Jenis-jenis tanah tertentu sangat mudah sekali terganggu oleh pengaruh pengambilan contoh didalam tanah. Unuk menanggulanginya sering dilakukan beberapa pengujian-pengujian tersebut antara lain :
o Uji penetrasi standart atau uji SPT (standart penetration test) o Uji penetrasi kerucut statis (static penetration test)
o Uji beban plat (plate load test)
o Uji geser kipas atau geser baling-baling (vane shear test)
Pengujian dilapangan sangat berguna untuk mengetahui karakter tanah dalam mendukung beban fondasi dengan tidak dipengaruhi oleh kerusakan Contoh : tanah akibat operasi pengeboran dan penanganan, contoh. Khususnya berguna untuk menyelidiki tanah lempung sensitive, lanau dan tanah pasir tidak padat.
Perlu diperhatikan bahwa hasil-hasil uji geser kipas dan uji penetrasi , hanya memberikan informasi kuat geser (kekuatan) tanah saja, oleh karena itu pengujian-pungujian tersebut seharusnya tidak digunakan sebagai pengganti pengeboran, namun hanya sebagai pelengkap data hasil penyelidikan. Suatu yang tidak dapat diidentifikasikan oleh pengujian tersebut adalah mengenai
93
jenis tanah yang ditembusnya secara pasti, atau perbedaan jenis tanahnya. Sebagai contoh, pengujian tidak dapat memberikan informasi mengenai tanah yang diuji apakah tanah organic atau lempung lunak, atau tanah berupa pasir tak padat atau lempung kaku, karena yang diketahui hanya tahanan penetrasi atau kuat gesernya saja. Demikian pula, hasil-hasil pengujian tidak dapat memberikan informasi mengenai kondisi air tanah. Untuk itu, kekurangan-kekurangan data dapat dilengkapi dengan mengadakan pengeboran tanah.
a.Uji Penetrasi Standar (SPT)
Uji penetrasi standar dilakukan karena sulitnya memperoleh contoh tanah tak terganggu pada tanah granuler. Pada pengujian ini, sifat-sifat tanah ditentukan dari pengukuran kerapatan relative secara langsung dilapangan. Pengujian untuk mengetahui nilai kerapaatan relative yang sering digunakan adalah Uji Penetrasi Standar atau disebut Uji SPT (Standar Penetration Test). Uji SPT dilakukan dengan cara sebagai berikut:
Sewaktu melakukan pengeboran inti, jika kedalaman pengeboran telah mencapai lapisan tanah yang akan diuji, mata bor dilepas dan diganti dengan alat yang disebut tabung belah standar (Standar Split barrel sampler) (Gambar 2.11a). Setelah tabung ini dipasang, bersama-sama dengan pipa bor, alat diturunkan sampai ujungnya menumpu lapisan tanah dasar, dan kemudian dipukul dari atas. Pukulan diberikan oleh alat pemukul yang beratnya 63,5 kg (140 pon), yang ditarik naik turun denagn tinggi jatuh 76,2 cm (30”) (Gambar 2.11c).
Nilai SPT diperoleh dengan cara sebagai berikut:
Tahapan pertama, tabung belah standar dipukul sedalam 15 cm (6”). Kemudian dilanjutkan pemukulan tahap kedua sedalam 30,48 (12”). Jumlah pukulan tahap kedua ini, yaitu jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk penetrasi tabung belah standar sedalam 30,48 cm, didevinisikan sebagai nilai-N. Pengujian yang lebih baik dilakukan dengan menghitung pukulan pada tiap-tiap penembusan sedalam 7,62 cm (3 inci) atau setiap 15 cm (6 inci). Dengan cara ini, kedalaman sembarang jenis tanahdidasar lubang bor dapat ditaksir, dan elevasi dimana gangguan terjadi dalam usaha menembus lapisan yang keras seperti batu, dapat dicatat.
Pada kasus-kasus umum, uji SPT dilakukan setiap penetrasi bor 1,5 – 2 m atau paling sedikit pada tiap-tiap pergantian jenis lapisan tanah disepanjang kedalaman lubang bornya. Untuk fondasi dangkal interval pengujian dapat lebih rapat lagi.
Untuk tanah berbatu, palmer dan stuart (1957) memodifikasi tabung belah standar yang terbuka menjadi tertutup dan meruncing 30º pada ujungnya (Gambar 2.22b). pengamatan telah menunjukan bahwa pada umumnya nilai N yang diperoleh oleh kedua tipe alat ini mendekati sama, untuk jenis tanah dan kerapatan relative tanah yang sama.
Pada perancangan fondasi, nilai N dapat dipakai sebagai indikasi kemungkinan model keruntuhan fondasi yang akan terjadi (Terzaghi dan Peck, 1948). Kondisi
94
keruntuhan geser local (Local shear failure) dapat dianggap mterjadi, bila N < 5, dan keruntuhan geser umum (general shear failure) terjadi pada nilai N >30. Untuk nilai N antara 5 dan 30, interpolasi linier dari koefisien kapasitas dulung tanah Na, Nq dan Ny dapat dilakukan. Bila nilai-nilai kerapatan relative (Dr) diketahui, nilai N dapat didekati dengan persamaan (meyerhof, 1957).
