UJI PEMBEBANAN PADA PONDASI (load test pile PDF

Preview

Summary

UJI PEMBEBANAN PADA PONDASI (load test pile) Oleh : Sarjono Puro, MT 1. Pendahuluan Uji pembebanan (load test) adalah suatu metode pengujian yang bersifat setengah merusak atau merusak secara keseluruhan komponen-komponen bangunan yang diuji. Pengujian yang dimaksud dapat dilakukan dengan beberapa m...

Description

UJI PEMBEBANAN PADA PONDASI (load test pile) Oleh : Sarjono Puro, MT

1. Pendahuluan Uji pembebanan (load test) adalah suatu metode pengujian yang bersifat setengah merusak atau merusak secara keseluruhan komponen-komponen bangunan yang diuji. Pengujian yang dimaksud dapat dilakukan dengan beberapa metode salah satunya adalah metode uji beban (load test). Tujuan load test pada dasarnya adalah untuk membuktikan bahwa tingkat keamanan suatu struktur atau bagian struktur sudah memenuhi persyaratan peraturan bangunan yang ada, yang tujuannya untuk menjamin keselamatan umum. Oleh karena itu biasanya load test hanya dipusatkan pada bagian-bagian struktur yang dicurigai tidak memenuhi persyaratan tingkat keamanan berdasarkan data-data hasil pengujian material dan hasil pengamatan. 2. Perbedaan antara Beban Dinamik dan Selama ini telah dipelajari perilaku struktur yang mendapat beban statis, artinya beban-beban tersebut tetap, baik intensitasnya, tempatnya, arah garis kerjanya. Sedangkan dalam dinamika struktur akan dipelajari perilaku struktur jika struktur tersebut mendapat beban dinamis, yaitu beban yang berubah-ubah menurut fungsi waktu ( time varying ). 2.1

Beban Statik

Beban statis merupakan beban tetap, baik besarnya (intensitasnya), titik bekerjanya dan arah garis kerjanya tetap. Beban statis terdiriii dari Beban mati (dead load/ DL) dan Beban Hidup ( Live Load/LL)

2.2

Beban Dinamik

Beban dinamik adalah beban dengan variasi perubahan intensitas beban terhadap waktu yang cepat. Beban dinamis ini terdiri dari beban gempa dan beban angin 1.

Beban yang besarnya ( intensitasnya ) berubah-ubah menurut waktu, sehingga dapat dikatakan besarnya beban merupakan fungsi waktu.

2.

Bekerja hanya untuk rentang waktu tertentu saja, akan tetapi walaupun hanya bekerja sesaat akibat yang ditimbulkan dapat merusakkan struktur bangunan,

1 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

oleh karena itu beban ini harus diperhitungkan didalam merencanakan struktur bangunan. 3.

Beban dinamik dapat menyebabkan timbulnya gaya inersia pada pusat massa yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan. Contoh gaya inersia yang paling sederhana adalah tumpukan kotak pada bak belakang truk akan terguling kedepan bila truk direm mendadak, dan akan terguling kebelakang bila truk dengan mendadak dijalankan.

4.

Beban dinamis lebih kompleks dari pada beban statis, baik jika ditinjau dari bentuk fungsi bebannya maupun akibat yang ditimbulkan.

5.

Karena beban dinamik adalah fungsi dari waktu, maka pengaruhnya terhadap struktur juga akan berubah-ubah.menurut waktu. Oleh karena itu penyelesaian persoalan dinamik harus dilakukan secara berulang-ulang mengikuti sejarah pembebanan yang ada. Jika penyelesaian problem statik bersifat tunggal (single solution ), maka dalam penyelesaian problem dinamik bersifat penyelesaian berulangulang ( multiple solution ).

6.

Karena beban dinamik menimbulkan repons yang berubah-ubah menurut waktu, maka struktur yang bersangkutan akan ikut bergetar.

Pada saat bergetar bahan dari struktur akan melakukan resistensi/perlawanan terhadap getaran/gerakan, dan pada umumnya dikatakan bahan yang bersangkutan mempunyai kemampuan untuk meredam getaran. Dengan demikian pada pembebanan dinamik akan terdapat peristiwa redaman yang hal ini tidak terdapat pada pembebanan statik. Contoh-contoh Beban Dinamik : 1.

