BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Umum Setiap bangunan sipil seperti gedung, jembatan, jalan raya, terowongan,

menara, dam/tanggul dan sebagainya harus mempunyai pondasi yang dapat mendukungnya.Istilah

pondasi

digunakan

dalam

teknik

sipil

untuk

mendefenisikan suatu konstruksi bangunan yang berfungsi sebagai penopang bangunan dan meneruskan beban bangunan di atasnya (upper structure) ke lapisan tanah yang cukup kuat daya dukungnya. Untuk itu, pondasi bangunan harus diperhitungkan agar dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban–beban yang bekerja, gaya–gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi dan lain–lain. Setiap pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi.

2.2

Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) Dalam perencanaan pondasi konstruksi bangunan diperlukan adanya

penelitian untuk mengetahui parameter-parameter tanah yang akan digunakan dalam perhitungan daya dukung tanah pondasi. Daya dukung tanah sangat berpengaruh pada bentuk dan dimensi pondasi serta sistem perbaikan tanah agar diperoleh perencanaan yang optimal dan efisien.Pondasi adalah suatu bagian konstruksi bangunan bawah (sub structure) yang berfungsi untuk meneruskan

Universitas Sumatera Utara

badan konstruksi atas (upper structure) yang harus kuat dan aman untuk mendukung beban dari konstruksi atas (upper structure) serta berat sendiri pondasi. Untuk dapat memenuhi hal terssebut diatas, dilaksanakan penelitian tanah (soil investigation) di lapangan dan laboratorium untuk memperoleh parameter-parameter tanah berupa perlawanan ujung/konus (cone resistance) dan hambatan lekat (skin friction) yang di peroleh dari hasil pengujian sondir, jenis dan sifat tanah dari pengujian pengeboran tanah pondasi serta dari hasil pengujian laboratorium yang digunakan dalam perhitungan daya dukung pondasi dan cara perbaikan tanah.

2.2.1

Sondering Test/Cone Penetration Test (CPT) Pengujian CPT atau sondir adalah pengujian dengan menggunakan alat

sondir tipeDutch Cone Penetration yang mempunyai konus seluas 10 cm2, sudut lancip kerucut 60o untuk mengukur perlawanan ujung, dan dilengkapi mantel (sleave) yang berdiameter sama dengan konus dan luas selimut 100 cm2, untuk mengukur lekatan (friction) dari lapisan tanah. Alat ini digunakan dengan cara ditekan ke dalam tanah terus menerus dengan kecepatan maksimum 1 cm/detik, sementara itu besarnya perlawanan tanah terhadap kerucut penetrasi (qc) juga terus diukur. Dilihat dari kapasitasnya, alat sondir dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sondir ringan (2 ton) dan sondir berat (10 ton). Sondir ringan digunakan untuk mengukur tekanan konus sampai 150 kg/cm2, atau kedalam maksimal 30 m, dipakai untuk penyelidikan tanah yang terdiri dari lapisan lempung, lanau dan pasir halus. Sondir berat dapat mengukur tekanan konus 500 kg/cm2 atau


kedalaman maksimal 50 m, dipakai untuk penyelidikan tanah di daerah yang terdiri dari lempung padat, lanau padat dan pasir kasar. Keuntungan utama dari penggunaan alat ini adalah tidak perlu diadakan pemboran tanah untuk penyelidikan.Tetapi tidak seperti pada pengujian SPT, dengan alat sondir sampel tanah tidak dapat diperoleh untuk penyelidikan langsung ataupun untuk uji laboratorium.Tujuan dari pengujian sondir ini adalah untuk mengetahui perlawanan penetrasi konus dan hambatan lekat tanah yang merupakan indikator dari kekuatan tanahnya dan juga dapat menentukan dalamnya berbagai lapisan tanah yang berbeda. Dari alat penetrometer yang lazim dipakai, sebagian besar mempunyai selubung geser (bikonus) yang dapat bergerak mengikuti kerucut penetrasi tersebut.Jadi pembacaan harga perlawanan ujung konus dan harga hambatan geser dari tanah dapat dibaca secara terpisah. Ada 2 tipe ujung konus pada sondir mekanis yaitu pada (Gambar 2.1) : 1. Konus biasa, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan biasanya digunakan pada tanah yang berbutir kasar, dimana besar perlawanan lekatnya kecil; 2. Bikonus, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan hambatan lekatnya dan biasanya digunakan pada tanah yang berbutir halus. Hasil penyelidikan dengan alat sondir ini pada umumnya digambarkan dalam bentuk grafik yang menyatakan hubungan antara kedalaman setiap lapisan tanah dengan besarnya nilai sondir yaitu perlawanan penetrasi konus atau perlawanan tanah terhadap ujung konus yang dinyatakan dalam gaya per satuan luas. Hambatan lekat adalah perlawanan geser tanah terhadap selubung bikonus


yang dinyatakan dalam gaya per satuan panjang. Darihasil sondir diperoleh nilai jumlah perlawanan (JP) dan nilai perlawanan konus (PK), sehingga hambatan lekat (HL) dapat dihitung sebagai berikut : 1. Hambatan Lekat (HL) 𝐻𝐻𝐻𝐻 = (𝐽𝐽𝐽𝐽 − 𝑃𝑃𝑃𝑃) ×

𝐴𝐴 𝐵𝐵

(2.1)

2. Jumlah Hambatan Lekat (JHL) 𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽 = �

Dimana :

𝑛𝑛

𝑖𝑖=0

𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽

(2.2)

JP

= Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm2)

PK

= Perlawanan penetrasi konus, qc (kg/cm2)

A

= Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)

B

= Faktor alat = luas konus/luas torak = 10 cm

I

= Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)

Gambar 2.1

Dimensi (a) Konus (b) Bikonus(Sumber: Sardjono,1991)


Data sondir tersebut digunakan untuk mengidentifikasikan dari profil tanah terhadap kedalaman.Hasil akhir dari pengujian sondir ini dibuat dengan menggambarkan variasi tahanan ujung (qc) dengan gesekan selimut (fs) terhadap kedalamannya. Bila hasil sondir diperlukan untuk mendapatkan daya dukung tiang, maka diperlukan harga kumulatif gesekan (jumlah hambatan lekat), yaitu dengan menjumlahkan harga gesekan selimut terhadap kedalaman, sehingga pada kedalaman yang ditinjau dapat diperoleh gesekan total yang dapat digunakan untuk menghitung gesekan pada kulit tiang. Besaran gesekan kumulatif (total friction) diadaptasikan dengan sebutan jumlah hambatan lekat (JHL).Bila hasil sondir digunakan untuk klasifikasi tanah, maka cara pelaporan hasil sondir yang diperlukan adalah menggambarkan tahanan ujung (qc), gesekan selimut (fs) dan ratio gesekan (fR) terhadap kedalaman tanah.

2.2.2

Standard Penetration Test (SPT) Standard Penetration Test (SPT) sering digunakan untuk mendapatkan

daya dukung tanah secara langsung di lokasi. Metode SPT merupakan percobaan dinamis yang dilakukan dalam suatu lubang bor dengan memasukkan tabung sampel yang berdiameter dalam 35 mm sedalam 305 mm dengan menggunakan massa pendorong (palu) seberat 63,5 kg yang jatuh bebas dari ketinggian 760 mm. Banyaknya pukulan palu tersebut untuk memasukkan tabung sampel sedalam 305 mm dinyatakan sebagai nilai N. Tujuan dari percobaan SPT ini adalah untuk menentukan kepadatan relatif lapisan tanah dari pengambilan contoh tanah dengan tabung sehingga diketahui jenis tanah dan ketebalan tiap-tiap lapisan kedalaman tanah dan untuk


memperoleh data yang kualitatif pada perlawananpenetrasi tanah serta menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasa sulit diambil sampelnya. Percobaan SPT ini dilakukan dengan cara sebagai berikut : 1. Siapkan peralatan SPT yang dipergunakan seperti: mesin bor, batang bor, splitspoon sampler,hammer, dan lain-lain; 2. Letakkan dengan baik penyanggah tempat bergantungnya beban penumbuk. 3. Lakukan pengeboran sampai kedalaman testing, lubang dibersihkan dari kotoranhasil pengeboran dari tabung segera dipasangkan pada bagian dasar lubang bor. 4. Berikan tanda pada batang peluncur setiap 15 cm, dengan total 45 cm. 5. Dengan pertolongan mesin bor, tumbuklah batang bor ini dengan pukulan palu seberat 63,5 kg dan ketinggian jatuh 76 cm hingga kedalaman tersebut, dicatat jumlah pukulan untuk memasukkan penetrasi setiap 15 cm (N value); Contoh : N1 = 10 pukulan/15 cm N2 = 5 pukulan/15 cm N3 = 8 pukulan/15 cm Maka total jumlah pukulan adalah jumlah N2 dengan N3 adalah 5 + 8 = 13 pukulan = nilai N. N1 tidak diperhitungkan karena dianggap 15 cm pukulan pertama merupakan sisa kotoran pengeboran yang tertinggal pada dasar lubang bor, sehingga perlu dibersihkan untuk memperkecil efisiensi gangguan. 6. Hasil pengambilan contoh tanah dari tabung tersebut dibawa ke permukaan dan dibuka. Gambarkan contoh jenis-jenis tanah yang meliputi komposisi,


struktur, konsistensi, warna dan kemudian masukkan ke dalam botol tanpa dipadatkan atau kedalaman plastik, lalu ke core box. 7. Gambarkan grafik hasil percobaan SPT. Catatan : Pengujian dihentikan bila nilai SPT ≥ 50 untuk 4x interval.