N = 1,7 D r² (14,2po´ + 10) Dengan:
Dr = Kerapatan relative
po ’ = tekanan vertical akibat beban tanah efektif pada kedalaman tanah yang ditijau, atau tekanan overburden efektif.
95
Hubungan nilai N dengan kerapatan relative (Dr) yang diusulkan oleh Terzaghi dan Peck (1948), untuk tanah pasir, disajikan dalam Tabel 2.1
Nilai N Kerapatan relative (Dr) <4
4-10 10-30 30-50 >50
Sangat tidak padat Tidak padat Kepadatan sedang
Padat Sangat padat
Untuk tanah lempung jenuh, Terzaghidan Peck (1948) memberikan hubungan N secara kasar dengan kuat tekan-bebas, seperti yang diperlihatkan dalam Tabel 2.2. kuat tekan-bebas (qu) diperoleh dari uji tekan-bebas, Cu= 0,5qu dan simbul . akan tetapi, penggunaan hubungan nilai N dan kuat geser tanah lempung jenuh pada Tabel 2.2tersebut tidak direkomendasikan. Peck, dkk. (1953) menyatkan bahwa nilai N hasil uji SPT untuk tanah lempung hanyalah sebagai pendekatan kasar, sedang pada tanah pasir, nilai N hasil uji SPT dapat di percaya. Untuk menentukan kuat geser tanah lempung jenuh, lebih baik jika nilainya di peroleh dari uji geser kipas (vane shear test) di lapangan atau dari pengujian contoh tanah tak terganggu di laboraturium.
Untuk menentukan kapasitas dukung izin dari hasil uji SPT, diperlukan estimasi kasar nilai lebar fondasi (B) dari fondasi terbesar pada bangunan. Untuk fondasi dangkal, uji SPT dilakukan pada interval 2,5 ft (76 cm) dibawah dasar fondasi, dimulai dari kedalaman dasar fondasi (Df) sampai kedalaman Df + B (Terzaghi dan Peck, 1948). Nilai N rata-rata sepanjang kedalaman ini akan berfungsi sebagai gambaran kasar dari kerpatan relative pasir ang berada di bawah dasar fondasi, yang masih mempengaruhi besar penurunan. Jika uji SPT dilakukan pada beberapa lubang pada lokasi yang berlainan, nilai N rata-rata terkecil digunakan dalam mamperkirakan nilai kapasitas dukung tanahnya (Terzaghi dan Peck, 1948).
Table 2.2 Hubungan nilai N, konsistensi dan kuat tekan bebas (qu) untuk tanah lempung jenuh (Terzaghi dan Peck, 1948)
Nilai N Konsistensi Kuat tekan bebas (qu)
96 < 2 2 - 4 4 - 8 8 - 15 15 - 30 > 15 Sangat lunak Lunak Sedang Kaku Sangat Kaku Keras < 25 25 – 50 50 – 100 100 – 200 200 – 400 > 400
b. Uji Penetrasi Kerucut Statis
Uji penetrasi kerucut statis atau uji sondir banyak digunakan diindonesia, di samping uji SPT. Pengujian ini sangat berguna untuk memperoleh nilai variasi kepadatan tanah pasir yang tidak padat. Pada tanah pasir yang padat dan tanah – tanah berkerikil dan berbatu, penggunaan alat sondir menjadi tidak efektif, karena mengalami kesulitan dalam menembus tanah. Nilai –nilai tahanan kerucut statis atau tahanan konus (q˛) yang diperoleh dari pengujian, dapat dikorelasikan secara langsung dengan kapasitas dukung tanah dan penurunan pada fondasi – fondasi dangkal dan fondasi tiang.
Ujung alat ini terdiri dari kerusut baja yang mempunyai sudut kemiringan 60°dan berdiameter 35,7 mm atau mempunyai luas tampang 1000 mm²bentukstematis dan cara kerja alat ini dapat dilihat pada Gambar 2.12 a. Salah atu macam alat sondir dibuat sedemikian rupa sehingga dapat mengukur tahanan ujung dan tahanan gesek dari selimut silinder mata sondirnya.
Cara pengguanaan alat ini, adalah dengan menekan pipa penekanan dan mata sondir secara terpisah, melalui alata penekanan mekanis atau dengan tangan yang memberikan gerakan kebawah. Kecepatan penekanan kira – kira 10 mm/detik. Pembacaan tahanan kerucut statis atau tahan konus dilakukan dengan melihat arloji pengukur. Nilai q˛ adalah besarnya tahanan kerucut dibagi dengan luas penampangnya. Pembacaan arloji pengukur, dilakukan pada tiap – tiap penetrasi sedalam 20 cm. Tahanan ujung serta tahanan gesek selimut alat sondir dicatat. Dari sini diperoleh grafik tahanan kerucut statis atau tahanan konus yang menyajikan nialai ke duanya ( Gambar 2.12 b).