Getaran yang di-akibatkan oleh generator.

2.

Getaran dijembatan yang diakibatkan oleh gerakan kendaraan.

3.

Getaran yang di-akibatkan oleh suara yang keras, seperti mesin jet pesawat terbang.

4.

Angin. Angin dengan kecepatan tinggi dan menerpa suatu struktur bangunan dapat diekivalenkan sebagai suatu gaya yang bekerja sekaligus menggetarkan struktur bangunan.

5.

Beban Gelombang Air Laut. Gelombang air laut menimpa bangunan pantai seperti pemecah gelombang (breakwater), dermaga dll. juga merupakan beban dinamik yang di-ekivalenkan suatu gaya yang bekerja pada bangunan-bangunan tersebut.

2 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

Energi gelombang ini dapat disebabkan adanya tiupan angin yang kencang, maupun gempa bumi yang terjadi didasar laut dapat menimbulkan gelombang tsunami. 6.

Gempa bumi.

7.

Ledakan bahan peledak atau bom.

8.

Dan lain-lain.

3. Pemakaian Uji Pembebanan Uji pembebanan biasanya perlu dilakukan untuk kondisi-kondisi seperti berikut ini : 1.

Perhitungan analitis tidak memungkinkan untuk dilakukan karena keterbatasan informasi mengenai detail dan geometri struktur.

2.

Kinerja struktur yang sudah menurun karena adanya penurunan kualitas bahan, akibat serangan zat kimia, ataupun karena adanya kerusakan fisik yang dialami bagian-bagian struktur akibat kebakaran, gempa, pembebanan yang berlebihan dan lain-lain.

3.

Tingkat kemanan struktur yang rendah akibat jeleknya kualitas pelaksanaan ataupun akibat adanya kesalahan pada perencanaan yang sebelumnya tidak terdeteksi.

4.

Struktur direncanakan dengan metode-metode yang non standard sehingga menimbulkan kekhawatiran mengenai tingkat keamanan struktur tersebut.

5.

Perubahan fungsi struktur sehingga menimbulkan pembebanan tambahan yang belum diperhitungkan dalam perencanaan.

6.

Diperlukannya pembuktian mengenai kinerja suatu struktur yang baru saja di renovasi.

4. Jenis Load Test Uji pembebanan dikategorikan dalam dua kelompok yaitu 1.

Pengujian ditempat yang biasanya bersifat non destructive

2.

Pengujian bagian-bagian struktrur yang diambil dari struktur utamanya. Pengujian biasanya dilakukan dilaboratorium dan sifat merusak.

Pemilihan jenis uji pembebanan ini tergantung pada situasi dan kondisi tetapi biasanya cara kedua dipilih jika cara pertama tidak praktis atau tidak mungkin untuk dilaksanakan. Selain itu pemilihan jenis pengujian bergantung pada tujuan diadakannya load test. Jika tujuannya hanya ingin mengetahun tingkat layanan struktur, maka pilihan pertama adalah pilihan terbaik. Tetapi jika ingin mengetahui kekuatan batas dari suatu bagian struktur yang nantinya akan digunakan sebagai kalibrasi untuk bagian-bagian struktur lainnya yang mempunyai kondisi yang sama, maka cara kedua yang paling tepat. 3 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

4.1 Pengujian Pembebanan di Tempat Tujuan utama dari pembebanan ini adalah untuk memperhatikan apakah perilaku suatu struktur pada saat diberi beban kerja (working load) memenuhi persyaratan bangunan yang ada pada dasarnya dibuat agar keamanan untuk penghuni bangunan tersebut terjamin. Perilaku struktur tersebut dinilai berdasarkan pengukuruan lendutan yang terjadi. Selain itu penampakan struktur pada saat retak-retak yang terjadi selama pengujian masih dalam batasbatas yang wajar. Beberapa hal yang harus menjadi perhatian dalam pelaksanaan loading test adalah sebagai berikut a.

