BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.12. Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Pondasi Bored Pile 45
Pada kelompok tiang yang dasarnya bertumpu pada lapisan lempung lunak, faktor aman terhadap keruntukhan blok harus diperhitungkan, terutama untuk jarak tiang – tiang yang dekat. Pada tiang yang dipasang pada jarak yang besar, tanah diantara tiang tidak bergerak sama sekali ketika tiang bergerak ke bawah oleh akibat beban, tanah diantara tiang juga ikut bergerak turun. Pada kondisi ini, kelompok tiang dapat dianggap sebagai satu tiang besar dengan dengan lebar yang sama dengan lebar kelompok tiang. Saat tanah yang mendukung beban kelompok tiang ini mengalami keruntuhan, maka model keruntuhan disebut keruntuhan blok.
Jadi, pada keruntuhan blok, tanah yang terletak diantara tiang bergerak kebawah bersama– sama dengan tiangnya. Mekanisme keruntuhan yang demikian dapat terjadi pada tipe – tipe tiang pancang maupun pada bored pile.
Keterangan: --- = Permukaan keruntuhan geser
a.Tiang Tungal b. Kelompok Tiang Gambar II.16 Tipe Keruntuhan dalam Kelompok Tiang
Umumnya model keruntuhan blok terjadi bila rasio jarak tiang dibagi diameter (S/D) sekitar kurang dari 2 (dua). Whiteker (1957) memperlihatkan bahwa keruntuhan blok terjadi pada jarak 1,5 D untuk kelompok tiang yang berjumlah 3 x 3, dan lebih kecil dari 2,25 D untuk tiang yang berjumlah 9 x 9.
Kapasitas ultimit kelompok tiang dengan memperlihatkan faktor efisiensi tiang dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
Qg = Eg . n. Qa (II.9) dimana :
Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan (kg) Eg = Efisiensi kelompok tiang (%)
n = Jumlah tiang dalam kelompok Qa = Beban maksimum tiang tunggal (kg)
Beberapa persamaan efisiensi tiang telah diusulkan untuk menghitung kapasitas kelompok tiang, namun semuanya hanya bersifat pendekatan. Persamaan – persamaan yang diusulkan didasarkan pada susunan tiang, dengan mengabaikan panjang tiang, variasi bentuk tiang yang meruncing, variasi sifat tanah dengan kedalaman dan pengaruh muka air tanah.
Berikut adalah metode-metode dalam perhitungan efisiensi tiang : 1. Metode Conferse-Labare
dimana :
n = Jumlah tiang dalam 1 baris m = Jumlah baris tiang
D = Diameter tiang Maka persamaannya adalah :
Eg= 1 – θ (�− 1)� + (�−1)�
90�� (II.10)
dimana :
Eg = Efisiensi kelompok tiang m = Jumlah baris tiang
n = Jumlah tiang dalam satu baris
θ = Arc tg D/S, dalam derajat
s = Jarak pusat ke pusat tiang (lihat Gambar II.17) d = Diameter tiang
Gambar II.17 Definisi Jarak s dalam Hitungan Efisiensi Tiang 2.Metode Los Angeles
� = 1− �.��.�.���(� −1) + �(� −1) + √2(� −1)(� −1)� (II.11)
keterangan :
η = Efisiensi grup tiang
n = Jumlah tiang dalam 1 baris m = Jumlah baris tiang
D = Diameter tiang
s = Jarak antar tiang (as ke as)
π = phi lingkaran = 22 7
3. Metode Seiler –Keeney
� = �1− �
11� 7(�2−1)� �
�+�−2 �+�−1��+
0,3 �+�(II.12)
keterangan :η = Efisiensi grup tiang
n = Jumlah tiang dalam 1 baris m = Jumlah baris tiang
s = Jarak antar tiang (as ke as)
Selain menggunakan perhitungan menggunakan nilai efisiensi di atas, berdasarkan pengalaman beberapa peneliti juga menyarankan bahwa perilaku grup tiang di atas tanah pasir mengikuti beberapa ketentuan berikut :
