UJI SONDIR INTERPRESTASI DAN APLIKASINYA UNTUK PERANCANGAN PONDASI

UJI SONDIR (INTERPRESTASI DAN APLIKASINYA UNTUK PERANCANGAN PONDASI) Sondir adalah alat berbentuk silindris dengan ujungnya berupa konus. Dalam uji sondir, alat ini ditekan ke dalam tanah dan kemudian perlawanan tanah terhadap ujung sondir (tahanan ujung) dan gesekan pada silimut silinder diukur. Alat ini telah lama di Indonesia dan telah digunakan hampir pada setiap penyelidikan tanah pada pekerjaan teknik sipil karena relatif mudah pemakaiannya, cepat dan amat ekonomis. Sesungguhnya alat uji sondir ini merupakan representase atau model dari pondasi tiang dalam skala kecil. 1

2

SEJARAH UJI SONDIR Teknik pendugan lokasi atau kedalaman tanah keras dengan suatu batang telah lama dipraktekan sejak zaman dulu. Versi mula-mula dari teknik pendugaan ini telah dikembangkan di Swedia pada tahun 1917 oleh Swedish State Railways dan kemudian oleh Danish Railways tahun 1927. Karena kondisi tanah lembek dan banyaknya penggunaan pondasi tiang, pada tahun 1934 orang Belanda memperkenalkan alat sondir sebagaimana yang kita kenal sekarang (Barentseen, 1936). Metode ini kemudian dikenal dengan berbagai nama seperti: Static Penetration Test atau Quassi Static Penetration Test, Duch Cone Test dan secara singkat 3 disebut sounding saja yang berarti pendugaan.

MANFAAT UJI SONDIR Uji sondir saat ini merupakan salah satu uji lapangan yang telah diterima oleh para praktisi san pakar geoteknik. Uji sondir ini telah menunjukkan manfaat untuk pendugaan profil atau pelapisan (stratifikasi) tanah terhadap kedalaman karena jenis perilaku tanah telah dapat diindentifikasi dari kombinasi hasil pembacaan tahanan ujung dan gesekan Untuk memperoleh pondasi yang kuat dengan biaya wajar dan masih dalam batas ekonomis, harus terlebih dahulu mengetahui kondisi tanah dasar bangunan dimana bangunan akan dibangun 4

KELEBIHAN DAN KEKURANGANSONDIR Kelebihan: 1. Cukup ekonomis dan cepat 2. Dapat dilakukan ulang dengan hasil yang relatif hampir sama 3. Korelasi empiris yang terbukti semakin handal 4. Perkembangan yang semakin meningkat khususnya dengan adanya penambahan sensor pada sondir listrik seperti batu pori dapat mengukur respon tekanan air pori pada saat penetrasi dan stress cell dibagian selimutnya untuk mengukur tekanan lateral tanah. 5. Kebutuhan untuk pengujian di lapangan (in- situ test) dimana sampel tanah tidak di ambil (tanah lembek dan pasir) serta kesulitan menguji sample tanah di sekitar pantai dengan kualitas yang baik. Kekurangannya: 1. Tidak didapat sample tanah 2. Kedalaman pentrasi terbatas 3. Tidak dapat menembus kerikil atau lapis pasir yang padat. 5

PENGGUNAAN UJI SONDIR DEWASA INI: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Menentukan profil tanah dan mengidentifikasi perilakunya. Merupakan pelengkap bagi informasi dari pengeboran tanah. Mengevaluasi karakteristik atau parameter tanah (indirect) Menentukan daya dukung pondasi (direct) Menentukan penurunan pondasi Mengevaluasi pemadatan tanah Mengevaluasi potensial pencairan tanah pasiran (liquefaction) 6