97
Karena uji kerucut statis ( sondir) tidak mengeluarkan tanah saat pengujian berlangsung, maka jenis tanah tidak diketahui dengan pasti. Robertson dan Campanella (1983) mengusulkan hubungtan tanah konus (q˛) dengan rasio gesekan Rf, untuk mengklasifikasikan tanah secara pendekatan, seperti yang ditunjukan dalam Gambar 2.12 b dan 2. 13. pada Gambar tersebut Rf adalah rasio gesekan ( Fricition ratio ) yang merupakan perbandingan antara gesekan selimut local, fs ( gaya gesek yang bekerja pada selimut konus dibagi dengan luas selimutnya atau disebut gesek satuan ) dengan tahanan konus q˛ atau rasio gesekan dinyatakan oleh persamaan:
98
c. Uji Beban Pelat
Uji beban pelat (plate lood test ) sangat cocok untuk penyediaan tanah timbunan atau tanah yang mengan dung banyak kerikil atau batuan, dimana uji-uji lapanga yang sulit dilaksanakan.
Pelat beban berupa pelat besi berbentuk lingkaran atau bujursangkar dengan diameter yang bervariasi dari 30 cm atau lebih besa lagi. Dimensi pelat tergantung dar ketelitian hasil pengujian yang dikehendaki. Pada prinsipnya, bila ukuran pelat menedekati atau sama dengan lebar pondasi sebenarnya, maka semakin teliti hasil yang diperoleh. Pelat diletakan pada dasar pondasi rencana dengna lebar lubang paling sedikit 4 kali lebar pelat yang digunakan ( Gambar 2.14). Pengamatan besar beban dan penurunan terjadi dilakukan sampai tanah mengalami keruntuhan atau pengujian dihentikan bila tekanannya mencapai kira- kira 2 kali kapasitas dukungan pondasi yang dirancang. Penambahan beban yang diterapkan, kira kira 0,1 kali nilai estimasi kapasitas dukungan tanah.
Bentuk dan ukuran pelat pengujian bervariasi tergantung dari tujuan pengujian. Kapasitas dukungan ultimit yan gdiperoleh dapat digunakan langsung, jika ukuran pelat beban sama dengan ukuran pondasi yang akan digunakan. Untuk itu, kapasitas ujung izin dihitung dengan cara membagi kapasitas dukung ultimit dengan factor aman. Jika penurunan merupakan kriteria yang dijadikan pedoman dalam penentuan kapasitas dukung , kapasitas beban yang menyebabkan terlampauinya persyaratan penurunan yang perlu diperhatikan.
d. Uji kipas di Lapangan
Beberapa macam alat telah digunakan untuk mengukur tahanan geser tanah kohesif. Salah satunya adalah, alat uji geser kipas atau geser baling baling (vane shear test). Salah satu macam alatnya terdiri dari kipas baja seinggi 10 cm dan diameter 5 cm yang berpotongan saling tegak lurus (Gambar 2.15a). dalam peraktek, terdapat beberpa ukuran kipas yang bisa digunakan.
Pada saat melakukan pengujian, alat ini di pasang pada ujung bor, kipas berserta tangkainya ditekan ke dalam tanah, kemudian di putar dengan
99
kecepatan 6 sampai 12˚ per menit. Besarnya torsi (tenga puntiran) yang di butuh kan untuk memutar kipas diukur karena tanah tergeser menurut bentuk silinder vertical yang terjadi di pinggir baling-baling, tahanan geser tanah dapat dihitung, jika dimesi baling-baling dan gaya puntiran diketahui.untuk kipas berbentuk segi empat, kuat geser tanah lempung jenuh, dihitung dengan persamaan:1
Pengukuran dilakukan sepanjang kedalaman tanah yang diselidiki, pada jarak interval kira-kira 30 cm. bila pengukuran dilakukan dengan pembuatan lubang dari alat bor, kipas ditancapkan paling sedikit berjarak 3 kali diameter lubang bor diukur dari dasar lubangnya. Hal ini dimaksudkan untuk menyelidiki tanah yang benar-benar tak terganggu oleh operasi pengeboran. Kuat geser tanah yang telah berubah susunan tanahnya (remoulded) dapat pula dilakukan dengan pengukuran torsi minimum yang dibutuhkan untuk memutar baling-baling secara cepat dan kontinu.
Studi yang mendetail telah membuktikan bahwa kuat geser tanah lempung yang diperoleh dari uji geser kipas di lapangan terlalu besar (Aman,dkk., 1975). Hal ini disebabkan oleh zona geser yang terjadi saat tanah geser,lebih besar dari bidang runtuh tanahnya (Gambar 2.15b). perluasan bidang runtuh, tergantung dari macam dan kohesi tanah. Bjerrum (1972), mengusulkan koreksi kuat geser dari kuat geser yang diperoleh dari uji geser kipas di lapangan, sebagai berikut : Su (nyata) = α Su (lapangan) (2.7) Dengan:
Su = cu = kohesi tak terdrainasi (kohesi undrained).
Su (nyata) = Kuat geser tak terdrainasi yang digunakan dalam perancangan.
Su (lapangan) = kuat geser tak terdrainasi yang diperoleh dari uji geser kipas dilapangan.
100