1. Untuk tiang pancang dengan jarak antar pile, pusat ke pusat, s > 3d maka besar Qg adalah sebesar ∑ Qa.
2. Sedangkan untuk bored pile dengan jarak antar pile, s ≈ 3d maka besar Qg diambil sebesar 2 3 sampai 3 4 dari ∑ Qa. Beban maksimum : Qi = � �
±
���� ∑�2±
���� ∑�2(II.13)
dimana :Qi = Gaya pada tiang
X = Absis tiang terhadap titik berat kelompok tiang
Y = Ordinat tiang terhadap titik berat kelompok tiang
∑�2&∑�2 = Jumlah kuadrat absis dan ordinat tiang
Metode ini mereduksi daya dukung setiap tiang pada kelompok tiang dengan 1/n untuk setiap tiang yang berdekatan dan tidak memperhitungkan jarak tiang, akan tetapi untuk jarak antar tiang S ≥ 3 maka tiang yang bersebelahan itu diasumsikan
tidak berpengaruh terhadap tiang-tiang yang ditinjau.
Eff tiang = 1−�����ℎ����������ℎ��������������������� (II.14) Total eff tiang = jumlah tiang yang ditinjau x eff tiang (II.15)
Eff tiap tiang = ����� ��� �����
� (II.16)
Jadi daya dukung tiap tiang menurut Feld :
Daya dukung = eff tiang x Pn (II.17) Dimana : Pn = daya dukung tiang tunggal
� = jumlah tiang pancang
II.13. Teori Penurunan(Konsolidasi)
Bila suatu lapisan tanah mengalami pembebanan akibat beban di atasnya, maka tanah di dibawah beban yang bekerja tersebut akan mengalami kenaikan tegangan, ekses dari kenaikan tegangan ini adalah terjadinya penurunan elevasi tanah dasar (settlement). Pembebanan ini mengakibatkan adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel tanah, dan keluarnya air pori dari tanah yang disertai berkurangnya volume tanah. Hal inilah yang mengakibatkan terjadinya penurunan tanah.
Pada umumnya tanah, dalam bidang geoteknik, dibagi menjadi 2 jenis, yaitu tanah berbutir dan tanah kohesif. Pada tanah berbutir (pasir/sand), air pori dapat mengalir keluar struktur tanah dengan mudah, karena tanah berbutir memiliki permeabilitas yang tinggi. Sedangkan pada tanah kohesif (clay), air pori memerlukan waktu yang lama untuk mengalir keluar seluruhnya. Hal ini disebabkan karena tanah kohesif memiliki permeabilitas yang rendah.
Secara umum, penurunan dapat diklasifikasikan menjadi 3 tahap, yaitu :
1. Immediate Settlement (penurunan seketika), diakibatkan dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air, tanpa adanya perubahan kadar air. Umumnya, penurunan ini diturunkan dari teori elastisitas. Immediate settlement ini biasanya terjadi selama proses konstruksi berlangsung. Parameter tanah yang dibutuhkan untuk perhitungan adalah undrained modulus dengan uji coba tanah yang diperlukan seperti SPT, Sondir (dutch cone penetration test), dan Pressuremeter test.
2. Primary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi primer), yaitu penurunan yang disebabkan perubahan volume tanah selama periode keluarnya air pori dari tanah. Pada penurunan ini, tegangan air pori secara kontinyu berpindah ke dalam tegangan efektif sebagai akibat dari keluarnya air pori. Penurunan konsolidasi ini umumnya terjadi pada lapisan tanah kohesif (clay / lempung)
3. Secondary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi sekunder), adalah penurunan setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. Hal ini lebih
disebabkan oleh proses pemampatan akibat penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah.