7

PENGGUNAAN SONDIR UNTUK BERBAGAI KEPERLUAN DI JEPANG (SUMBER: MUROMCHI, 1981) Menurut Muromachi (1981), di Jepang aplikasi sondir dibedakan atas 8 kategori dengan penggunaan terbesar adalah untuk melakukan korelasi dengan kuat geser tanah dan penentuan profil tanah terhadap kedalaman. Prosentase aplikasi sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Membandingkan qc dengan qu Mengukur kuat geser tanah lembek Menentukan propfil kuat geser tanah lembek Mengevaluasi hasil pemadatan tanah Mengevaluasi hasil perbaikan tanah Membandingkan qc dan N-SPT untuk desain Menentukan kedalaman pemancangan tiang 25% Mengevaluasi kemampuan tanah untuk lalu-lintas 51% 48% 46% 37% 34% 25% 8

ALAT SONDIR Penetrometer yang di Indonesia dipakai secara luas hanyalah Alat sondir (Dutch Penetrometer, juga disebut Dutch deep sounding aparatus), yaitu suatu alat statis yang berasal dari Negeri Belanda. Dengan alat ini ujungnya ditekan secara langsung ke dalam tanah sehingga lubang bor tidak diperlukan. Ujung tersebut yang berbentuk konis (krucut) dihubungkan pada suatu rangkaian stang-dalam, dan casing luar (juga disebut pipa sondir) ditekan ke dalam tanah dengan pertolongan suatu rangka dan dongkrak yang dijangkarkan pada permukaan tanah. Ada dua macam ujung penetrometer yang biasa dipakai yaitu ”standard type” (mantel konis) dan ”fiction type” atau ”adhesion jacket type (bikonis). 9

ALAT SETENGAH-BERAT (MEDIUM WEIGHT) & ALAT YANG BERAT (HEAVY WEIGHT DEVICE). 10

KONIS & BIKONIS Mula-mula dari konus sederhana. Sondir standar memiliki luas penampang ujung konus sebesar 10 cm 2 dan potongan melintang konus dengan sudut puncak 60 derajat tanpa selimut. Suatu selubung untuk mengukur gesekan selimut kemudian dikembangkan oleh Prof. Begemann di Indonesia pada tahun 1953 Berikutnya, Begemann menambahkan selimut di belakang konus tsb. Umumnya luas selimut tsb, adalah 150 cm 2. Perancangan alat mantle cone atau selubung/selimut tsb sondir ini dirancang untuk menghindarkan masuknya partikel tanah ke dalam ruang antara konus dan batang penekan (Vermeiden, 1948). 11

MANOMETER Pada Second European Symposium on Penetration Testing di Amterdam tahun 1982 dan First International Symposium on Penetration Testing di Florida tahun 1988, disepakati konfigurasi alat seperti apa yang telah dijelaskan. Disamping itu, penetrasi dilakukan dengan kecepatan tidak lebih dari 2 cm/detik. Penetrasi ujung konus dilakukan mendahului selimutnya, gaya pada konus di ukur, kemudian baru penetrasi ujung dan selimut dilakukan bersama-sama sehingga tercatat perlawanan total. Selisih antara pengukuran perlawanan kedua dan pertama adalah gaya yang bekerja pada selimut sondir. 12

ALAT SONDIR COCOK DIPERGUNAKAN DI INDONESIA Alat sondir ini sangat cocok untuk keadaan di Indonesia, karena disini terdapat banyak lapisan lempung yang dalam dengan kekuatan yang rendah sehingga tidak sulit ditembus alat ini. Sebaiknya dapat dimengerti dengan jelas bahwa nilai konis yang diperoleh dengan alat sondir ini ’tidak dapat disamakan’ dengan daya dukung tanah yang bersangkutan, Nilai konis merupakan suatu angka empiris, yang mungkin dapat dihubungkan secara empiris dengan sifat-sifat lain dari pada tanah tersebut. Misalnya nilai sondir pada lapisan pasir dapat dipakai sebagai petunjuk mengenai kepadatan relatif (relative density) pasir tersebut. 13