2.3

Macam-Macam Pondasi Pondasi adalah bagian terendah bangunan yang meneruskan beban

bangunan ke tanah atau batuan yang berada dibawahnya. Klasifikasi pondasi dibagi 2 (dua) yaitu: a. Pondasi dangkal Pondasi dangkal adalah pondasi yang mendukung beban secara langsung seperti : 1. Pondasi memanjang yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung sederetan kolom yang berjarak dekat sehingga bila dipakai pondasi telapak sisinya akan terhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.2a). 2. Pondasi telapak yaitu pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom (Gambar 2.2b). 3. Pondasi rakit (raft foundation) yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung bangunan yang terletak pada tanah lunak atau digunakan bila susunan kolom-kolom jaraknya sedemikian dekat disemua arahnya, sehingga bila dipakai pondsi telapak, sisi- sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.2c).


(a)

Gambar 2.2

(b)

(c)

(a) Pondasi memanjang (lajur). (b) Pondasi setempat. (c) Pondasi rakit. (Sumber: Hardiyatmo, H. C.,1996).

b. Pondasi dalam

Pondasi dalam adalah pondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batu yang terletak jauh dari permukaan, seperti:

1. Pondasi sumuran (pier foundation) yaitu pondasi yang merupakan peralihan antara pondasi dangkal dan pondsi tiang (Gambar 2.3a), digunakan bila tanah dasar yang kuat terletak pada kedalaman yang 12


relative dalam, dimana pondasi sumuran Df/B > 4 sedangkan pondasi dangkal Df/B ≤ 1, kedalaman (Df) dan lebar (B). 2. Pondasi tiang (pile foundation), digunakan bila tanah pondasi pada kedalaman yang normal tidak mampu mendukung bebannya dan tanah kerasnya terletak pada kedalaman yang sangat dalam (Gambar 2.3b). Pondasi tiang umumnya berdiameter lebih kecil dan lebih panjang dibanding dengan pondasi sumuran (Bowles, J. E., 1991). 3.

(a) Gambar 2.3

(b)

(a) Pondasi sumuran. (b) Pondasi tiang.(Sumber: www.tekniksipil.com)


2.4

Pondasi Tiang Pondasi tiang dapat digolongkan berdasarkan pemakaian bahan, cara tiang

meneruskan beban dan cara pemasangannya, berikut ini akan dijelaskan satu persatu.

2.4.1

Pondasi Tiang Menurut Pemakaian Bahan dan Karakteristik Strukturnya. Tiang pondasi dapat dibagi kedalam beberapa kategori (Bowles, J. E.,

1991), antara lain :

A. Tiang Kayu Tiang kayu dibuat dari kayu yang biasanya diberi pengawet dan ditekankan dengan ujungnya yang kecil sebagai bagian yang runcing. Tapi biasanya apabila ujungnya yang besar atau pangkal dari pohon di tekankan untuk tujuan maksud tertentu, seperti dalam tanah yang sangat lembek dimana tanah tersebut akan kembali memberikan perlawanan dan dengan ujungnya yang tebal terletak pada lapisan yang keras untuk daya dukung yang lebih besar. Tiang kayu akan tahan lama dan tidak mudah busuk apabila tiang tekan kayu tersebut dalam keadaan selalu terendam penuh dibawah muka air tanah dan tiang tekan kayu akan lebih cepat rusak apabila dalam keadaan kering dan basah selalu berganti-ganti, sedangkan pengawetan dengan pemakaian obat pengawet pada kayu hanya akan menunda dan memperlambat kerusakan dari kayu, dan tidak dapat melindungi kayu dalam jangka waktu yang lama.


Oleh karena itu pondasi untuk bangunan-bangunan permanen (tetap) yang didukung oleh tiang kayu, maka puncak dari pada tiang kayu tersebut diatas harus selalu lebih rendah dari pada ketinggian dari pada muka air tanah terendah. Pada pemakaian tiang tekan kayu biasanya tidak diizinkan untuk menahan muatan lebih tinggi 25 sampai 30 ton untuk satu tiang.

B. Tiang Beton Tiang jenis ini terbuat dari beton seperti biasanya. Tiang ini dapat dibagi dalam 3 macam berdasarkan cara pembuatannya (Bowles, J. E., 1991), yaitu: a. Precast Reinforced Concrete Pile Precast Reinforced Concrete Pile adalah tiang beton bertulang yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting) yang setelah cukup keras kemudian diangkat dan ditekankan. Karena tegangan tarik beton kecil dan praktis dianggap sama dengan nol, sedangkan berat sendiri beton besar, maka tiang tekan ini harus diberikan penulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan. Tiang ini dapat memikul beban yang lebih besar dari 50 ton untuk setiap tiang, hal ini tergantung pada jenis beton dan dimensinya. Precast Reinforced Concrete Pile penampangnya dapat berupa lingkaran, segi empat, segi delapan dapat dilihat pada (Gambar 2.4).


Gambar 2.4

TiangPrecast Reinforced Concrete Pile(Bowles, J. E., 1991)

b. Precast Prestressed Concrete Pile Tiang Precast Prestressed Concrete Pile adalah tiang beton yang dalam pelaksanaan pencetakannya sama seperti pembuatan beton prestess, yaitu dengan menarik besi tulangannya ketika dicor dan dilepaskan setelah beton mengeras seperti dalam (Gambar 2.5). Untuk tiang jenis ini biasanya dibuat oleh pabrik yang khusus membuat tiang tekan, untuk ukuran dan panjangnya dapat dipesan langsung sesuai dengan yang diperlukan.

Gambar 2.5

Tiang tekan Precast Prestressed Concrete Pile (Bowles, J. E., 1991)


c. Cast in Place Cast in Place merupakan tiang yang dicor ditempat dengan cara membuat

lubang

ditanah

terlebih

dahulu

dengan

cara

melakukan

pengeboran.Pada Cast in Place ini dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu : 1. Dengan pipa baja yang ditekankan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton dan ditumbuk sambil pipa baja tersebut ditarik keatas. 2. Dengan pipa baja yang ditekan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton sedangkan pipa baja tersebut tetap tinggal di dalam tanah.

Gambar 2.6

Tiang tekan Cast in place pile (Sardjono, 1991)

C. Tiang Baja Kebanyakan tiang tekan baja ini berbentuk profil H. Karena terbuat dari baja maka kekuatan dari tiang ini sendiri sangat besar sehingga dalam


pengangkutan dan instalasi tidak menimbulkan bahaya patah seperti halnya pada tiang beton precast. Jadi pemakaian tiang baja ini akan sangat bermanfaat apabila kita memerlukan tiang yang panjang dengan tahanan ujung yang besar. Tingkat karat pada tiang baja sangat berbeda-beda terhadap tekstur tanah, panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembaban tanah. a.

Pada tanah yang memiliki tekstur tanah yang kasar/kesap, maka karat yang terjadi karena adanya sirkulasi air dalam tanah tersebut hampir mendekati keadaan karat yang terjadi pada udara terbuka;

b.

Pada tanah liat ( clay) yang mana kurang mengandung oksigen maka akan menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena terendam air;

c.

Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak dibawah lapisan tanah yang padat akan sedikit sekali mengandung oksigen maka lapisan pasir tersebut juga akan akan menghasilkan karat yang kecil sekali pada tiang tekan baja. Pada umumnya tiang baja akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan

permukaan tanah. Hal ini disebabkan karena Aerated-Condition (keadaan udara pada pori-pori tanah) pada lapisan tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organis dari air tanah.Hal ini dapat ditanggulangi dengan memoles tiang baja tersebut dengan ter (coaltar) atau dengan sarung beton sekurang-kurangnya 20” (± 60 cm) dari muka air tanah terendah. Karat/korosi yang terjadi karena udara (atmosphere corrosion) pada bagian tiang yang terletak di atas tanah dapat dicegah dengan pengecatan seperti pada konstruksi baja biasa.


Gambar 2.7

Tiang baja (Sardjono, 1991)

D. Tiang Komposit Tiang tekan komposit adalah tiang yang terdiri dari dua bahan yang berbeda yang bekerja bersama-sama sehingga merupakan satu tiang. Kadangkadang pondasi tiang dibentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bagian bawah tiang dengan bahan yang berbeda, misalnya dengan bahan beton di atas muka air tanah dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun disebelah bawahnya. Biaya dan kesulitan yang timbul dalam pembuatan sambungan menyebabkan cara ini diabaikan. 1. Water Proofed Steel and Wood pile Tiang ini terdiri dari tiang kayu untuk bagian yang di bawah permukaan air tanah sedangkan bagian atas adalah beton. Kita telah mengetahui bahwa kayu akan tahan lama/awet bila terendam air, karena itu bahan kayu disini diletakan di bagian bawah yang mana selalu terletak dibawah air tanah.


Kelemahan tiang ini adalah pada tempat sambungan apabila tiang tekan ini menerima gaya horizontal yang permanen. Adapun cara pelaksanaanya secara singkat sebagai berikut: a. Casing dan core (inti) ditekan bersama-sama dalam tanah hingga mencapai kedalaman yang telah ditentukan untuk meletakan tiang tekan kayu tersebut dan ini harus terletak dibawah muka air tanah yang terendah. b. Kemudian core ditarik keatas dan tiang tekan kayu dimasukan dalam casing dan terus ditekan sampai mencapai lapisan tanah keras. c. Secara mencapai lapisan tanah keras pemancangan dihentikan dan core ditarik keluar dari casing. Kemudian beton dicor kedalam casing sampai penuh terus dipadatkan dengan menumbukkan core ke dalam casing. 2. Composite Dropped in-Sheel and Wood Pile Tipe tiang ini hampir sama dengan tipe diatas hanya bedanya di sini memakai shell yang terbuat dari bahan logam tipis permukaannya di beri alur spiral. Secara singkat pelaksanaanya sebagai berikut: a. Casing dan core ditekan bersama-sama sampai mencapai kedalaman yang telah ditentukan di bawah muka air tanah. b. Setelah mencapai kedalaman yang dimaksud core ditarik keluar dari casing dan tiang kayu dimasukkan dalam casing terus ditekan sampai mencapai lapisan tanah keras. Pada pemancangan tiang kayu ini harus diperhatikan benar-benar agar kepala tiang tidak rusak atau pecah. c. Setelah mencapai lapisan tanah keras core ditarik keluar lagi dari casing.


d. Kemudian shell berbentuk pipa yang diberi alur spiral dimasukkan dalam casing. Pada ujung bagian bawah shell dipasang tulangan berbentuk sangkar yang mana tulangan ini dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat masuk pada ujung atas tiang tekan kayu tersebut. e. Beton kemudian dicor kedalam shell. Setelah shell cukup penuh dan padat casing ditarik keluar sambil shell yang telah terisi beton tadi ditahan terisi beton tadi ditahan dengan cara meletakkan core diujung atas shell. 3. Composite Ungased-Concrete and Wood Pile Dasar pemilihan tiang composit tipe ini adalah: •

Lapisan tanah keras dalam sekali letaknya sehingga tidak memungkinkan untuk menggunakan cast in place concrete pile, sedangkan kalau menggunakan precast concrete pile terlalu panjang, akibatnya akan susah dalam transport dan mahal.

