TANAH DASAR PENDUKUNG PONDASIPertemuan 3-5 *pertemuan 5+Quiz 1

Rekayasa Pondasi

Setelah perkuliahan mahasiswa diharapkan memahami / mengerti : Parameter Tanah Lay-out Bor dan Sondir ExplorasiTanah

Penyelidikan lapangan selalu diperlukan untuk mendapatkandata tanah dilapangan yang lingkupnya mulai dari yang sederhana (penyelidikan permukaan tanah dengan atau tanpatest pit) sampai yang detail (boring, uji laboratorium, dsb)

Pada stage apa uji tanah dilakukan?

Ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari: Besarnya bangunan/struktur Tingkat keamanan yang diinginkan Kondisi lapisan tanah Biaya yang tersedia

pengambilan contoh tanah dan uji laboratorium tidak perludilakukan jika yang akan dibangun adalah rumah tinggal.

Tetapi penyelidikan yang detail selalu diperlukan untukbangunan-bangunan penting, yaitu bangunan yang membawadampak kerugian nyawa dan materi yang besar jika terjadikeruntuhan konstruksi, seperti : jembatan, bangunan tinggi, reaktor nuklir dan lain-lain.

Tujuan penyelidikan tanah: Menentukan sifat-sifat tanah yang terkait dengan perancangan

struktur yang akan dibangun diatasnya Menentukan kapasitas dukung tanah Untuk mengetahui posisi m.a.t Untuk memprediksi besarnya penurunan

Untuk penyelidikan lapangan yang detail, informasi yang harus diperoleh adalah sebagai berikut :a. Topografi lokasi proyek karena akan mempengaruhi

pelaksanaan proyek, misalnya kondisi permukaan tanah, adanya pohon-pohon, dll.

b. Inventarisasi bangunan bawah tanah misalnya : kabel, pipa air minum, dll.

c. Kondisi geologi sekitar lokasi proyek, khususnya formasigeologi dari lapisan tanah dibawah bangunan yang didirikan.

d. Sejarah dari penggunaan tanah yang sebelumnya.

e. Kemungkinan adanya gangguan alam misalnya : banjir, longsor, dll.

f. Survey bahan-bahan yang bisa dipakai untuk fondasi disekitarlokasi proyek.

g. Untuk bangunan maritim dan bangunan air, informasimengenai pasang surut, debit air serta data hidrografi danmeteorologi lainnya.

h. Catatan yang detail mengenai lapisan tanah (warna, jenistanah, dll) dan kondisi air tanah.

i. Hasil uji laboratorium untuk menentukan daya dukung tanah.j. Data kimiawi tanah untuk mengantisipasi kemungkinan akibat

yang merusak terhadap struktur fondasi.

Items (h), (i), and (j) didapatkan boreholes atau metode lain seperti sub-surface exploration, ditambah dengan field and laboratory testing untuktanah dan batuan.

Contoh klasifikasi:1. Consistency for cohesive soils, e.g. soft, stiff, etc.

Density for non-cohesive soils, e.g. loose, dense, etc. 2. Structure (i.e. fissured, laminated, etc.) 3. Colour. 4. Particle size classification with the predominating type last. As examples:

Stiff fissures brown clay; Firm laminated grey clayey silt; Loose yellow fine sand.

Index Properties Tanah Index properties mean the observable physical characteristics

with significant influence on a soils behavior, consist of: Soil particles;

Soil density;

Phase relationships;

Soil consistency;

Relative density;

moisture content.

Parameter Tanah Index Properties

A. BeratVolume Ada 3 bagian penyususn tanah, yaitu : udara, air dan butir tanah seperti

yang tergambar dibawah ini :

= volumeberat

(gr/cm3)

C. Porositas (n) Prosentase aktual dari pori dinyatakan sebagai porositas tanah (n) dimana

harga n diekspresikan dalam rumus :

Hubungan antara n dengan e adalah sebagai berikut :

D. Kadar Air (w) Kandungan air dalam contoh tanah dapat dinyatakan dalam 2 macam

parameter, yaitu : kadar air (w) atau moisture content, adalah perbandingan berat air

dengan berat butiran tanah dalam suatu contoh tanah. Saturasi (S), adalah suatu prosentase tensinya volume void oleh udara

dalam suatu contoh tanah yang diamati. Nilai w dapat mencapai lebih dari 100 % untuk jenis tanah yang mengandung unsure

organic seperti gambut (peat).