BACAAN & DATA SONDIR Dengan alat sondir mungkin untuk mencapai kedalaman 30 meter atau lebih, bila tanah yang diselidiki benar-benar lunak. Ada dua macam kerangka yang dipakai untuk menekan stang-stang ke bawah, yaitu alat yang setengah-berat (medium weight) dan alat yang berat (heavy weight device). Alat yang setengah berat dapat dipakai untuk mengukur nilai konis sampai 150 kg/cm 2. Alat yang berat dapat mengukur besaran sampai 400 kg/cm 2. Hasil-hasil penyelidikan ini biasanya dinyatakan secara grafis dalam bentuk laporan. 14

CARA KERJA ALAT SONDIR dilakukan dengan menekan hanya pada stang-dalam, yang segera akan menekan konis tersebut ke bawah. Seluruh tabung luar tinggal diam. Gaya yang dibutuhkan untuk menekan kerucut tersebut ke bawah diukur dengan suatu alat pengukur (gauge) yang ditempatkan pada kerangka dongkrak dipermukaan tanah. Setelah pengukuran dilakukan, konis, stang-dalam dan casing luar dimajukan sampai ke titik (kedalaman) dimana pengukuran berikutnya dilakukan dengan hanya menekan casing-luar-nya saja. Hal ini secara otomatis akan mengembalikan konis tersebut pada posisi yang siap untuk pengukuran berikutnya, pembacaan dilakukan setiap 20 15

hg Dg Dc 16

Dg Dc. . . Diameter Bikonus Dg. . . Diameter selimut geser Hg. . . Tinggi selimut geser Perhitungan: 1. Luas potongan melintang, Ac = 1/4 Dc 2 2. Gaya geser bekerja (P)=Ac(JH-qc) =Ac(kolom 3 -kolom 2) =Ac(kolom 4) 3. Luas selimut geser Ag = . Dg. Hg 4. Hambatan Pelekat = 20. P/Ag =5. Dc. (JH-qc)/hg. 20. . faktor pembacaan (pembacaan penurunan 20 cm) hg Dc • HL= 5 D (kolom 4)/hg 17

• D=Dc=Dg=3, 56 cm • Hg=13, 3 cm • Kolom (4) = 6 • HL= 5 (3, 56) (6)/(13, 3)=8, 030 • HS= P/Ag = D/4 hg * (4) = 3, 56 (6) /4 (13, 3)=0, 402 18

• Hs 19

FR=LF/qc * 100 =Hs 20

GRAFIK SONDIR • PR (tugas mandiri /tambahan) • Dikumpul pada pertemuan berikutnya • Diminta 1. Ukur diameter konus & selimut dengan menggunakan jangka sorong 2. Hitung besarnya HL & HS 3. Buat tabel sondir 4. Lengkapi dengan dukumentasi • Besaran penting yang diukur pada uji sondir adalah Perlawanan ujung yang diambil sebagai gaya penetrasi per satuan luas penampang ujung sondir (qc) • Pada tanah pasir, tahanan ujung jauh lebih besar daripada tanah berbutir halus. • Terutama pasir padat, sondir ringan umumnya tidak dapat menembus lapisan ini (sering menjadi keterbatasan sondir ringan) (uji sondir P. Paulus P. Rahardjo, Ph. D. ) 21

TAHANAN UJUNG (QC) Besaran penting yg diukur pada uji sondir adalah perlawanan ujung yg diambil sebagai gaya penetrasi per satuan luas penampang ujung sondir (qc). Besarnya gaya ini seringkali menunjukkan identifikasi dari jenis tanah dan konsistensinya. Pada tanah pasiran, tahanan ujung jauh lebih besar daripada tanah butiran halus. Terutama pada pasir padat, sondir ringan umumnya tidak dapat menembus lapisan ini, oleh sebab itu sering terjadi keterbatasan sondir ringan karena dengan berhentinya penetrasi pada lapisan pasir padat, ada kemungkinan lapisan tanah pendukung sebetulnya belum dicapai. 22