Persiapan dan tata cara pengujian

ACI-318’89 mensyaratkan bahwa uji pembebanan hanya bisa dilakukan jika struktur beton berumur lebih dari 56 hari. Pemilihan bagian struktur yang akan diuji dilakukan dengan memperhitungkan : 

Permasalahan yang ada



Tingkat keutamaan bagian struktur yang akan diuji



Kemudahan pelaksanaan

Bagian struktur yang akan memikul bagian struktur yang akan diuji dan beban ujinya juga harus dipertimbangkan atau dilihat apakah kondisinya baik dan kuat. Selain itu “scaffolding” juga harus dipersiapkan jika terjadi keruntuhan bagian struktur yang diuji. Beban pengujian haru direncanakan sedemikian rupa sehingga bagian struktur yang dimaksud benar-benar mendapatkan beban yang sesuai dengan yang direncanakan. Hal ini kadang sulit direncanakan, terutama untuk pengujian struktur lantai karena adanya keterkaitan antara bagian struktur yang diuji dengan bagian struktur lain disekitarnya sehingga timbul pengaruh pembagian pembebanan (load sharing effect). Pengaruh ini juga bisa ditimbulkan oleh elemen-elemen non struktural yang menempel pada bagian struktur yang akan diuji. Sebagai contoh : “ceiling board”, elemen non struktural ini dapat berfungsi mendistribusikan beban pada komponen-komponen struktur dibawahnya yang sebenarnya tidak saling berhubungan. Untuk menghindari terjadinya distribusi beban yang akan diinginkan, maka bagian struktur yang akan diuji sebaiknya diisolasikan dari bagian struktur yang ada disekitarnya. b.

Teknik Pembebanan

Pembebanan harus dilakukan sedemikian rupa sehingga laju distribusi pembebanan dapat dikontrol (Gambar 1). Beban yang bisa digunakan diantaranya air, bata / batako, kantong

4 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

semen / pasir, pemberat baja dan lain-lain. Pemilihan beban yang akan digunakan tergantung dengan distribusi pembebanan yang diinginkan, besarnya total beban yang dibutuhkan dan kemudahan pemindahannya. c.

Parameter yang biasanya diukur

Parameter yang biasanya diukur dalam load test adalah lendutan, lebar retak dan regangan. Gambar 2 memperlihatkan aplikasi beberapa jenis alat ukur dalam “load test”. Lebar retak yang terjadi biasanya diukur dengan mikroskop tangan yang dilengkapi denagn lampu dan mempunyai lensa yang diberi garis-garis berskala yang ketebalannya berbedabeda (gambar 3). Cara pengukuran adalah dengan membandingkan lebar retak yang terjadi lewat peneropongan dengan mikroskop dengan lebar garis-garis berskala tersebut. Pola retak-retak yang terjadi biasanya ditandai dengan menggambarkan garis-garis yang mengikuti pola retak yang ada dengan menggunakan spidol berwarna (diujung garis-garis tersebut dituliskan informasi mengenai tingkat pembebanan dan lebar retak yang sudah terjadi).

Gambar 1. Teknik Pembebanan

Gambar 2. Teknik Pengukuran

5 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

Gambar 3. Mikroskop untuk Pemeriksaan retak-retak pada beton 4.2 Uji Merusak Uji merusak biasanya dilakukan jika pengujian ditempat tidak mungkin dilakukan atau jika tujuan utama pengujian adalah untuk mengetahui kapasitas suatu bagian struktur yang nantinya akan dijadikan sebagai acuan dalam menilai bagian-bagian struktur lainnya yang identik dengan bagian yang diuji. Pengujian jenis ini biasanya memakan waktu dan biaya yang besar terutama untuk pemindahan dan penggantian bagian struktur yang akan diuji di laboratorium. Walaupun begitu, hasil yang bisa diharapkan dari pengujian ini tergolong sangat akurat dan informatif. Mengenai teknik pelaksanaan dalam pengukuran untuk pengujian jenis ini sama dengan teknik-teknik yang sudah diuraikan sebelumnya Cara yang paling dapat diandalkan untuk menguji daya dukung pondasi tiang adalah dengan uji pembebanan statik. Interpretasi dari hasil uji pembebanan static merupakan bagian yang cukup penting untuk mengetahui respon tiang pada selimut dan ujungnya serta besarnya daya dukung ultimitnya. Berbagai metode interpretasi perlu mendapat perhatian dalam hal nilai daya dukung ultimit yang diperoleh karena setiap metode dapat memberikan hasil yang berbeda. Yang terpenting adalah agar dari hasil uji pembebanan static, seorang praktisi dalam rekayasa pondasi dapat menentukan mekanisme yang terjadi, misalnya dengan melihat kurva beban-penurunan, besarnya deformasi plastis tiang, kemungkinan terjadinya kegagalan bahan tiang, dan sebagainya. Pengujian hingga 200% dari beban kerja sering dilakukan pada tahap verifikasi daya dukung, tetapi untuk alas an lain misalnya untuk keperluan optimasi dan untuk control beban ultimit pada gempa kuat, seringkali diperlukan pengujian 250% hingga 300% dari beban kerja.