•

Muka air tanah terendah sangat dalam sehingga bila menggunakan tiang tekan kayu akan memerlukan galian yang cukup dalam agar tiang tekan kayu tersebut selalu berada dibawah permukaan air tanah terendah. Adapun prinsip pelaksanaan tiang composite ini adalah sebagai berikut: a. Casing baja dan core ditekan bersama-sama dalam tanah sehingga sampai pda kedalaman tertentu ( di bawah m.a.t ) b. Core ditarik keluar dari casing dan tiang tekan kayu dimasukkan casing terus ditekan sampai kelapisan tanah keras.


c. Setelah sampai pada lapisan tanah keras core dikeluarkan lagi dari casing dan beton sebagian dicor dalam casing. Kemudian core dimasukkan lagi dalam casing. d. Beton ditumbuk dengan core sambil casing ditarik ke atas sampai jarak tertentu sehingga terjadi bentuk beton yang menggelembung seperti bola diatas tiang tekan kayu tersebut. e. Core ditarik lagi keluar dari casing dan casing diisi dengan beton lagi sampai padat setinggi beberapa sentimeter diatas permukaan tanah. Kemudian beton ditekan dengan core kembali sedangkan casing ditarik keatas sampai keluar dari tanah. f. Tiang composit telah selesai. Tiang composit seperti ini sering dibuat oleh The Mac Arthur Concrete Pile Corp. 4. Composite Dropped-Sheel and Pipe Pile Dasar pemilihan tipe tiang seperti ini adalah: •

Lapisan tanah keras letaknya terlalu dalam bila digunakan cast in place concrete.

•

Muka air tanah terendah terlalu dalam kalau digunakan tiang composit yang bagian bawahnya terbuat dari kayu.

Cara pelaksanaan tiang tipe ini adalah sebagai berikut: a. Casing dan core dipasang bersama-sama sehingga casing seluruhnya masuk dalam tanah. Kemudian core ditarik.


b. Tiang pipa baja dengan dilengkapi sepatu pada ujung bawah dimasukkan dalam casing terus ditekan dengan pertolongan core sampai ke tanah keras. c. Setelah sampai pada tanah keras kemudian core ditarik keatas kembali. d. Kemudian shell yang beralur pada dindingnya dimasukkan dalam casing hingga bertumpu pada penumpu yang terletak diujung atas tiang pipa baja. Bila diperlukan pembesian maka besi tulangan dimasukkan dalam shell dan kemudian beton dicor sampai padat. e. Shell yang telah terisi dengan beton ditahan dengan core sedangkan casing ditarik keluar dari tanah. Lubang disekeliling shell diisi dengan tanah atau pasir. Variasi lain pada tipe tiang ini dapat pula dipakai tiang pemancang baja H sebagai ganti dari tiang pipa. 5. Frankie Composite Pile Prinsip tiang hampir sama dengan tiang franki biasa hanya bedanya disini pada bagian atas dipergunakan tiang beton precast biasa atau tiang profil H dari baja. Adapun cara pelaksanaan tiang composit ini adalah sebagai berikut: a. Pipa dengan sumbat beton dicor terlebih dahulu pada ujung bawah pipa baja ditekan dalam tanah dengan drop hammer sampai pada tanah keras. Cara pemasangan ini sama seperti pada tiang franki biasa. b. Setelah pemancangan sampai pada kedalaman yang telah direncanakan, pipa diisi lagi dengan beton dan terus ditumbuk dengan drop hammer sambil pipa ditarik lagi ke atas sedikit sehingga terjadi bentuk beton seperti bola.


c. Setelah tiang beton precast atau tiang baja H masuk dalam pipa sampai bertumpu pada bola beton pipa ditarik keluar dari tanah. d. Rongga disekitar tiang beton precast atau tiang baja H diisi dengan kerikil atau pasir.

2.5

Metode Penekanan

2.5.1

Hydraulic system Hidrolic system adalah suatu metode penekanan pondasi tiang dengan

menggunakan mekanisme hydraulic jacking foundation system, dimana sistem ini telah mendapatkan hak paten dari United States, United Kingdom, China dan New Zealand. Sistem ini terdiri dari suatu hydraulic ram yang ditempatkan paralel dengan tiang yang akan ditekan, dimana untuk menekan tiang tersebut ditempatkan sebuah mekanisme berupa plat penekan yang berada pada puncak tiang dan juga ditempatkan sebuah mekanisme pemegang (grip) tiang, kemudian tiang ditekan ke dalam tanah. Dengan sistem ini tiang akan tertekan secara kontiniu ke dalam tanah, tanpa suara, tanpa pukulan dan tanpa getaran. Penempatan sistem penekan hydraulic yang senyawa dan menjepit pada dua sisi tiang menyebabkan didapatkannya posisi titik tekan yang cukup presisi dan akurat.Ukuran diameter piston mesin hydraulic jack tergantung dengan besar kapasitas daya dukung mesin tersebut. Sebagai pembebanan, ditempatkan balok– balok beton atau plat–plat besi pada dua sisi bantalan alat yang pembebanannya disesuaikan dengan muatan yang dibutuhkan tiang.


Keunggulan teknologi hidrolik sistem ini yang ditinjau dari beberapa segi, antara lain adalah : 1. Bebas getaran. Bila suatu proyek yang akan dikerjakan berdampingan dengan bangunan, pabrik atau instansi yang sarat akan peralatan instrumentasi yang sedang bekerja, maka teknologi hydraulic jacking system ini akan menyelesaikan masalah wajib bebas getaran terhadap instalasi yang ada tersebut. 2. Bebas pengotoran lokasi kerja dan udara serta bebas dari kebisingan Teknologi penekanannya bersih dari asap dan partikel debu (jika menggunakan drop hammer) serta bebas dari unsur berlumpur (jika menggunakan bore piles). Karena sistem ini juga tidak bising akibat suara pukulan tekan (seperti pada drop hammer), maka untuk lokasi yang membutuhkan ketenangan seperti rumah sakit, sekolah dan bangunan di tengah kota, teknologi ini tidak akan membuat lingkungan sekitarnya terganggu. hydraulic jacking system ini juga disebut dengan teknologi berwawasan lingkungan (environment friendly). 3. Daya dukung aktual per tiang diketahui. Seperti kita ketahui bahwa kondisi tanah asli di bawah pondasi yang akan dibangun umumnya terdiri dari lapisan–lapisan yang berbeda ketebalannya, jenis tanah maupun daya dukungnya. Dengan hydraulic jacking system, daya dukung setiap tiang dapat diketahui dan dimonitor langsung dari manometeryang dipasang pada peralatan hydraulic jacking system sepanjang proses pemancangan berlangsung.


4. Harga yang ekonomis Teknologi hydraulic jacking ini tidak memerlukan pemasangan tulangan ekstra penahan impack pada kepala tiang tekan seperti pada tiang tekan umumnya.Disamping itu, dengan sistem pemancangan yang simpel dan cepat menyebabkan biaya operasional yang lebih hemat. 5. Lokasi kerja yang terbatas Dengan tinggi alat yang relatif rendah, hydraulic jacking system ini dapat digunakan pada basement, ground floor atau lokasi kerja yang terbatas, alat hydraulic jacking system ini dapat dipisahkan menjadi beberapa komponan sehingga memudahkan untuk dapat dibawa masuk atau keluar lokasi kerja.

Kekurangan dari teknologi, hydraulic jacking system antara lain adalah : 1. Apabila terdapat batu atau lapisan tanah keras yang tipis pada ujung tiang yang ditekan, maka hal tersebut akan mengakibatkan kesalahan pada saat pemancangan. 2. Sulitnya mobilisasi alat pada daerah lunak ataupun pada daerah berlumpur (biasanya pada areal tanah timbunan). 3. Karena hydraulic jacking ini mempunyai berat sekitar 320 ton dan saat permukaan tanah yang tidak sama daya dukungnya, maka hal tersebut akan dapat mengakibatkan posisi alat tekan menjadi miring bahkan tumbang. Kondisi ini akan sangat berbahaya terhadap keselamatan pekerja. 4. Pergerakan alat hydraulic jacking ini sedikit lambat, proses pemindahannya relatif lama untuk pemancangan titik yang berjauhan.


