TINJAUAN PUSTAKA
E. Langkah Analitis, Pengambilan Kesimpulan dan Rekomendasi
2.14. Penurunan Konsolidasi Pondasi Tiang (settlement)
Dalam bidang teknik sipil ada dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan, yaitu :
a. Besarnya penurunan yang akan terjadi. b. 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-contoh bentuk penurunan dapat dilihat pada Gambar 2.36.
Gambar 2.36 Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan
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.
Selain dari kegagalan kuat dukung (bearing capacity failure) tanah, pada setiap proses penggalian selalu dihubungkan dengan perubahan keadaan tegangan didalam tanah. Perubahan tegangan pasti akan disertai dengan perubahan bentuk, pada umumnya hal ini yang menyebabkan penurunan pada pondasi (Hardiyatmo, 1996). Penurunan (settlement) pada pondasi tiang dapat dibedakan menjadi dua yaiutu penurunan pada pondasi tiang tunggal dan penurunan pada pondasi tiang kelompok. Besarnya penurunan bergantung pada karakteristik tanah dan penyebaran tekanan pondasi ke tanah di bawahnya
2.14.1.Konsolidasi Tanah
Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Konsolidasi adalah proses berkurangnya volume atau berkurangnya rongga pori dari tanah jenuh yang berpermeabilitas rendah akibat pembebanan, dimana prosesnya dipengaruhi oleh kecepatan terperasnya air pori keluar dari rongga tanah (Hardiyatmo, H.C, 1994). Proses tersebut berlangsung secara terus menerus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total benar-benar hilang. Jangka waktu terjadinya konsolidasi tergantung pada bagaimana cepatnya tekanan air pori yang berlebih akibat beban yang bekerja dapat dihilangkan. Karena itu koefisien permeabilitas merupakan
faktor penting disamping penentuan berapa jauh jarak air pori yang harus dikeluarkan dari air pori yang ukurannya bertambah kecil untuk dapat meniadakan tekanan yang berlebihan. Kasus yang paling sederhana adalah konsolidasi satu dimensi, dimana kondisi regangan lateral nol mutlak ada.
2.14.2.Konsolidasi 1-D Terzaghi
Prosedur untuk melakukan uji konsolidasi satu dimensi pertama-tama diperkenalkan oleh Terzaghi. Uji tersebut dilakukan di dalam konsolidometer (kadang-kadang disebut sebagai oedometer). Contoh tanah diletakkan dalam cincin logam dengan dua buah batu berpori diletakkan di atas dan di bawah contoh tanah tersebut, ukuran contoh tanah yang digunakan biasanya adalah diameter 2,5 inci (63,5 mm) dan tebal 1 inci (25,4 mm). Pembebanan pada contoh tanah dilakukan dengan cara meletakkan beban pada ujung sebuah balok datar, dan pemampatan contoh tanah diukur dengan menggunakan skala ukur dengan skala micrometer. Contoh tanah selaalu direndam dalam air selama percobaan. Tiap-tiap beban biasanya diberikan selama 24 jam. Setelah itu, beban dinaikkan sampai dua kali lipat dari sebelumnya, dan pengukuran pemampatan diteruskan.
Angka pori pada akhir setiap periode penambahan tekanan (beban) dapat dihitung dari pembacaan arloji pengukur dan begitu pula halnya dengan kadar air (water content) atau berat kering (dry weight) dari contoh tanah pada akhir pengujian.
2.14.3.Nilai Indeks Kompressi (CC)
Adalah nilai parameter suatu tanah Cc dicari dari grafik e-log P berdasarkan hasil percobaan konsolidasi laboratorium. Diperoleh dari pengamatan penurunan setelah konsolidasi 11 % pembacaan 24 jam. Pada keadaan tanah normal nilai Cc adalah kemiringan garis penurunan dari garis konsolidasi tanah teoritis atau sama dengan garis konsolidasi tanah asli. Garis konsolidasi laboratorium agak lebih landau dari garis konsolidasi lapangan, karena dipengaruhi ketidak sempurnaan keaslian sampel diakibatkan kurang baiknya prosedur pengambilan sampel. Dari penelitian ditemukan sifat bahwa garis laboratorium dan garis lapangan berpotongan pada garis e = 0,42 eo. Sifat ini dipergunakan untuk menarik garis konsolidasi lapangan gambar 2.37
Gambar 2.37 Grafik e – log P
1. Gambar grafik e – log P hasil pengamatan pengujian konsolidasi laboratorium.
2. Tarik garis datar e1 = 0,42 eo, memotong garis lab di B.
3. Garis penghubung AB sama dengan garis konsolidasi lapangan.
4. Dihitung nilai Cc sama dengan kemiringan garis AB pada skala semi logaritma.
... (2.46) ambil dua titik sembarang, misalnya titik A dan B.
e1 = eo dan e2 = 0,42 eo P1 = P0 dan P2 = PB
Tabel 2.9 Nilai Cc untuk bermacam-macam jenis tanah
Jenis Tanah Cc
Pasir Padat 0,0005 – 0,01
Pasir tidak padat 0,025 - 0,05
Lempung agak 0,03 - 0,06
Lempung kenyal 0,06 - 0,15
Lempung medium s/d lunak 0,15 - 1,0
Tanah organik 1,0 - 4,5
Batu/cadas 0
Rumus empiris untuk mencari Cc :
Rumus empiris untuk tanah normal, dan hanya digunakan untuk memperkirakan penurunan pondasi secara kasar sebelum pengujian laboratorium.