6 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

Pengujian beban statik melibatkan pemberian beban statik dan pengukuran pergerakan tiang. Beban-beban umumnya diberikan secara bertahap dan penurunan tiang diamati. Umumnya definisi keruntuhan yang diterima dan dicatat untuk interpretasi lebih lanjut adalah bila dibawah suatu beban yang konstan. tiang terus menerus mengalami penurunan. Pada umumnya beban runtuh tidak dicapai pada saat pengujian. Oleh karena itu daya dukung ultimit dari tiang hanya merupakan suatu estimasi. Sesudah tiang uji dipersiapkan (di pancang atau di cor), perlu ditunggu dulu selama 7 hingga 30 hari sebelum tiang dapat di uji. Hal ini penting untuk memungkinkan tanah yang telah terganggu kembali ke keadaan semula. Beban kontra dapat dilakukan dengan dua cara kentledge seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, selain itu juga dapat digunakan kerangka baja atau jangkar pada tanah, Pembebanan diberikan pada tiang dengan menggunakan dongkrak hidrolik.

Gambar 4. Pengujian dengan Kentledge

Pergerakan tiang dapat diukur dengan menggunakan satu set dial gauges yang dipasang kepada kepala tiang. Toleransi pembacaan antara satu dial gauges dial gauges dengan dial

gauges lainnya adalah 1 mm. Dalam banyak hal, sangat penting untuk mengukur pergerakan relatif dari tiang. Untuk mendapatkan informasi lebih lanjut dari interaksi tanah dengan tiang, pengujian tiang sebaiknya dilengkapi instrumentasi. Instrumentasi yang dapat digunakan adalah strain gauges yang dapat dipasang pada lokasi-lokasi tertentu disepanjang tiang, tell tales pada kedalamankedalaman tertentu, atau load cell yang ditempatkan di bawah kaki tiang. Instrumentasi dapat memberikan informasi mengenai pergerakan kaki tiang, deformasi sepanjang tiang, atau distribusi beban sepanjang tiang selama pengujian. Siklus pembebanan mengikuti pola seperti pada Gambar 5.

7 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

D

PRECENTAGE OF WORKING LOAD (%)

200

A

175

B

150

A

125

B

100

A

75 50

B

25

A C Cycle I

0

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

Cycle II B

C

C

Cycle III B

C

Cycle IV B

TIME ( NOT TO SCALE )

Gambar 5. SIKLUS PEMBACAAN LOADING TEST 5. Geo - Forensic Pile Driving Analyzer (PDA) and Pile Integrity Test (PIT)

5.1 Pile Driving Analyzer (PDA)

Pile Driving Analyzer (PDA) adalah suatu sistim yang terdiri dari suatu perangkat elektronik komputer dan dilengkapi dengan sensor Accelerometer dan Strain Transducer yang berfungsi untuk mengetahui percepatan dan regangan tiang pada saat ditumbuk menggunakan hammer dengan berat tertentu. Dari hasil tumbukan diperoleh grafik gaya (F) dan kecepatan (V) kemudian dilakukan analisa dan perhitungan untuk memperoleh data keluaran berupa tegangan tekan dan tarik maksimum yang terjadi pada lokasi transducer, daya dukung tiang, energi yang ditransfer dari penumbuk ke tiang yang ditest, dan penurunan yang terjadi pada saat dilaksanakan pengetesan.