• tanah sangat lepas berat isinya 1, 12 s/d 1, 60 ton/m 3; 23

Hasil Sondir (kg/cm 2) Klasifikasi • Buku Teknik Sipil: hal. 132 qc fs 6 0, 15 - 0, 40 Humus, lempung sangat lunak 6 - 10 0, 20 Pasir kelanauan lepas, pasir sangat lepas 0, 20 – 0, 60 Lempung lembek, lempung kelanauan lembek 0, 10 Kerikil lepas 0, 10 – 0, 40 Pasir lepas 0, 40 – 0, 80 Lempung atau lempung kelanauan 0, 80 – 2, 0 Lempung agak kenyal 1, 50 Pasir kelanauan, pasir agak padat 1, 00 – 3, 00 Lempung atau lempung kelanauan kenyal 1, 00 Kerikil kepasiran lepas 1, 00 – 3, 00 Pasir padat, pasir kelanauan atau lempung padat 24 dan kerikil kelanauan 10 - 30 30 - 60 60 - 150

Hubungan antara harga-harga N (SPT) dengan nilai pentrasi konus sondir (qc=PK) Jenis Tanah 1. Lumpur, pasir lumpur, lumpur sedikit kohesif dan campuran 2. Pasir hakus sampai sedang dan sedikit lumpur kepasiran, bersih 3. Pasir kasar dan pasir dengan krikil kecil 4. Krikil berpasir dan krikil qc/N 2, 0 3, 5 5, 0 6, 0 Djatmiko Soedarmo hal. 333 Note: semakin jelek/halus suatu tanah, maka semakin dekat nilai qc dengan nilai N spt 25

Correlation between cone base resistance, qc and Standard Pentration, N Soil 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Sandy silt Fine sand silty fine sand Fine to medium sand Sand with some gravel Medium and coarse sand Fine to medium sand Gravelly sand Sandy gravel qc/N 2. 5 4. 0 4. 8 8. 0 10. 0 8 -18 12 -16 • F. D. C. HENRY, The Design And Construction Of Engineering Foundations, second edition. 26

GESEKAN SELIMUT (FS) Pengukuran gesekan selimut (fs) mula-mula diperkenalkan oleh Begemann (1953, 1965). Nilai fs ini ternyata memberikan keuntungan yang amat besar bagi interprestasi hasil uji sondir, khususnya untuk klasifikasi tanah. Disamping memberikan data yang dapat dipergunakan untuk desain pondasi tiang, rasio geseskan yang tak berdimensi dari fs dan tahanan ujung qc yang kemudian dikenal dengan nama rasio geeskan (friction ratio = Rf) dapat digunakan untuk membedakan tanah butir halus daripada tanah butir kasar. 27

KLASIFIKASI TANAH: BERDASARKAN PERBEDAAN RASIO GESEK, RF, PADA BERBAGAI JENIS TANAH, BEGEMANN SECARA SEDERHANA MELAKUKAN KLASIFIKASI TANAH DENGAN MEMPERHATIKAN BESARNYA TAHANAN UJUNG (QC) 28

29

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI INTERPRESTASI HASIL UJI SONDIR (DENGAN ASUMSI BAHWA PELAKSANAAN UJI SONDIR BEBAS DARI KETERGANTUNGAN PADA OPERATOR, DAN TIDAK DISESATKAN OLEH AKURASI ALAT, MAKA INTERPRESTASI SONDIR PERLU MEMPERHATIKAN ASPEK-ASPEK SBB: Konfigurasi Alat Sondir Bentuk ujung sondir memberikan pengaruh yang amat besar terhadap perlawanan ujung sondir standar mempunyai sudut puncak konus sebesar 60 derajat dan mempunyai luas proyeksi 10 cm 2. Sondir dengan ujung yang lebih lancip kan memberikan perlawanan konus yang kecil. Ukuran sondir juga dapat mempengaruhi tahanan ujung khususnya pada tanah butiran (pasir), sedangkan pada tanah butiran halus, efek skala dari ukuran sondir menurut penelitian Rahardjo (1990) tidak banyak mempengaruhi. 30