E. Gradasi ButiranTanah Ada 2 cara untuk mengetahui ukuran butir dan distribusinya

dalam sebuah contoh tanah yaitu dengan : Sieve Analysis (ayakan) Sedimentasi (hidrometer)

Gradasi butiran tanah biasanya dipakai untuk merencanakanfilter tanah dalam pekerjaan drainase. Umumnya hasil test gradasi ini dinyatakan dalam fraksi D85, D10. Sebagai ilustrasisebuah contoh tanah mempunyai D85 = 1.1 mm artinya 85 % berat tanah ini mempunyai ukuran lebih kecil dari 1.1 mm.

Butiran tanah yang lolos dari saringan no.200 (US Sieve Standard) yang setara dengan diameter 0.074 mm disebutbutiran halus dan yang tertahan disebut butiran kasar. Gambar berikut adalah ilustrasi hasil test gradasi butiran dancara penentuan D60, D10 dalam sebuah contoh tanah yang diperiksa.

Jika nilai D60 = 0,136 mm berarti 60% dari berat partikel tanah memiliki diameter lebih kecil dari 0,136 mm,

nilai D10 = 3,7m artinya bahwa 10% partikel tanahberdiameter kurang dari 3,7 m.

koefisien keseragaman (uniformity coefficient), Cu.

koefisien kelengkungan (coefficient of curvature), Cc.

Kurva-kurva pada gambar diatas menunjukkan 3 (tiga) type karakteristik tanah sebagai berikut : Well Graded (Gradasi Baik)

Tanah tersusun dari butiran tanah yang mempunyai diameter kecil sampaibesar dengan prosentase berat yang seimbang.

Uniform Graded (Gradasi Seragam) Sebagian terbesar (mayoritas) prosentase berat butiran tanah tersusun dari

ukuran butiran tertentu.

Poor Gap Graded (Gradasi Jelek).

F. Index Plastisitas Berdasarkan ikatan antar partikel penyusunnya, tanah dapat

diklasifikasikan sebagai berikut : Tanah Cohesive (lempung)

Adanya ikatan antara partikel tanah (c 0) Tanah Non-Cohesive (pasir)

Tidak adanya ikatan antar partikel (c = 0)

Keadaan tanah dilapangan sangat tergantung dari kadarairnya. Berikut ini tabel kondisi tanah dengan analogimaterial dan kadar airnya.

AnalogiTanah

Alat Uji Hidrometer Metode ini diadasarkan pd hukum Stokes Berkaitan dgn kecepatan mengendap butiran pd larutan suspensi Butiran yg lebih besar akan mengendap lebih cepat dan sebaliknya Butiran yg lebih halus akan mengendap lebih lama di dlm suspensi Hukum Stokes tidak cocok utk butiran yg lbh kecil dr 0,0002 mm,

karena gerak turunnya butiran dipengaruhi gerak Brownian Ukuran butiran dianggap sbg dia bola yg akan mengendap pada

kecepatan yg sama, pada besar butiran yg sama

Engineering Properties. A. Kohesi ( c ) dan Sudut Geser Dalam ( )

Kohesi antara partikel-partikel tanah merupakan ikatan antara partikel-partikel tersebut sehingga tanah (lempung) merupakan kesatuan tanah. Besaran c dan merupakan unsure yang membentuk kekuatan geser tanah, seperti yang dinyatakan dalam rumus Coulomb.

= c + tan ( ) Besaran-besaran ini dapat diperoleh dari percobaan : Triaxial,

Geser Langsung atau Unconfined Compression.

B. Permeabilitas Koefisien permeabilitas tanah diartikan sebagai besarnya kecepatan pengaliran

tiap satuan luas penampang tanah dan dengan satu satuan hydraulic gradient (I).