Dalam hal ini akan dibahas mengenai Penurunan Konsolidasi Primer yang akan dibahas dibawah ini
PrimaryConsolidation – Konsolidasi Primer
Pada tanah lempung jenuh air, penambahan total tegangan akan diteruskan ke air pori
dan butiran tanah. Hal ini berarti penambahan tegangan total (Δσ) akan terbagi ke
tegangan efektif dan tegangan air pori. Dari prinsip tegangan efektif, dapat diambil korelasi :
Δσ = Δσ’ + Δu (II.18)
Dimana :
Δσ’ = penambahan tegangan efektif
Δu = penambahan tegangan air pori
Karena lempung mempunyai daya rembes yang sangat rendah dan air adalah tidak termampatkan (incompressible) dibandingkan butiran tanah, maka pada saat t = 0,
seluruh penambahan tegangan, Δσ, akan dipikul oleh air (Δu = Δσ) pada seluruh
kedalaman lapisan tanah. Penambahan tegangan tersebut tidak dipikul oleh butiran
lempung, air dalam pori mulai tertekan dan akan mengalir keluar. Dengan proses ini, tekanan air pori pada tiap-tiap kedalaman pada lapisan lempung akan berkurang secara perlahan-lahan, dan tegangan yang dipikul oleh butiran tanah keseluruhan
(tegangan efektif / Δσ’) akan bertambah. Jadi pada saat 0 < t < ∞ Δσ = Δσ’+ Δu (Δσ’ > 0 dan Δu < Δσ)
Tetapi, besarnya Δσ’ dan Δu pada setiap kedalaman tidak sama, tergantung pada
jarak minimum yang harus ditempuh air pori untuk mengalir keluar lapisan pasir yang berada di bawah atau di atas lapisan lempung.
Pada saat t = ∞, seluruh kelebihan air pori sudah hilang dari lapisan lempung, jadi Δu = 0. Pada saar ini tegangan total, Δσ, akan dipikul seluruhnya oleh butiran tanah
seluruhnya (tegangan efektif, Δσ’). Jadi Δσ = Δσ’..
Proses terdisipasinya air pori secara perlahan, sebagai akibat pembebanan yang disertai dengan pemindahan kelebihan tegangan air pori ke tegangan efektif, akan menyebabkan terjadinya penurunan yang merupakan fungsi dari waktu (time-dependent settlement) pada lapisan lempung. Suatu tanah di lapangan pada kedalaman tertentu telah mengalami tegangan efektif maksimum akibat beban tanah diatasnya (maximum effective overburden pressure) dalam sejarah geologisnya. Tegangan ini mungkin sama, atau lebih kecil dari tegangan overburden pada saat pengambilan sample.
Berkurangnya tegangan di lapangan tersebut bisa diakibatkan oleh beban hidup. Pada saat diambil, contoh tanah tersebut terlepas dari tegangan overburden yang telah membebani selama ini. Sebagai akibatnya, tanah tersebut akang mengalami pengembangan. Pada saat dilakukan uji konsolidasi pada tanah tersebut, suatu pemampatan yang kecil (perubahan angka pori yang kecil) akan terjadi bila beban total yang diberikan pada saat percobaan adalah lebih kecil dari tegangan efektif overburden maksimum (maximum effective overburden pressure) yang pernah dialami sebelumnya.
Apabila beban total yang dialami pada saar percobaan lebih besar dari maximum effective overburden pressure, maka perubahan angka pori yang terjadi akan lebih besar. Ada 3 definisi dasar yang didasarkan pada riwayat geologis dan sejarah tegangan pada tanah, yaitu :
1. Normally consolidated (Terkonsolidasi secara normal), dimana tegangan efektif overburden saat ini merupakan tegangan maksimum yang pernah dialami oleh tanah selama dia ada.
2. Overconsolidated, dimana tegangan efektif overburden saat ini lebih kecil daripada tegangan yang pernah dialami oleh tanag tersebut. Tegangan efektif overburden maksimum yang pernah dialami sebelumnya dinamakan tegangan prakonsolidasi. (preconsolidation pressure / PC).
3. Underconsolidated, dimana tegangan efektif overburden saat ini belum mencapai maksimum, sehingga peristiwa konsolidasi masih berlangsung pada saat sample tanah diambil.
Ada 2 hal penting yang perlu diperhatikan dalam penurunan konsolidasi ini, yaitu:
1. Besarnya penurunan yang terjadi. 2. Kecepatan penurunan terjadi.