8 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

E

PDA Test termasuk salah satu jenis pengujian dinamik dengan menggunakan metoda wave

analysis dan sering disebut dengan re-strike test sesuai dengan sifat pengujiannya yang melakukan re-strike atau pemukulan ulang pondasi tiang yang diuji. Analisa data PDA dilakukan dengan prosedur Case Method, yang meliputi pengukuran data kecepatan ( velocity) dan gaya (force) selama pelaksanaan pengujian (re-strike) dan perhitungan variabel dinamik secara real time untuk mendapatkan gambaran tentang daya dukung pondasi tiang tunggal. Pada umumnya pelaksanaan pengetesan pada tiang dilakukan setelah material tiang (beton) telah mempunyai umur yang cukup untuk memikul beban kejut dan tegangan dari hammer untuk mencegah terjadinya kerusakan pada tiang pada saat tiang tersebut dites. Antisipasi lain dapat dilakukan dengan cara memperendah tinggi jatuh hammer, mempertebal cushion pada kepala tiang, dan lain sebagainya A. Tujuan Pengujian PDA Test Tujuan pengujian tiang dengan Pile Driving Analyzer ( PDA ) adalah untuk mendapatkan data tentang : 1.

Daya dukung aksial tiang / End Bearing and Friction Bearing.

2.

Keutuhan / integritas tiang.

3.

Efisiensi enerji yang ditransfer

B. Peralatan PDA Test Peralatan untuk pengujian ‘PDA’ terdiri dari : 1.

Pile Driving Analyzer ( PDA ),

2.

Dua (2) strain transducer.

3.

Dua (2) accelerometer

4.

Kabel Penghubung.

Jenis fondasi tiang yang dapat diuji dengan ‘PDA’ tidak terbatas pada tiang pancang saja. ‘PDA’ juga dapat digunakan untuk tiang yang dicor di tempat seperti tiang bor, tiang franki dan jenis fondasi tiang lainnya.

9 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

Gambar Posisi Accelerometer dan Strain Transducer Pada Elemen Pile

Gambar Perangkat PDA Test C.

Persiapan Pengujian

Sebelum pengetesan dilaksanakan perlu dilakukan persiapan untuk pemasangan strain transducer dan accelerometer. Pemasangan strain transducer dan accelerometer dilakukan pada jarak 2 x Diameter dari kepala tiang agar diperoleh penyebaran gelombang yang merata. Pemeriksaan koneksitas komputer, kabel, dan transducer dilakukan agar diperoleh data yang bagus. Persiapan lainnya adalah melakukan pencatatan data tiang, dan pemeriksaan hammer yang akan digunakan D.

Pelaksanaan Pengujian

Pelaksanaan pengujian tiang dilakukan setelah persiapan instrumentasi dan data input PDA diperoleh. Pengujian diawali dengan satu pukulan awal untuk melihat koneksitas dan penyesuaian data yang dirasa perlu, selanjutnya dilakukan beberapa pukulan sampai diperoleh energi (EMX) yang cukup dalam batasan tegangan (CSX & TSX) sesuai dengan kekuatan beton hingga diperoleh data yang diharapkan tanpa merusak tiang. Seluruh pengujian dinamis dilakukan sesuai ASTM D 4945-96. Hasil pengujian kemudian 10 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

dianalisa lebih lanjut dengan menggunakan program CAPWAP untuk memperoleh besarnya daya dukung tiang, distribusi kekuatan di setiap lapisan dan ujung tiang, tegangan tiang, dan kurva beban vs penurunan seperti yang diperoleh dari hasil uji pembebanan statik. Pengujian

‘PDA’

dilaksanakan

berdasarkan

prosedur

yang

tercantum

dalam

ASTMD-4945-1996.

E.

Waktu Pengujian PDA test

Pengujian ‘PDA’

dapat

dilakukan

selama

pemancangan

untuk

memonitori

perkembangan daya dukung tiang sejalan dengan tiang masuk makin dalam, kenerja

dari

sistem

pemancangan

atau

memonitor

tegangan

pada

saat

pemancangan yang ekstrim. Tetapi

umumnya

‘PDA’

digunakan

untuk

menentukan

daya

dukung

jangka panjang tiang fondasi. Untuk tujuan ini, pengujian ‘PDA’ sebaiknya dilak ukan beberapa hari setelah pemancangan, setelah gaya lengketan tanah mulai bekerja.

Gambar Waktu Pengujian F.

Hasil Pengujian PDA test

Gambar Hasil Pembacaan Dynamic Wave Velocity - Force PDA Test 11 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – Sarjono Puro, MT

Gambar Hasil analisis CAPWAP Numerical

Gambar Hasil analisis CAPWAP

12 | Pengujian Beban Pondasi Dalam – S...