Nilai k (cm/dt) dapat ditentukan dari permeability test atau dengan pendekatansebagai berikut :

dimana :C = Konstanta biasanya diambil 100.D10 = Diameter butir pasir (mm) seperti definisi di atas.

Detail Field Investigation Pada bangunan dengan struktur besar: Jembatan, gedung

tingkat, area industri

Lay-Out Titik Bor Dan Sondir Titik bor harus sedekat mungkin dengan lokasi fondasi yang

akan dibangun. Apabila letak fondasi belum dapat ditentukanketika penyelidikan dimulai misalnya pada daerah untukproyek transmigrasi, titik bor dibuat seperti matriks sepertigambar di bawah.

Eksplorasi Tanah A. Investigasi Lapangan

Ada beberapa metode untuk menentukan stratifikasi dan ataukarakter tanah, yaitu: Test Pits Boring (hand boring, mechanical, dll) Cone Penetration Test Standard Penetration Test Vane Shear Test Plate Bearing Test NDT (geolistrik, geoseismik, dll)

a. Test PitMetode ini adalah cara yang paling sederhana dan murahuntuk kedalaman tanah yang dangkal.

Dengan test ini dapat dilihat lapisan tanah dengan jelas danjuga dapat dilakukan pengambilan contoh dengan gangguanminimum.

B. BoringBanyak macam boring yang sekarang dipakai misalnya : hand auger, rotary drilling, wash boring, dll. Pada hakekatnyaboring dilakukan pada kedalaman tertentu sehinggapengambilan contoh tanah dapat dilakukan sambil mencatatdata tanah (jenis, warna, air tanah, konsistensi, dll) pada saatboring dilakukan

Metode dan peralatan pengeboran ditentukan oleh : Kedalaman yang ingin dicapai Dugaan jenis tanah dan muka air tanah KondisiTopografi

Berikut adalah gambar peralatan Hand Auger danWash Boring yang biasa dipakai dalampekerjaan penyeidikan tanah.

Hand AugerWash Boring

Rotary Drilling

C. Cone Penetration Test (CPT) atau SondirMetode ini dikembangkan oleh Belanda (Dutch) dan banyak dipakai di Eropa dan juga di Indonesia. Ada 2 parameter yang akan diukur dalam test ini yaitu Nilai Perlawanan Konus (qc) dan Hambatan Pelekat (qf).

Alat ini tepat digunakan untuk tanah berbutir halus yang tidakmengandung kerakal atau bongkah dan alat ini sangat praktisuntuk mengetahui dengan cepat kedalaman lapisan tanahkeras. Kelemahan alat ini adalah tidak dapat mengetahui jenistanah dan jika ujung konus terkena batu atau lapisan tanahkeras yang tipis maka penyondiran tidak dapat diteruskan.

Dalam beberapa kasus desain fondasi, tekanan konus padagrafik sondir yang telah mencapai tekanan 200 kg/cm2 seringdianggap lapisan tanah keras yang mampu mendukung fondasidalam.

Pada kenyataan dilapangan, ujung konus hanya menyentuhlapisan keras yang sangat tipis atau bahkan hanya berupakerakal. Jika hal ini terjadi maka pada waktu pemancanganfondasi nilai kalendering tidak akan pernah tercapai padakedalaman yang direncanakan.

Untuk memperkirakan jenis tanah dari hasil sondir, makaratio antara qf/qc dapat memberikan gambaran kasar jenistanah yang ada.

qf/qc (%) Perkiraan Jenis Tanah

0 0.5

0.5 2

2 5

> 5

Kerikil

Pasir Murni

Pasir kelempungan dan Lempung

Lempung

D. Standar Penetration Test Metode ini dilakukan dengan cara menumbuk tabung belah

(split spoon sampler) yang mempunyai panjang 18 inch (46 cm) diameter 2 inch (OD) , dengan penumbuk seberat 140 lbs (63.5 kg) tinggi jatuh 30 inch (76 cm) dan mencatat jumlah pukulanyang diperlukan (N) untuk mencapai kedalaman penetrasi 12 inch (30.5 cm) terakhir dari split spoon sampler.