• Friction Ratio = Rf, dapat digunakan untuk membedakan tanah butir halus daripada tanah butir kasar. Menurut pakar sondir, tanah butir kasar ternyata mempunyai nilai rasio gesekan Rf yang kecil (umumnya kecil dari 2%), sedangkan pada tanah butir halus (lanau dan lempung) nilai Rf lebih tinggi. • Kenyataan di atas dimanfaatkan oleh para ahli untuk melakukan klasifikasi jenis tanah berdasarkan kombinasi nilai tahanan ujung qc, dan Rf 31

APLIKASI UJI SONDIR UNTUK EVALUASI KEPADATAN TANAH DAN CBR • Karena ukurannya yang relatif besar, sondir standar kurang cocok untuk mengevaluasi hasil pemadatan tanah di permukaan (setebal 30 -40 cm) dan penggunaannya baru bisa setelah beberapa lapis pemadatan yaitu pada kedalaman lebih dari 30 cm. • Raharjo et al. (1995) menggunakan sondir mini untuk melaksanakan pengontrolan hasil pemadatan tanah di lapangan (deep compaction). • Untuk mendapatkan nilai CBR in-situ, uji sondir dapat digunakan berdasarkan korelasi empirik yang juga dapat dilakukan terlebih dahulu di laboratorium. Data-data penunjang begitu banyak, tetapi Schmertmann mendapatkan korealsi untuk tanah pasir sbb: • CBR = 1/3 qc • Sedangkan Rahardjo memperoleh korelasi CBR dari tanah lempung yang dipadatkan sbb: • CBR = ½ qc 34

35

APLIKASI HASIL UJI SONDIR UNTUK PONDASI DANGKAL • Daya dukung pada tana pasir: • Daya dukung pondasi dangkal umumnya diperoleh dengan persamaan klasik dari Terzaghi sebagai berikut: • qult = c. Nc + q. Nq + ½ ɤ. B. Nɤ • Berdasarkan persamaan umum di atas, beberapa peneliti mengusulkan daya dukung pada tanah pasir sebagai berikut: • Metode Muhs dan Weiss (1971): • Untuk tanah pasir maka suku pertama dapat diabaikan dan Muhs & Weiss (1971) memberikan hubungan antara tanahan ujung rata-rata sondir (pada kedalaman 0 -1. 5 B dari dasar pondasi dengan faktor daya dukung: qc = 0, 8 Nq = 0, 8 Nɤ Dari hubungan di atas dapat ditentukan daya dukung tanah. 36

37

APLIKASI HASIL UJI SONDIR UNTUK PONDASI DALAM PERHITUNGAN DAYA DUKUNG PONDASI TIANG DENGAN UJI SONDIR • Perhitungan daya dukung tiang aksial pondasi tiang berdasarkan data uji sondir sering disebut ekstrapolasi dengan dan atau tanpa koreksi. • Hal ini adalah karena komponen-komponen yang terukur dari uji sondir (tahanan ujung dan gesekan silimut) merupakan representase dari komponen -komponen daya dukung tiang. • Perbedaan utama antara alat sondir dan pondasi tiang terletak pada ukurannya, bentuk ujung, sifat permukaan dan mekanis keruntuhannya. Analisis yang dikemukakan disini berlaku untuk tiang pancang. • Metode Langsung (Direct Cone) • Metode ini diantaranya dikemukakan oleh Meyerhof (1956) yang menyatakan bahwa tahanan ujung tiang mendekati tahanan ujung sondir dengan rentang 2/3 qc hingga 1, 5 qc dan Meyerhof menganjurkan untuk keperluan praktis agar digunakan qp = qc • Selanjutnya tahanan selimut pada tiang dapat diambil langsung dari gesekan total (jumlah hambatan pelekat = JHP) dikalikan dengan keliling tiang, sehingga formula untuk metode langsung ini dapat ditulis: • Pu = qc. Ap + JHP. Kll Ap= luas tampang tiang JHP=jumlah hambatan pelekat • Di adaptasi di Indonesia kll=keliling tiang 38 • Dengan keamanan 3 & 5

