74

4.

Batas Batas Atterberg (Atterbeg Limit) Batas batas atterbeg ini adalah gambaran secara garis besar sifat sifat tanah. Tanah yang batas cairnya tinggi biasanya mempunyai sifat teknik yang buruk, yaitu daya dukung / kekuatannya rendah, pemampatnya tinggi dan sulit memadatkannya. Standar yang digunakan : ASTM AASHTO

: D 423 66 : T 89 - 74

Batas Cair (Liquid Limit - LL)

Untuk mengethui batas cair suatu tanah ( kadar air tanah pada batas antara keadaan air dan keadaan plastis). Nilai LL yang didapat dengan menggunakan gambar hubungan antara kadar air dengan jumlah pukulan/putaran pada percobaan.5.

Triaxial (Triaxial Test) Untuk menentukn sudutt geser dan nilai cohesi dari jenis tanah. Standar yang digunakan : ASTM AASHTO : D 2850 70 : T 234 79

2.3.3.

Prosedur Persiapan Tanah Sebelum Pengujian Prosedur persiapan untuk mengetahui daya dukung tarik adalah sebagai berikut: 1) Penjemuran Tanah Sebelum pengujian tanah dikeringkan degan bantuan sinar matahari, dengan tujuan agar mudah dihancurkan. 2) Penghancuran tanah Tanah yang telah kering ditumbuk/dihancurkan kemudian diayak menggunakan saringan no. 4. 3) Pencampuran Air dan Tanah24

Pencampuran air dan tanah dilakukan dengan cara disemprot dengan botol semprot. Ini dilakukan agar kadar air sesuai/hampir sama tanah asli. 4) Pengisian Tanah Setelah tanah cukup basah, tanah dimasukan dalam bejana, kemudian dilakukan Pre-loading ke kondisi seperti di alam bebas. Sedang berapa lama dan berapa besar beban yang dikenakan adalah berdasarkan hasil uji parametrik. 5) Pemasangan Ulir Setelah kondisi tanah kembali seperti pada alam bebas (undisturbed), model Pondasi Ulir dimasukan dalam Bejana (Chamber) dengan cara memutar atau men screw sambil ditekan untuk mempermudah masuk dalam tanah. Kedalam tiang ulir masuk dalam tanah sedalam 55cm dari panjang model ulir. 6) Percobaan Tarik Pondasi Ulir Setelah model tiang masuk dalam tanah, selanjutnya model tiang ditarik dengan motor penggerak (kecepatan 0,5 mm/det). Proving ring diletakkan pada model tiang tepat ditengah untuk mengetahui bebannya. Seperti di tunjukan pada Gambar 3.3 dibawah ini.

25

Gambar 3.3: Persiapan pengujian untuk mengetahui daya dukung yang terjadi untuk menahan gaya tarik (Lab. Mektan FT Universitas Merdeka Malang)2.3.4.

Prosedur Penelitian Untuk Mengetahui Daya Dukung Yang Terjadi Akibat Beban Tarik Setelah proses persiapan selesai dan model pondasi ulir siap di tarik secara vertical, kemudian jack digerakkan dengan kecepatan 0.5 mm/menit. Pembacaan dilakukan setiap 5 menit pada proving ring sampai terjadi keruntuhan atau sampai 180 menit. Apabila dalam pembacaan skala beban terbaca 3 kali sama atau tetap sedang deformasi terus berlangsung, maka penarikan model ulir segera dihentikan.

1.2.

3.

26

3.4. DIAGRAM ALIR PENELITIANPengambilan Tanah Uji Karakteristik Tanah lempung

Analisa Saringan

Water content

Unit weight

LL, PL

Direct Shar

Triaxial

Persiapan Alat Dan Bahan, Model, Dialgauge, Memodifikasi Alat Uji Karakteristik Tanah LempungPre-Loading Untuk Pengembalian Ke Keadaan Undisturbed , Persiapan alat dan bahan

Kontrol kadar air, Pre-Loading, (LL, PL, IP, W Dan C )

Pelaksanaan Penelitian

Pondasi Dua Ulir Seragam

Pondasi Dua Ulir membesar keatas

Kontrol Kadar Air, LL, PL, IP Dan C

Berdasarkan Uji Model

Berdasarkan Teori

Pondasi Dua Ulir Seragam

Pondasi Dua Ulir membesar keatasTeori Mooney

Teori Mayerhoff Teori Terzaghi

Teori Narasiha Rao

Analisis Hasil Penelitian

Verifikasi

Kesimpulan Dan Saran

27