Split Spoon Sampler

Hubungan antara Nspt (blow count) dengan kepadatanrelatif (tanah non-cohesive) dan konsistensi (tanahcohesive) dapat dilihat pada tabel dibawah: Tanah Non-Cohesive

Nspt Kepadatan Dr

< 4 Sangat Lepas 0.00 0.15

5 10 Lepas 0.15 0.35

11 24 Sedang 0.35 0.65

25 50 Padat 0.65 0.85

> 50 Sangat Padat 0.85 1.00

Tanah Cohesive

Nspt Konsistensi

< 1 Sangat Lembek

2 4 Lembek

5 8 Sedang

9 15 Kaku

16 30 Sangat Kaku

31 59 Keras

> 60 Sangat Keras

Vane Shear Test Dipakai untuk mengukur kekuatan geser dari tanah lempung

yang lembek dan sensitive. Test ini dilakukan dengan memutarVane Shear Blade yang mempunyai 4 daun pada tanah dibawahlubang bor atau dengan menekan langsung alat vane shear ini. Besarnya perlawanan tanah terhadap putaran blade sampai tanahruntuh akan terbaca pada alat dial gauge.

Vane Shear

Hubungan antara kekuatan geser (undrained) dari hasilVane Shear Test dengan konsistensi tanah adalah sebagai berikut :

Kekuatan Geser qu Konsistensi

< 20 Sangat Lembek

20 40 Lembek

40 50 Sedang

50 75 Kaku

75 150 Keras

> 150 Sangat Keras

F. Plate Bearing Test Test ini sangat baik untuk mengetahui daya dukung tanah untuk

fondasi dangkal, karena daya dukung tanah pada kedalaman yang diinginkan dapat diketahui secara langsung dengan tingkatkebenaran yang lebih tinggi.

G. Non-Destructive Testing (NDT) Metode penyelidikan lapangan yang banyak dipakai sekarang

untuk mengetahui stratifigrafi tanah tanpa mengambil ataumengganggu struktur tanah ialah dengan metode Non-Destructive Test.

Pada prinsipnya metode ini memakai gelombang (seismic) dipancarkan oleh sumber tertentu (dengan pukulan, ledakandinamit, dsb) dan sebuah atau lebih penerima gelombang(receiver/detector) yang mencatat gelombang yang terpantulkan oleh lapisan tanah.

Contoh metode NDT ini adalahTest Refraksi Seismik, Cross-Hole Test, Nuclear Test dan metode lain yang sedangdikembangkan.

Simplifikasi Diagram Seismic Refraction Test

Sampling Ada 2 macam pengambilan contoh tanah dari lubang bor atau

test pit atau pengambilan langsung : Disturbed Samples (contoh terganggu)

Contoh ini dapat diambil dengan alat seperti auger, split spoon sampler dari SPT atau pengambilan langsung dengan tangan dari test pits.

Undisturbed Samples (contoh tak terganggu) Contoh diambil dengan memasukkan tabung berdinding tipis ke dalam

tanah yang akan diambil. Sebenarnya istilah ini kurang tepat karena tanahselalu terganggu oleh tabung tersebut.

Piston Sampler

Shelby Tube

Denison Core Barel

Standard Split Barrel Sampler

Rekayasa PondasiSlide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Index Properties TanahParameter TanahSlide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Alat Uji HidrometerSlide Number 33Detail Field InvestigationLay-Out Titik Bor Dan SondirSlide Number 36Slide Number 37Eksplorasi TanahSlide Number 39Slide Number 40Slide Number 41Slide Number 42Slide Number 43Slide Number 44Slide Number 45Slide Number 46Slide Number 47Slide Number 48Slide Number 49Slide Number 50Slide Number 51Slide Number 52Slide Number 53Slide Number 54Slide Number 55Slide Number 56Slide Number 57Slide Number 58Slide Number 59Slide Number 60Slide Number 61SamplingSlide Number 63Slide Number 64Slide Number 65Slide Number 66Slide Number 67Slide Number 68