2.5.2

Tahapan Pelaksanaan Hydraulic System Secara garis besar penekanan dengan hydraulic static pile driver untuk

operasinya menggunakan sistem jepit kemudian menekan tiang tersebut. Metode pelaksanaan HSPD seabagai berikut : a. Tentukan/tetapkan

penggunanaan

tanda–tanda

yang

disepakati

yang

digunakan dalam pelaksanaan pekerjaan pengukuran dan pematokan agar tidak terjadi keracuan dalam membedakan titik–titik pemancangan dengan titik as bangunan atau titik–titik bantuan lainnya. b. Untuk menghindari terjadi pergeseran as tiang dari koordinat yang telah ditentukan maka gunakan titik bantu selama proses penekanan tiang kedalam tanah. Lakukanlah pengukuran as tiang terhadap titik bantu pada kedalaman 2 meter dengan menggunakan waterpass , apabila terjadi penyimpangan jarak antara as tiang dan as titik bantu, apabila posisi tiang yang tertanam masih dapat dilakukan pengangkatan atau pencabutan dan posisikan kembali as tiang tepat pada koordinat yang telah ditentukan. c. Check verticality tiang tekan setiap kedalaman 50 cm s/d kedalaman 2 meter. d. Proses awal dari penekanan tiang dengan sistem tekan, posisikan alat HSPD unit pada koordinat yang ditentukan, check keadaan HSPD unit dalam keadaan rata dengan bantuan alat “ Nivo” yang terdapat dalam ruang operator dibantu dengan alat waterpass yang diletakkan pada posisi chasis panjang. e. Selanjutnya setelah kondisi HSPD unit tepat pada posisinya, tiang tekan dimasukan kedalam alat penjepit, kemudian posisikan tiang tekan tepat pada koordinat telah ditentukan, kontrol posisi tiang pada arah tegak dengan bantuan waterpass. Setelah semuanya terpenuhi selanjutnya dilakukan


penjepitan tiang dengan tekanan maksimum 20 Mpa dibaca pada manometer C. f. Setelah penjepitan dilakukan, kemudian lakukan penekanan tiang tekan, sampai mencapai daya dukung yang diijinkan. Dalam proses penekanan tiang harus dicatat (pilling record) tekanan yang timbul vs kedalaman tiang tertanam. Selama proses penekanan tersebut lakukan pengukuran kembali posisi as tiang terhadap titik bantu gunakan format – 01. ( tiap 2 meter kedalaman tiang tertanam). g. Apabila dalam proses penekanan tiang ternyata tiang tersebut tidak dapat ditekan lagi,sehingga mengakibatkan tiang terdapat sisa diatas permukaan tanah, maka tiang tersebut harus dipotong rata tanah untuk memberikan jalan kerja bagi HSPD unit untuk berpindah ketitik yang lain h. Setelah proses tersebut dilakukan secara benar, kemudian lakukanlah pengukuran ulang posisi tiang, sehingga apabila terjadi pergeseran as tiang terpasang dan rencana dapat segera diketahui, yang selanjutnya akan dibuatkan keputusan cara-cara perbaikan dari pergeseran tersebut.


Gambar 2.8

Skema mesin Hydraulic Static Pile Driver

Parameter yang digunakan sebagai acuan bahwa penekanan tiang bisa dihentikan : •

bacaan tekanan pada pressure gauge sudah mencapai tekanan dimana apabila nilai tersebut dikonversikan ke daya dukung tiang, maka daya dukung desain tiang telah terpenuhi

•

alatjack-in pile terangkat dan bila dilakukan penetrasi lagi sudah tidak mampu lagi.

Seletah proses pemancangan dihentikan, selanjutnya dilakukan pencatatan (record) yang berisi tinggi tiang tertanam dan bacaan tekanan dari pressure gauge alat pancang.

2.6

Pelaksanaan Pekerjaan Pemasangan Tiang Pembuatan pondasi tiang harus dilakukan dengan pengawasan yang

ketat.Hal-hal berikut ini seyogyanya perlu diperhatikan dalam pelaksanaan pondasi tiang.


2.6.1

Hubungan Antara Perubahan Sifat Tanah pada Tanah Asli Akibat Pemasangan Tiang dan Teknik Pemasangannya. Dalam melaksanakan pekerjaan pemasangan tiang, perubahan sifat

kerapatan tanah pada tanah pasti tidak dapat dihindari. Hubungan antara teknik pemasangan tiang dan perubahan sifat tanah pondasi adalah sebagai berikut:

Table 2.1 Hubungan Antara Teknik Pemasangan Tiang dan Perubahan Sifat Tanah Pondasi Teknik Pemasangan Cara pemancangan

Perubahan Sifat Tanah Pondasi Tanah pondasi akan terpadatkan

Cara penimbunan Tanah pondasi menjadi mudah terurai Cara dengan memakai tiang yang di cor (lepas) di tempat (Sumber: Nakazawa.K., 2000) Alasannya adalah pada cara pemancangan, sejumlah tanah yang volumenya sama dengan volume tiang, akan terdesak ketika tiang ditekan kedalam tanah, dan pada cara penimbunan dan cara pengecoran di tempat, keseimbangan tekanan tanah akan lenyap ketika lubang digali dan selanjutnya sejumlah tanah akan berpindah tempat.

2.6.2

Pergerakan Tanah Pondasi Karena pemancangan tiang, tanah pondasi dapat bergerak, karena sebagian

tanah yang digantikan oleh tiang akan bergeser, dan sebagai hasilnya kadanag-


kadang mengakibatkan bangunan-bangunan yang berada di dekatnyaakan bergerak dalam arah horizontal, maupun dalam arah vertical, tergantung pada kesempatan yang dimilikinya. Pada Gambar 2.9 Memperlihatkan keadaan dimana pondasi tiang suatu bangunan pabrik bergerak dalam arah horizontal akibat adanya tiang-tiang yang ditekankan di dekatnya.Dalam hal ini, pondasi tiang pabrik bergerak sekita 6 sampai 7 m.

Gambar 2.9

Pergeseran

existing

building

akibat

pemancangan

tiang.

(Nakazawa.K., 2000)

Oleh sebab itu seperti yang sudah kita bahas di atas, kita perlu mengumpulkan segala daya yang memungkinkan dalam pembangunannya, sehingga selain tidak terjadi peralihan tempat (displacement) pada tanah pondsi atau bangunan di dekatnya, tetapi juga tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan lainnya.


2.7

Settlement(Penurunan) Dalam bidang teknik sipil ada dua hal yang perlu diketahui mengenai

penurunan, yaitu : 1. Besarnya penurunan yang akan terjadi. 2. Kecepatan penurunan. Istilah penurunan (settlement) digunakan untuk menunjukkan gerakan titik tertentu pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap.Umumnya, penurunan yang tidak seragam lebih membahayakan bangunan dari pada penurunan totalnya.Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan Gambar 2.1

Gambar 2.10 Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan (Hardiyatmo.H.C., 2011) a. Pada Gambar (a), dapat diperhatikan jika tepi bangunan turun lebih besar dari bagian tengahnya, bangunan diperkirakan akan retak-retak pada bagian tengahnya. b. Pada Gambar (b), jika bagian tengah bangunan turun lebih besar, bagian atas bangunan dalam kondisi tertekan dan bagian bawah tertarik. Bila deformasi


yang terjadi sangat besar, tegangan tarik yang berkembang dibawah bangunan dapat mengakibatkan retakan-retakan. c. Pada Gambar (c), penurunan satu tepi/sisi dapat berakibat keretakan pada bagian c. d. Pada Gambar (d), penurunan terjadi berangsur-angsur dari salah satu tepi bangunan, yang berakibat miringnya bangunan tanpa terjadi keretakan pada bagian bangunan. Penurunan

(settlement)

pada

tanah

yang

pembebanan dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu: 1.

disebabkan

oleh

penurunan konsolidasi, merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati pori-pori tanah.

2.

Penurunan segera, merupakan akibat dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air. Perhitungan

penurunan

segera

umunya

didasarkan

penurunan yang diuturunkan dari teori elastisitas.

pda

Penurunan total adalah jumlah penurunan segera dan penurunan konsolidasi. Bila dinyatakan dalam bentuk persamaan penurunan total adalah:

Dimana :

𝑆𝑆 𝑇𝑇 = 𝑆𝑆 + 𝑆𝑆𝑠𝑠 + 𝜌𝜌𝑖𝑖

(2.3)

𝑆𝑆𝑇𝑇 = penurunan total

S = penurunan akibat konsolidasi primer Ss = penurunan akibat konsolidasi sekunder


𝜌𝜌𝑖𝑖 = penurunan segera 2.7.1

Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement) Bila suatu lapisan tanah jenuh yang permeabilitasnya rendah dibebani,

maka tekanan air pori dalam tanah tersebut akan bertambah. Perbedaan tekanan air pori pada lapisan tanah, berakibat air mengalir ke lapisan tanah yang tekanan air porinya lebih rendah, yang diikuti proses penurunan tanahnya. Karena permeabilitasnya rendah akibat pembebanan, dimana prosesnya dipengaruhi oleh kecepatan terlepasnya air pori keluar dari rongga tanah. Penambahan beban di atas permukaan tanah dapat menyebabkan lapisan tanah di bawahnya mengalami pemampatan. Pemampatan tersebut disebabkan karena adanya deformasi partikel tanah, keluarnya air atau udara dari dalam pori. Faktor-faktor tersebut mempunyai hubungan dengan keadaan tanah yang bersangkutan. Bilamana suatu lapisan tanah jenuh air diberi penambahan beban, angka tekanan air pori akan naik secara mendadak. Keluarnya air dari dalam pori selalu disertai dengan berkurangnya volume tanah yang menyebabkan penurunan lapisan tanah tersebut. Bila suatu lapisan tanah diberi penambahan tegangan, maka penambahan tegangan akan diteruskan ke air pori dan butiran tanah. Hal ini berarti bahwa penambahan tegangan akan terbagi sebagian ke tegangan efektif dan sebagian lagi ke tegangan air pori. Secara prinsip dapat dirumuskan :

𝛥𝛥𝛥𝛥 = 𝛥𝛥𝛥𝛥 ′ + 𝛥𝛥𝛥𝛥

(2.4)


Dimana : Δσ

= penambahan tekanan total

Δσ’