a. Rumus Terzaghi
Digunakan apabila diketahui batas cair tanah : Cc = 0,009 (WL – 10)
WL = batas cair tanah dalam % b. Rumus Nishida
Cc = 0,54 (eo – 0,35)
eo = angka pori tanah lapangan Cc = 0,0054 (2,6 w – 35)
Rumus Nishida hanya digunakan jika Cc hasil laboratorium dan WL tidak diketahui. Rumus-rumus ini tidak boleh digunakan dalam hal sebaliknya, misalnya jika Cc diketahui tidak boleh digunakan untuk mencari WL atau eo.
2.14.4.Penurunan Pondasi
Penurunan yang diakibatkan oleh lapisan tanah kompresif yang mengalami konsolidasi karena adanya tambahan tekanan efektif perlu ihitung jika dijumpai lapisan kompresibel yang terdapat di bawah pondasi diantara dasar pondasi sampai kedalaman sekitar dua kali lebar pondasi. Tambahan tekanan efektif dihitung berdasarkan teori penyebaran tekanan.
Gambar 2.38 Penurunan tanah sebesar “S”
Untuk tanah dengan luas tampang datar 1 satuan luas, pada waktu terjadi penurunan yang berkurang adalah volume porinya sehingga angka pori berkurang. Karena luas datar A satu satuan luas, maka pada gambar V menjadi H, Vs = hs, dan Vv = hv.
Angka pori mula-mula :
Penurunan sebesar S :
... (2.48) Besarnya penurunan S
= H – H1
= hvo–hv1 ... (2.49)
Tebal tanah mula – mula H= hs + hvo ... (2.50)
Persamaan (2.51) dibagi persamaan (2.52), maka didapat :
... (2.51)
... (2.52) Jika dinyatakan dengan Cc :
Maka;
... (2.53) H = Tebal lapisan tanah kompresif.
Po = Tekanan efektif lapangan mula-mula ditinjau ditengah-tengah lapisan. Cc = Indeks kompresi lapisan tanah kompresif.
ΔP = Tambahan tekanan efektif karena beban pondasi. eo = Angka pori mula-mula.
2.14.5.Penurunan Kelompok Tiang
Pada perhitungan pondasi tiang, kapasitas ijin tiang sering lebih didasarkan pada persyaratan penurunan. Penurunan tiang terutama bergantung pada nilai banding tahanan ujung dengan beban tiang. Jika beban yang didukung pertiang lebih kecil atau sama dengan tahanan ujung tiang, penurunan yang terjadi mungkin sangat kecil. Sebaliknya, bila beban per tiang melebihi tahanan ujung tiang, maka penurunan yang terjadi akan besar.
Jika tiang dipancang ke dalam lapisan pendukung yang relatif keras dan tidak mudah mampat, penurunan yang terjadi adalah akibat pemendekan badan tiangnya sendiri ditambah penurunan tanah yang berada di bawah dasar tiang. Pada keadaan ini, penurunan kelompok tiang akan kurang lebih sama dengan penurunan tiang tunggal.
Problem utama dalam menghitung penurunan kelompok tiang, antara lain : 1. Dalam memprediksi besarnya tegangan di dalam tanah akibat beban tiang
dan sifat-sifat tanah yang berada di ujung tiang.
2. Dalam menentukan besarnya beban yang didukung oleh masing-masing tiang di dalam kelompoknya dan beban aksial yang terjadi di sepanjang tiang-tiang tersebut, untuk menghitung perpendekan tiang.
a. Kelompok tiang dalam tanah lempung
Dari penelitian, Terzaghi dan Peck (1948) melaporkan bahwa di bagian 2/3 panjang tiang bagian atas kadar air tanah lempung tidak berubah oleh akibat beban strukturnya. Sedang di bagian bawahnya, kadar air berubah oleh adanya konsolidasi. Karena itu, dapat dianggap bahwa tanah di bagian 2/3 panjang tiang tersebut sebagai material yang tidak mudah mampat. Dari pengamatan ini, maka penyebaran beban pondasi tiang pada tipe tiang gesek dianggap berawal dari 2/3 bagian panjang.
Dalam menghitung penurunan konsolidasi kelompok tiang dalam tanah lempung, biasanya digunakan data uji tanah di laboratorium. Untuk tiang gesek, dimana beban bangunan didukung sepenuhnya oleh perlawanan gesekan antara dinding tiang dan tanah di sekitarnya, cara yang digunakan biasanya menganggap bahwa kelompok tiang gesek berkelakuan seperti pondasi rakit yang luasnya sama dengan luas kelompok tiang ditambah lebar yang diberikan oleh kemiringan penyebaran beban 1H : 4V. dasar dari pondasi rakit anggapan ini, sama dengan (2/3) D. untuk kelompok tiang di dalam tanah lempung lunak yang berada diatas pasir padat, dasar pondasi rakit anggapan terletak pada (2/3)D, D = panjang tiang yang berada dalam tanah pasir).