39

40

41

UNIVERSITAS ISLAM RIAU PEKANBARU Laporan Hasil Penelitian No. Kontrak: 041/KONTRAK/LP-UIR/2004 SEMINAR HASIL PENELITIAN Peta Stratigrafi Tanah Pekanbaru Berdasarkan Data Sondir (The Soil Stratigraphic Map of Pekanbaru Based on The Cone Penetrometer Test Data) Di Auditorium Lt. III Fakultas Hukum Universitas Islam Riau Tgl. 20 September 2006 Oleh: Anas Puri, ST, MT. Ir. Rony Ardiansyah, MT. Tahun 2006 42

LAPORAN HASIL PENELITIAN NO. KONTRAK: 041/KONTRAK/LPUIR/2004 • Peta Stratigrafi Tanah Pekanbaru • Berdasarkan Data Sondir • (The Soil Stratigraphic Map of Pekanbaru Based on • The Cone Penetrometer Test Data) 43

TUJUAN PENELITIAN • membuat peta tentang kedalaman tanah keras dan formasi lapisan tanah di kota Pekanbaru, berdasarkan atas data sondir dari lokasi yang telah dibangun; • memberikan informasi tentang jenis fondasi yang telah digunakan beserta kondisi tanahnya berdasarkan data sondir; • membandingkan jenis fondasi yang telah diterapkan terhadap pemilihan fondasi berdasarkan teoritis dan empiris. 44

PEMILIHAN JENIS PONDASI • Pemilihan jenis pondasi didasarkan pada persyaraatan teknis yang harus dipenuhi, yakni; Ekonomis, Aman dan praktis. Penelitian ini menggunakan 3 (tiga) jenis pondasi yang paling sering digunakan. Hasil pengamatan khususnya di Kota besar Pekanbaru menunjukkan, urutan pondasi jenis pondasi dari yang paling murah berturut-turut, yakni; Ponadsi Dangkal, Pondasi Sumuran, dan yang paling mahal adalah Pondasi tiang Pancang. 45

ASUMSI PEMILIHAN • • Pemilihan jenis pondasi dianalisis dari 91 lokasi sondir, diatas lahan seluas 22. 113 Ha di pusat kota Pekanbaru. Pemilihan jenis pondasi manapun (baiki pondasi dangkal, sumuran, atau tiang) harus bisa menggambarkan kekuatan daya dukung yang sama. Lokasi yang memungkinkan untuk pondasi dangkal adalah lokasi tanah permukaan yang cukup keras, dan diberi warna kuning. Lokasi yang memungkinkan untuk pondasi Sumuran diberi warna hijau, sebagian lokasi ini bisa juga menggunakan pondasi tiang tetapi tentu tidak ekonomis. Lokasi warna merah menunjukkan lokasi yang mau tak mau harus mempergunakan pondasi tiang, karena tanah dasar pendukung terdapat jauh kedalam dari permukaan tanah (top soil). Hasil penelitian menunjukkan areal yang memungkinkan untuk pondasi dangkal adalah seluas 4. 863 Ha (sekitar 21, 99%). Daerah yang memungkinkan untuk menggunakan pondasi sumuran adalah seluas 5. 272 Ha (sekitar 23, 18%). 46

KLASIFIKASI LOKASI DAYA DUKUNG TANAH 47

KLASIFIKASI LOKASI UNTUK JENIS PONDASI 48

• Hasil penelitian Peta Jenis Pondasi & Daya Dukung di Kota Pekanbaru berdasarkan data sondir 49

LETAK KEDALAMAN TANAH KERAS QC > 150 KG/CM 2 50

• Hasil penelitian Peta Jenis Pondasi & Daya Dukung di Kota Pekanbaru berdasarkan data sondir 51

PETA JENIS PONDASI PEKANBARU 52