= penambahan tekanan efektif

Δμ

= penambahan tekanan pori Tanah lempung mempunyai daya rembesan yang sangat rendah, dan air

adalah zat yang tidak begitu termampatkan dibandingkan dengan butiran tanah. Oleh karena itu pada saat t = 0, seluruh penambahan tegangan Δσ akan dipikul oleh air sehingga Δσ = Δμ pada seluruh kedalaman lapisan tanah. Tidak sedikitpun dari penambahan tegangan tersebut akan dipikul oleh butiran tanah (jadi penamhahan tegangan efektit e Δσ = 0 ). Sesaat setelah penambahan tegangan.air dalam ruang pori mulai tertekan dan akan mengalir keluar dalam dua arah menuju lapisan pasir. Dalam proses ini, tekanan air pori pada tiap kedalaman akan berkurang secara perlahan dan tegangan yang dipikul oleh butiran tanah akan bertambah. Jadi pada saat 0 < t <∞. 𝛥𝛥𝛥𝛥 = ∆𝜎𝜎′ + 𝛥𝛥𝛥𝛥

( 𝛥𝛥𝛥𝛥 ′ > 0 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝛥𝛥𝛥𝛥 < 𝛥𝛥𝛥𝛥 )

Secara teori, pada saat t = ∞, seluruh kelebihan tekanan air pori sudah hilang dari

lapisan tanah lempung, jadi Δμ = 0, sekarang penambahan tegangan total akan dipikul oleh butir tanah, jadi: Δσ = e Δσ . Proses keluarnya air dari dalam poripori tanah, sebagai akibat dari penambahan beban, yang disertai dengan pemindahan kelebihan tekanan air ke tegangan efektif akan menyebabkan terjadinya penurunan. Konsolidasi merupakan proses keluarnya air dari dalam pori-pori

tanah secara perlahan-lahan, sebagai akibat dari adanya penambahan beban, yang disertai dengan pemindahan kelebihan tekanan air pori ke tegangan


efektif akan menyebabkan terjadinya penurunan yang merupakan fungsi dari waktu (time-dependent settlement) pada lapisan tanah lempung. Penurunan konsolidasi dapat dibagi dalam tiga fase dimana :

1.

Fase awal, yaitu fase dimana terjadi penurunan segera setelah bekerja. Pada umunya penurunan ini disebabkan oleh pembebanan awal.

2.

Fase konsolidasi primer atau konsolidasi hidrodinamis, yaitu penurunan yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran air yang meninggalkan tanahnya akibat adanya tekanan.

3.

Fase konsolidasi sekunder, merupakan lanjutan dari proses konsolidasi primer, dimana setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. Untuk menghitung penurunan akibat konsolidasi primer dapat digunakan

rumus: a.

Penurunan untuk lempung normally consolidated 𝐶𝐶𝐶𝐶.𝐻𝐻

𝑆𝑆 = 1+𝑒𝑒 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 � 0

𝑃𝑃𝑃𝑃+∆𝑝𝑝 𝑃𝑃𝑃𝑃

�

(2.5)

b. Untuk lempung overconsolidated 1. Bila (𝑝𝑝𝑜𝑜 +∆𝑝𝑝 ≤ 𝑝𝑝𝑐𝑐 )

(2.6)

𝑝𝑝𝑜𝑜(𝑖𝑖) + ∆𝑝𝑝(𝑖𝑖) 𝐶𝐶𝑠𝑠 . 𝐻𝐻𝑖𝑖 𝑆𝑆 = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 � � 1 + 𝑒𝑒0 𝑝𝑝𝑜𝑜(𝑖𝑖)

2. Bila(𝑝𝑝𝑜𝑜 +∆𝑝𝑝 > 𝑝𝑝𝑐𝑐 ) 𝐶𝐶 .𝐻𝐻

𝑝𝑝 𝑐𝑐

𝑠𝑠 𝑖𝑖 𝑆𝑆 = 1+𝑒𝑒 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 �𝑝𝑝 0

Dimana :

𝑜𝑜 (𝑖𝑖)

𝐶𝐶 𝐻𝐻

𝑐𝑐 � + 1+𝑒𝑒 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 � 0

𝑝𝑝 𝑜𝑜 +∆𝑝𝑝 𝑃𝑃𝑃𝑃

�

(2.7)

S = besar penurunan lapisan tanah akibat konsolidasi Cc = indeks pemampatan (compression index)


Cs = indeks pemuaian (swell index) H = tebal lapisan tanah eo = angka pori awal 𝑝𝑝𝑜𝑜 = tekanan efektif rata-rata

Δp = besar penambahan tekanan

Besarnya konsolidasi sekunder dapat dihitung sebagai berikut:

dimana:

𝑆𝑆𝑠𝑠 = 𝐶𝐶𝛼𝛼′ 𝐻𝐻 log⁡ (𝑡𝑡2 /𝑡𝑡1 )

(2.8)

𝐶𝐶𝛼𝛼′ = 𝐶𝐶𝛼𝛼 /⁡ (1 + 𝑒𝑒𝑝𝑝 )

𝑒𝑒𝑝𝑝 = angka pori pada akhir konsolidasi primer H = tebal lapisan lempung

Untuk menghitung indeks pemampatan lempung yang teruktur tanahnya belum terganggu belum rusak, menurut Terzaghi, K., and Peck, R. B., (1967) seperti yang dikutip Braja M. Das (1995) menyatakan penggunaan rumus empiris sebagai berikut : 𝐶𝐶𝐶𝐶 = 0,009 (𝐿𝐿𝐿𝐿 − 10),dengan LL adalah Liquid Limit dalam persen. (2.12)

Indeks pemuaian lebih kecil daripada indeks pemampatan dan biasanya

dapat ditentukan di laboratorium. Pada umumnya, 1

1

𝐶𝐶𝑠𝑠 ≅ 5 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 10 𝐶𝐶𝑐𝑐

(2.9)

indeks pemampatan sekunder (𝐶𝐶𝛼𝛼 ) dapat didefinisikan sebagai berikut: 𝐶𝐶𝛼𝛼 =

∆𝑒𝑒 ∆𝑒𝑒 = 𝑡𝑡 log 𝑡𝑡2 − 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑡𝑡1 log⁡ (𝑡𝑡2 )

(2.10)

1


dimana: ∆𝑒𝑒

= perubahan angka pori

𝑡𝑡1 , 𝑡𝑡2 = waktu 2.7.2

Penurunan Segera (Immediate Settlement) Penurunan segera atau penurunan elastis dari suatu pondasi terjadi segera

setelah pemberian beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan kadar air. Besarnva penurunan ini bergantung pada ketentuan dari pondasi dan tipe material dimana pondasi itu berada. Penurunan segera untuk fondasi yang berada di atas material yang

elastis (dengan ketebalan yang tak terbatas) dapat dihitung dari persamaan-

persamaan yang diturunkan dengan menggunakan prinsip dasar teori elatis. Bentuk persamaan tersebut adalah sebagai berikut: 1 − 𝜇𝜇 2 𝜌𝜌𝑖𝑖 = 𝑝𝑝. 𝐵𝐵 𝐼𝐼𝑝𝑝 𝐸𝐸

(2.11)

dimana:

𝜌𝜌𝑖𝑖 = penurunan elastis

p = tekanan bersih yang dibebankan

B = lebar pondasi (= diameter pondasi yang berbentuk lingkaran)

𝜇𝜇 = angka Poisson

E = modulus elastisitas tanah (modulus Young)

Ip = faktor pengaruh (influence factor) yang tidak mempunyai dimensi.


Schleincer (1926) memberikan persamaan factor pengaruh untuk bagian ujung dari pondasi persegi yang lentur sebagai berikut: 1

1+�𝑚𝑚 12 +1

𝐼𝐼𝑝𝑝 = 𝜋𝜋 �𝑚𝑚1 𝑙𝑙𝑙𝑙 �

𝑚𝑚 1

� + 𝑙𝑙𝑙𝑙 �𝑚𝑚1 + �𝑚𝑚12 + 1��

(2.12)

dimana: 𝑚𝑚1 =

panjang pondasi lebar pondasi

2.7.3

Kecepatan Waktu Penurunan Lamanya waktu penurunan yang diperhitungkan adalah waktu yang

dibutuhkan oleh tanah untuk melakukan proses konsolidasi. Hal ini dikarenakan proses penurunan segera (immediate settlement) berlangsung sesaat setelah beban bekerja pada tanah (t = 0). Waktu penurunan akibat proses konsolidasi primer tergantung pada besarnya kecepatan konsolidasi tanah lempung yang dihitung dengan memakai koefisien konsolidasi (Cv), panjang aliran rata-rata yang harus ditempuh air pori selama proses konsolidasi (Hdr), serta faktor waktu (Tv). Faktor waktu (Tv) ditentukan berdasarkan derajat konsolidasi (U) yang merupakan perbandingan penurunan lapisan lempung pada saat t (St), dengan penurunan batas lapisan lempung yang disebabkan oleh konsolidasi primer (S).

𝑆𝑆𝑡𝑡 𝑈𝑈 = 𝑆𝑆

(2.13)


Cassagrande (1938) dan Taylor (1948) yang dikutip dari Braja M. Das (1994) memberikan hubungan U dan Tv sebagai berikut : Untuk u < 60% 𝑇𝑇𝑇𝑇 =

𝜋𝜋 2 𝑈𝑈 4

(2.14)

Untuk u > 60% 𝑇𝑇𝑇𝑇 = 1,781 – 0,933 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 (100 – 𝑈𝑈%)

(2.15)

Untuk menghitung waktu konsolidasi digunakan persamaan berikut:

𝑇𝑇𝑇𝑇. 𝐻𝐻𝑑𝑑𝑑𝑑 2 𝑡𝑡 = 𝐶𝐶𝑣𝑣

(2.16)

Panjang aliran rata-rata ditentukan sebagai berikut : 

Untuk tanah dimana air porinya dapat mengalir kearah atas dan bawah, maka Hdr sama dengan setengah tebal lapisan tanah yang mengalami konsolidasi.



Untuk tanah dimana air porinya hanya dapat mengalir keluar dalam satu arah saja, maka Hdr sama dengan tebal lapisan tanah yang mengalami konsolidasi.

2.7.4

Penurunan Ijin Bangunan Beberapa contoh tipe penurunan bangunan diperlihatkan dalam Gambar

2.11.Gambar 2.11a menyajikan penurunan seragam yang banyak ditemui pada bangunan yang sangat kaku. Gambar 2.11b memperlihatkan bangunan yang miring akibat beda penurunan dari ujung ke ujung bangunan yang besar, sehingga


bangunan berotasi. Gambar 2.11c menunujukkan kondisi yang banyak ditemui pada struktur yang mengalami penurunan tak seragam.Disini, penurunan berbentuk cekungan seerti mangkuk. Penurunan tak seragam diantara pondasipondasi disebabkan oleh beberapa faktor: 1. sifat tanah yang tidak seragam, walaupun tanah Nampak homogen. 2. Bentuk dari lapisan tanaj tidak beraturan. 3. Beban bangunan tidak disebarkan ke kolom-kolom secara sama. Penurunan tak seragam adalah penurunan terbesar dikurangi penurunan terkecil atau 𝑆𝑆 = 𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 − 𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . Penurunan tak sergam juga dikarakteristikkan oleh rasio

𝛿𝛿/𝐿𝐿 , yaitu beda penurunan antara dua titik ( 𝛿𝛿) dibagi jarak (L) kedua titik tersebut. Nilai banding 𝛿𝛿/𝐿𝐿 dinyatakan dalam istilah distorsi kaku (angular

distortion).

Penurunan ijin dari suatu bnagunan atau besarnya penurunan yang ditoleransikan, bergantung pada beberapa faktor.Faktor-faktor tersebut meliputi jenis, tinggi, kekakuan, fungsi bangunan, serta besar dan kecepatan penurunan serta distribusinya. Rancangan dibutuhkan untuk dapat memperkirakan besarnya penurunan maksimum dan beda penurunan yang masih dalam batas toleransi. Jika penurunan berjalan lambat, semakin besar kemungkinan struktur untuk menyesuaikan diri terhadap penurunan yang terjadi tanpa adanya kerusakan struktur oleh pengaruh rangkak (creep). Oleh karena itu, dengan alas an tersebut, kriteria penurunan pondasi pada tanah pasir dan pada tanah lempung berbeda. Karena penurunan maksimum dapat diprediksi dengan ketepatan yang memadai (namun tidak untuk penurunan tak seragam), umumnya dapat diadakan hubungan antara penurunan ijin dengan penurunan maksimum.Skempton dan


MacDonald (1955) meyarankan batas-batas penurunan maksimum, seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 2.2. Dalam Tabel 2.2 maksud dari pondasi terpisah (isolated foundation) adalah pondasi yang berdiri sendiri diantara pondasi-pondasi yang mendukung bangunan.Terlihat bahwa, batasan nilai penurunan pondasi pada tanah pasir lebih kecil daripada pondasi tanah lempung.Hal ini, karena alasan kemampuan penyesuaian bangunan terhadap penurunan, seiring dengan berjalannya waktu, dan lagi, di alam, lapisan tanah granular lebih tidak homogen dibandingkan dengan lapisan tanah lempung.

Gambar 2.11 Tipe-tipe penurunan. (a) Penurunan seragam, (b) Penggulingan, (c)Penururunan tidak seragam. (Sumber: Hardiyatmo, H. C., 2011)


Tabel 2.2 Batas Penurunan Maksimum Menurut Skempton dan MacDonald Jenis Pondasi

Batas penurunan maksimum (mm)

Pondasi terpisah (isolated foundation) pada

65

tanah lempung Pondasi terpisah pada tanah pasir

40

Pondasi rakit pada tanah lempung

65-100

Pondasi rakit pada tanah pasir

40-65

(Sumber: Skempton dan MacDonald, 1955)

Penurunan tak seragam dari bangunan tak bias dihindarkan, kecuali jika pondasi terletak pada lapisan batu. Penurunan tak seragam pada bangunan sangat dipengaruhi oleh tipe pelaksanaan . Terzaghi mengamati bahwa dinding dengan panjang 18 m dan 23 m, retak pada penurunan tak seragam 2,5 cm(1”). Tapi, untuk dinding dengan panjang 12-30 m, dan mengalami penurunan tak seragam 2 cm (3/4”) atau kurang, maka dinding tidak mengalami retak-ratak. Karena itu, Terzaghi memberikan petunjuk bahwa dalam perancangan sebaiknya penurunan tak seragam kurang dari 2 cm (3/4”).


Tabel 2.3 Penurunan Ijin Menurut Shower Tipe Gerakan

Faktor Pembatas

Penurunan maksimum

Drainase

15-30 cm

Jalan masuk

30-60 cm

Kemungkinan penurunan tidak seragam: Penurunan total

Bangunan dinding bata

2,5-5 cm

Bangunan rangka

5-10 cm

Cerobong asap, silo, pondasi rakit (mat)

8-30cm

Stabilitas terhadap penggulingan

Bergantung pada tinggi dan lebar

Kemiringan

Miringnya cerobong asap, menara

0,004 L

Rolling of trucks, dll.

0,01 L

Stacking of goods

0,01 L

Operasi mesin-perkakas benang tenung

0,003 L

Operasi mesin-generator turbo

0,0002 L

Rel Derek (crain rail)

0,003 L

Drainase lantai

0,01-0,02 L


Dinding bata kontinyu tinggi

0,0005-0,001 L

Bangunan penggilingan satu lantai (dari

0,001-0,002 L

batu bata), dinding retak Gerakan tidak seragam

0,001 L

Plesteran retak (gypsum)

0,0025-0,004 L

Bangunan rangka beton bertulang Bangunan dinding tirai beton bertulang

0,003 L

Rangka baja, kontinyu

0,002 L

Rangka baja sederhana

0,005 L

(Sumber: Showers, 1955)

Penurunan ijin yang lain disarankan oleh Showers (1962), yaitu dengan memperhatikan penurunan total, kemiringan, dan gerakan tidak seragam, seperti yang dilihatkan dalam Tabel 2.3. Terlihat dalam tabel ini bahwa bangunanbangunan yang lebih fleksibel (seperti bangunan rangka baja sederhana), atau yang mempunyai pondasi kaku (seperti pondasi rakit) dapat bertahan pada nilai penurunan total dan penurunan tak seragam yang lebih besar. Bjerrum (1963) menyarankan hubungan antara tipe masalah struktur dan nilai distorsi kaku (𝛿𝛿/𝐿𝐿) dengan 𝛿𝛿 adalah penurunan total dan L adalah jarak

antara 2 kolom atau jarak 2 titik yang ditinjau. Nilai-nilai 𝛿𝛿/𝐿𝐿 ditunjukkan dalam

Tabel 2.4.Nilai-nilai 𝛿𝛿/𝐿𝐿 di dalam tabel tersebut dihubungkan dengan tipe kerusakan yang mungkin timbul untuk berbagai macam distorsi kaku. Dapat dilihat bahwa kerusakan pada elemen-elemen bangunan akan terjadi pada distorsi yang lebih besar daripada distorsi yang akan merusakkan mesin.


Tabel 2.4 Hubungan Tipe Masalah Pada Struktur dan 𝛿𝛿/𝐿𝐿

𝛿𝛿/𝐿𝐿

Tipe masalah

Kesulitan pada mesin yang sensitif terhadap penurunan

1/700

Bahaya pada rangka-rangka dengan diagonal

1/600

Nilai batas untuk bangunan yang tidak diijinkan retak

1/500

Nilai batas dengan retakan pertama diharapkan terjadi pada dinding-

1/300

dinding panel, atau dengan kesulitan terjadi pada overhead crane Nilai batas dengan penggulingan (miring) bangunan tingkat tinggi

1/250

dapat terlihat Retakan signifikan dalam panel dan tembok.

1/150

Batasan yang aman untuk dinding tembok fleksibel dengan h/L < ¼ (h = tinggi dindinng)

(Sumber: Bjerum, 1963)

2.8

Metode Elemen Hingga Metode Elemen Hingga pada rekayasa geoteknik merupakan suatu metode

yang membagi-bagi daerah yang akan dianalisis ke dalam bagian-bagian yang kecil dimana bagian-bagian kecil ini disebut dengan elemen. Semakin banyak elemen itu dibagi maka akan semakin mendekati kondisi asli pula hasil perhitungan numeriknya. Metode elemen hingga pada rekayasa geoteknik memiliki sedikit perbedaan dengan metode elemen hingga pada rekayasa struktur, perbedaan ini terletak pada rekayasa geoteknik ada terjadinya suatu interaksi elemen yang memiliki nilai kekakuan yang jauh berbeda. Contoh halnya seperti pada pondasi, dalam menganalisis pondasi dengan metode elemen hingga akan


didapat perbedaan kekakuan antara dua elemen, yaitu elemen dari tanah dan elemen struktur atau dari pondasi itu sendiri. Adapun

tahapan-tahapan

yang

dilakukan

dalam

menganalisa

menggunakan metode elemen hingga adalah sebagai berikut : 1. Pemilihan Tipe Elemen Pada dasarnya, elemen-elemen dalam Metode Elemen Hingga (MEH) dapat dibedakan menjadi 3, yaitu 1D (line elements), 2D (plane elements), dan 3D.

Gambar 2.12Jenis-jenis elemen Dalam suatu elemen terdapat dua jenis titik, yaitu titik nodal dan titik integrasi.Tiitk nodal merupakan titik yang menghubungkan antara elemen satu dengan elemen lainnya.Perpindahan elemen terjadi pada titik nodal ini. Sedangkan titik integrasi adalah titik yang berada di dalam elemen, titik integrasi dikenal juga sebagai stress point. Dari titik integrasi ini dapat diperoleh tegangan dan juga regangan yang terjadi dalam elemen tersebut. Elemen 1D yang juga mirip dengan spring element adalah truss element, tetapi bedanya truss element mempunyai sifat-sifat yang berasal dari material seperti Young Modulus E, Poison ratio v, panjang dan luasan penampang. Dengan demikian, besarnya tegangan


(stress) akan dapat dihitung dengan terlebih dahulu mengetahui strain, displacement, dan gaya yang bekerja. Masalah fisik yang dapat dianggap truss adalah batang yang cukup panjang, dan disambung dengan pin pada ujungujungnya. Pada spring element dan truss element, respons hanya dengan memiliki nilai pada satu arah saja, yaitu pada arah memanjang (longitudinal). Dengan demikian, kedua elemen ini hanya mempunyai dof translasi pada arah longitudinal saja. Hanya saja, jika spring element atau truss element diposisikan menyudut pada sistem koordinat global, maka response dapat diuraikan ke dalam dua arah sumbu (x, y) atau tiga arah sumbu (x, y, z). Selain spring element dan truss element, ada lagi beam element yang juga sering dipakal dalam pemodelan elemen 1D. Elemen ini sama dengan elemen truss, dengan tambahan bahwa elemen beam ini menerima beban bending, yang dengan demikian stress tidak hanya berupa normal stress, tetapi juga shear stress. Berbeda dengan spring element dan truss element yang hanya mempunyai dof translasi pada arah longitudinalnya, beam element memiliki dof translasi ke semua arah dan juga dof rotasi ke semua arah. Elemen-elemen 2D digunakan jika response memiliki nilai signifikan ke 2 arah (x dan y), sedangkan response terhadap arah lainnya yaitu arah z diabaikan. Beban hanya bekerja disepanjang arah x dan y. Tetapi pada kasus geometri lain tidak selamanya arah z itu diabaikan, contohnya pada kasus plain strain, dimana dimensi pada arah z bisa saja sangat besar nilainya namun strain hanya diukur pada bidang x dan y saja. Dof yang dimiliki oleh elemen plane hanyalah translasi pada arah x dan y, tanpa adanya rotasi.


Bentuk elemen 2D yang umum digunakan adalah bentuk triangular element (segitiga) dan quadrilateral element (segiempat). Jika order elemennya adalah 1maka sisi-sisi elemen tersebut (edges) akan berupa garis lurus. Namun jika orderelemennya lebih dari 1 (kuadrat, kubik, dst) maka sisi-sisinya bisa berupa kurva. Selanjutnya pada elemen-elemen 3D, response elenennya terjadi pada ketiga arah (x, y, z) memiliki besar yang signifikan.Secara umum elemen-elemen 3D bisa dibedakan menjadi solid elements, shell elements, dan solidshellelements.Semua elemen 3D memiliki dof translasi pada arah x, y, dan z pada setiap nodenya, tanpa dof rotasi. Bentuk elemen 3D yang umum dipakai adalah tetrahedral element (limas segitiga) dan hexahedral element (balok, batubata). Jika order elemennya adalah 1 makaedge dan surface elemen tersebut berupa garis yang rata dan bidang yang rata. Namun jika ordernya lebih dari satu, maka dimungkinkan edge dan surface elemen tersebut berupa garis dan bidang yang melengkung. Terdapat pula elemen 3D yang memiliki node ditengah-tengah titik beratnya.

2. Pemilihan Fungsi Perpindahan Fungsi perpindahan atau sering juga disebut dengan shape function yang dinotasikan dengan N merupakan suatu fungsi yang menginterpolasikan perpindahan dititik nodal ke perpindahan di elemen dengan menggunakan metode segitiga Pascal. Pemilihan fungsi perpindahan bergantung juga pada jenis elemen yang akan dikerjakan. Prinsip dalam pemilihan fungsi perpindahan ini adalah pada


titik yang ditinjau nilai N nya akan bernilai 1 dan bernilai 0 di titik lainnya. Berikut penjabaran fungsi perpindahan menggunakan matriks:

Tabel 2.5Pemilihan Fungsi Perpindahan

Persamaannya akan menjadi, X ( ξ , η ) = a1 + a2 ξ + a3 η + a4 ξ η Y ( ξ , η ) = a5 + a6 ξ + a7 η + a8 ξ η

(2.17) (2.18)

Jika dimuat ke dalam matriks maka, X ( ξ , η) a1 + a 2 ξ + a 3 η + a 4 ξ η � � �=� Y( ξ , η) a5 + a6 ξ + a7 η + a8 ξ η

(2.19)

Jika matriks tersebut dipisah maka akan diperoleh :

(

,η) �XY( ξξ ,η) � = �10 0ξ η0

ξη 0 0 0 0 1 ξη

𝑎𝑎1 𝑎𝑎2 ⎛ ⎞ 𝑎𝑎3 ⎜𝑎𝑎4⎟ 0 ⎜ ⎟ � ξη ⎜𝑎𝑎5⎟ ⎜𝑎𝑎6⎟ 𝑎𝑎7 ⎝𝑎𝑎8⎠

(2.20)


3. Pendefinisian Regangan dan Tegangan Dalam tahapan ini, matriks perpindahan merupakan turunan pertama dari fungsi perpindahan yang dipilih dari tahap sebelumnya.Dengan begitu dapat diketahui tegangan dan regangan yang terjadi di titik integrasi untuk setiap elemennya. Bentuk persamaan matriksnya adalah sebagai berikut:

(2.21)

(2.22)

(2.23)

(2.24)

(2.25)


(2.26)

(2.27)

(2.28)

(2.29)

(2.30)

(2.31)

(2.32)

(2.33) (2.34)


4. Menentukan Matriks Kekakuan Persamaan dari matriks kekakuan adalah sebagai berikut : (2.35)

(2.36) (2.37) Dimana D adalah matriks konstitutif yang nilainya bergantung daripada jenis pemodelan. 1 v D = 1−v �v 1 0 0

0 0� 1−v

E

D=

Untuk elemen plain stress

(2.38)

0 0� 1−v

(2.39)

2

1−v v v 1−v 0 0

E � (1+v)(1−2v)

2

Untuk elemen plain strain

Setelah diperoleh seluruh matriks kekakuan untuk setiap elemen, maka koordinat lokal diubah menjadi koordinat global untuk mengetahui gaya-gaya yang berkerja pada elemen yang dimodelkan.

2.9

Plaxis Plaxis merupakan suatu program yang berbasis metode elemen hingga

untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan yang berhubungan dengan tanah. Pertama kali plaxis dikembangkan pada tahun 1987 di Negara Belanda oleh Technical University of Delfi dengan tujuan plaxis sebagai alat bantu dalam


menganalisis permasalahan yang kerap dihadapi oleh ahli-ahli Geoteknik. Meskipun telah banyak pengujian dan validasi dilakukan, tetap saja tidak ada jaminan bahwa program plaxis bebas dari kesalahan. Untuk memperoleh tingkat keakuratan dari keadaan yang sebenarnya di lapangan sangat bergantung pada keahlian orang yang memodelkan permasalahan sepeti pemahaman terhadap model-model, penentuan parameter yang akan digunakan serta kemampuan dalam melakukan interpretasi dari hasil analisis menggunakan program plaxis tersebut. Dalam program plaxis terdapat beberapa jenis pemodelan tanah, antara lain model tanah Mohr – Coulomb dan model Soft Soil (tanah lunak).

2.9.1

Model Tanah Mohr – Coulomb Model tanah Mohr – Coulomb merupakan

modelLinear elastic dan

Plastic sempurna (Linear Elastic Perfectly Plastic Model) dimana melibatkan lima buah parameter inti, yaitu : -

Modulus kekakuan tanah (modulus Young ), E dan Poisson rasio yang memodelkan keelastikan tanah,

-

Kohesi tanah, c dan sudut geser dalam tanah, Φ yang memodelkan perilaku plastic dari tanah.

-

Sudut dilatansi, ψ yang memodelkan prilaku dilatansi tanah. Nilai kohesi c dan sudut geser Φ diperoleh dari uji geser , atau diperoleh

dari hubungan empiris berdasarkan data uji lapangan. Sementara sudut dilantasi ψ digunakan untuk memodelkan regangan volumetrik plastik yang bernilai positif. Pada tanah lempung NC, pada umumnya tidak terjadi dilantasi (ψ = 0), sementara


pada tanah pasir dilantasi tergantung dari kerapatan dan sudut geser Φ dimana ψ = Φ – 30°. Jika Φ < 30° maka ψ = 0. Sudut dilantasi ψ bernilai negatif hanya bersifat realistis jika diaplikasikan pada pasir lepas. Model ini cukup baik sebagai pemodelan pendekatan perilaku tanah dan batuan. Disini setiap lapis tanah dianggap memiliki kekakuan yang konstan atau meningkat secara linear terhadap kedalaman. Kelemahan model ini adalah melinearkan kekakuan tanah dengan tidak memperhitungkan perubahan nilai E terhadap perubahan tegangan.

2.9.2

Model Tanah Lunak (Soft Soil) Model tanah lunak ini diambil berdasarkan teori Cam – Clay yang

dikembangkan di Cambridge. Seperti pada model Mohr – Coulomb, batas kekuatan tanah dimodelkan dengan parameter kohesi, c, sudut geser dalam, Φ dan sudut dilatansi, ψ. Sedangkan untuk kekakuan tanah dimodelkan dengan menggunakan parameter lamda, λ* dan kappa, k*, yang merupakan parameter kekakuan yang diturunkan dari uji triaksial maupun oedometer. λ∗ = ∗

k =

Cc

(2.40)

2,3 (1+e)

(2.41)

2Cs

2,3 (1+e)

λ∗ /k ∗ = 2,5 − 7,5

(2.42)

Model tanah lunak ini dapat memodelkan hal – hal sebagai berikut : -

Kekakuan yang berubah bersama dengan tegangan (Stress Dependent Stiffness)

-

Membedakan pembebanan primer (primary loading) terhadap unloading – reloading.


-

Mengingat tegangan pra – konsolidasi.

-

Kriteria keruntuhan sesuai dengan teori Mohr – Coulomb.

2.9.3 

Parameter Tanah Modulus Young ( E ) Karena sulitnya pengambilan contoh asli di lapangan untuk tanha

granuler maka beberapa pengujian lapangan (in-situ-test) telah dikerjakan untuk mengestimasi nilai modulus elastisitas tanah. Terdapat beberapa usulan nilai E yang diberikan oleh peneliti, diantaranya pengujiansondir yang dilakukan oleh DeBeer (1965) dan Webb (1970) memberikan korelasi antara tahanan kerucut qc dan E sebagai berikut : qc = 4N (untuk pasir)

(2.43)

Bowles memberikan persamaan yang dihasilkan dari pengumpulan data pengumpulan data sondir, sebaai berikut : E=3.qc (untuk pasir) E = 2.sampai dengan 8.qc (untuk lempung)

(2.44) (2.45)

denganqc dalam kg/cm2 Nilai perkiraan modulus elastisitas dapat diperoleh dari pengujian SPT (Standart Penetration Test).Nilai modulus elastis yang dihubungkan dengan nilai SPT, sebagai berikut: E = 6 ( N + 5 ) k/ft2 (untuk pasir berlempung) E = 10 ( N + 15 ) k/ft2 (untuk pasir)

(2.46) (2.47)

Selain itu modulus elastisitas tanah dapat juga di cari dengan pendekatan terhadap jenis dan konsistensi tanah dengan N-SPT , seperti pada tabel berikut:


Tabel 2.6 Korelasi N-SPT Dengan Modulus Elastisitas Pada Tanah Lempung Subsurface Penetration Ɛ50

Poisson’s Shear

condition

Ratio (v)

resistance range

(%)

N

(bpf)

Young’s

strengh Modulus

Shear Modulus

Su

Range Es Range G

(psf)

(psi)

(psi)

Very soft

2

0,020

0,5

250

170-340

60-110

Soft

2-4

0,020

0,5

375

260-520

80-170

Medium

4-8

0,020

0,5

750

520-1040

170-340

Stiff

8-15

0,010

0,45

1500

1040-2080

340-690

Very stiff

15-30

0,005

0,40

3000

2080-4160

6901390

Hard

30

0,004

0,35

4000

2890-5780

9601930

40

0,004

0,35

5000

3470-6940

11502310

60

0,0035 0,30

7000

4860-9720

16203420

80

100

120

0,0035 0,30

0,003

0,003

0,25

0,25

9000

11000

13000

6250-

2080-

12500

4160

7640-

2540-

15270

5090

9020-

3010-

18050

6020

(Sumber: Randolph,1978)


Tabel 2.7 Korelasi N-SPT Dengan Modulus Elastisitas Pada Tanah Pasir Subsu

Penetrati

Friction Pois

Cone

Relatief Young’s

rface

on

Angle

son

penetrat Density

Modulus

condit

Resistan

Ø (deg)

Rati

ion

Range Es Range G

ion

ce range

o (v)

qc=4N

Dr(%)

Shear Modulus

(psi)

(psi)

(N) Very

0-4

28

0,45

0-16

0-15

0-440

0-160

4-10

28-30

0,4

16-40

15-35

440-1100

160-390

30-36

0,35

40-120

35-65

1100-

390-

3300

1200

3300-

1200-

5500

1990

loose Losse

Mediu 10-30 m Dense

30-50

36-41

0,3

120100

Very

50-100

41-45

dense

0,2

200400

65-85

85-100 55001000

19903900

(Sumber: Schmertman,1970) 

Poisson’s Ratio (μ) Rasio poisson sering dianggap berkisar antara 0,2 – 0,4 dalam

pekerjaan – pekerjaan mekanika tanah.Nilai sebesar 0,5 biasanya dipakai untuk tanah jenuh dan nilai 0 sering dipakai untuk tanah kering dan tanah lainnya untuk kemudahan perhitungan.


Tabel 2.8 Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ) Μ

Description Soil Type Soft

0,35 – 0,40

Medium

0,30 – 0,35

Stiff

0,20 – 0,30

Loose

0,15 – 0,25

Medium

0,25 – 0,30

Dense

0,25 – 0,35

Clay

Sand

(Sumber:Das, 1995) 

Berat Isi Tanah Kering ( γdry) Berat isi tanah kering adalah perbandingan antara berat tanah kering

dengan satuan volume tanah.Berat jenis tanah kering dapat diperoleh dari data Soil Test dan Direct Shear.



Berat Isi Tanah Jenuh ( γsat) Berat isi tanah jenuh adalah perbandingan antara berat tanah

jenuh.Dimana ruang porinya terisi penuh dengan air. Gs + e γsat (kg⁄cm3 ) = � � 1+e

(2.48)

(sumber : Braja, 1995) dimana : Gs

:Spesific Gravity

e

:Angka Pori (cm3)


γw

: Berat Isi Air (kg/cm3)

Nilai – nilai dari Gs, e dan γw didapat dari hasil pengujian tanah dengan Triaxial Test dan Soil Test.



Sudut Geser Dalam (Φ) Sudut geser dalam tanah dan kohesi merupakan faktor dari kuat geser

tanah yang menentukan ketahan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada tanah.Deformasi dapat terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Nilai dari sudut geser dalam tanah didapat dari engineering properties tanah, yaitu dengan triaxial test dan direct shear test.



Kohesi (c) Kohesi merupakan gaya tarik menarik antar partikel tanah. Nilai dari

kohesi didapat dari engineering properties, yaitu dengan triaxial test dan direct shear test.



Permeabilitas (k) Berdasarkan persamaan Kozeny – Carman, nilai permeabilitas untuk

setiap layer tanah dapat dicari dengan menggunakan rumus : k=

e3

1+e

(2.49)

Untuk tanah yang berlapis – lapis harus dicari nilai permeabilitas untuk arah vertikal dan horizontal dapat dicari dengan rumus :


kv =

H H H H � 1 �+ � 2 �+⋯+� n � k1

k2

(2.50)

kn

(sumber : Das, 1995) dimana : H : tebal lapisan (cm) ( cm3 )

e

: angka pori

k

: koefisien permeabilitas (cm/detik)

kv : koefisien permeabilitas arah vertikal (cm/detik) kh : koefisien permeabilitas arah horizontal (cm/detik) Nilai koefisien permeabilitas tanah dapat ditentukan berdasarkan jenis tanah tersebut seperti pada Tabel 2.9 berikut ini .


Tabel 2.9 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah Jenis Tanah

K cm/dtk

ft/mnt

Kerikil bersih

1,0 – 100

2.,0 – 200

Pasir kasar

1,0 – 0.01

2,0 – 0,02

Pasir halus

0,01 – 0,001

0,02 – 0,002

0,001 – 0,00001

0,002 – 0,00002

< 0,000001

< 0,000002

Lanau Lempung

(Sumber:Das, 1995)

2.9.4

Faktor Keamanan pada Plaxis Faktor keamanan umumnya didefinisikan sebagai rasio antara beban

runtuh dengan beban kerja.Namun demikian, untuk struktur tanah definisi di atas tanah tidak selalu diaplikasikan.Sebagai contohnya, pada struktur timbunan sebagian besar beban yang bekerja diakibatkan oleh berat sendiri tanah dan peningkatan berat tanah umumnya tidak mengakibatkan keruntuhan. Dengan demikian, definisi yang lebih tepat untuk faktor keamanan adalah : SF =

τ ult τ all

(2.51)

Dimana : SF = Faktor keamanan τult = kuat geser batas (kN/m2)


τall = Kuat geser ijin

(kN/m2)

Rasio dari kekuatan tanah yang tersedia terhadap kekuatan minimum yang

dihitung untuk mencapai keseimbangan adalah faktor keamanan yang secara konvensional digunakan dalam Mekanika Tanah. Dengan menerapkan kondisi standar dari Coulomb, faktor keamanan dapat diperoleh dengan persamaan :

Dimana :

SF =

cult + σn tanΦult call + σn tanΦall

(2.52)

SF = Faktor keamanan σn = Tegangan normal

(kN/m2)

cult = Kohesi yang tersedia

(kN/m2)

call = Kohesi yang diijinkan (kN/m2) Φall = Sudut geser dalam yang diijinkan (º)

Φult = Sudut geser dalam yang tersedia (º)

Prinsip diatas adalah dasar dari metode phi/c reduction yang digunakan dalam Plaxis untuk menghitung faktor keamanan global. Dengan pendekatan ini, parameter tanah c dan Φ direduksi dengan proporsi yang sama. Reduksi parameter kekuatan diatur oleh faktor pengali total∑Msf. Parameter ini akan

ditingkatkan

secara bertahap hingga keruntuhan terjadi. Faktor keamanan kemudian didefinisikan sebagai nilai ∑Msf saat keruntuhan terjadi, hanya jika saat keruntuhan terjadi suatu nilai yang kurang lebih konstan telah diperoleh untuk beberapa langkah pembebanan secara berturut-turut. Adapun penentuan faktor keamanan dalam Plaxis secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan :


ΣMsf =

Dimana :

c ult cr

=

tan Φ ult

(2.53)

tan Φ r

ΣMsf = Faktor keamanan pada Plaxis cult = Kohesi yang tersedia

(kN/m2)

𝑐𝑐𝑟𝑟 = Kohesi tereduksi

(kN/m2)

Φult = Sudut geser dalam tanah yang tersedia (º)

𝛷𝛷𝑟𝑟 = Sudut geser dalam tanah yang tereduksi (º)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents