Menguji Tanah Pondasi dalam Konstruksi

Sebelum proyek konstruksi dimulai, penting untuk menghindari jenis tanah apa yang mendasari struktur yang diusulkan. Dapat melihat apakah tanahnya adalah pasir, lanau, liat, kerikil, gambut, batu, atau lempung, tanpa melakukan tes apapun. Namun, masih sangat penting untuk memahami sifat-sifat tanah dan menggunakan informasi ini dalam tahap perencanaan dan desain proyek. Data kemudian digunakan untuk memastikan bahwa tanah dapat mendukung struktur yang diusulkan dalam jangka panjang dan mendukung pembuatan laporan teknis dan izin untuk mendukung izin perencanaan dan aplikasi. Penguji yang selanjutnya memeriksa perkembangan tanah di seluruh proyek konstruksi untuk memastikan kualitas dan keamanan.

Pengujian tanah harus memperhitungkan perilaku tanah dalam berbagai kondisi lingkungan, pembebanan, tegangan, suhu, dan lain-lain, sehingga desain dapat mengakomodasi kondisi saat ini dan potensi masa depan. Hasil uji geoteknik memungkinkan para insinyur desain untuk memastikan bahwa pondasi memiliki jenis dan kedalaman yang sesuai, dan bahan serta metode konstruksi yang sesuai digunakan. Pengujian yang tidak memadai atau tidak tepat, atau kegagalan untuk menerapkan hasil pengujian, dapat menyebabkan kegagalan yang merugikan yang juga dapat mengancam keselamatan dan nyawa.

Dari perspektif konstruksi, insinyur desain sangat tertarik pada fisik tanah, sehingga uji geoteknik di lapangan dan dilakukan. Dan dalam artikel berikut akan menguraikan pengujian yang paling penting dan memberikan gambaran umum tentang metode pengujian terbaru.

Metode Pengujian Tanah Standar

Untuk memastikan keseragaman, dan menguji bahan, sejumlah pengujian yang diterima secara internasional telah dikembangkan. Standar ini memastikan bahwa hasil pengujian sebanding dan diterapkan secara merata di mana pengujian dilakukan. Oleh karena itu, peralatan uji telah dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan metode ini.

Pengambilan Sampel & Persiapan In-situ

Pengambilan sampel, deskripsi, dan persiapan campuran tanah dan tanah asli yang diperlukan jika penguji selanjutnya akan berhenti dan memberikan hasil yang representatif. Pemilihan peralatan pengambilan sampel akan tergantung pada pengujian yang akan dilakukan dan jenis tanah yang akan diambil sampelnya. Misalnya, tanah kohesif memerlukan kepala auger yang berbeda ke pasir dan kerikil, dan memungkinkan auger untuk sampel dari kedalaman yang berbeda. Tabung sampel, kit ekstruder dan mesin bubut tanah diperlukan di mana inti tanah dengan diameter tertentu akan dikumpulkan untuk pemeriksaan dan pengujian selanjutnya. Pemangkas spesimen memungkinkan pemangkasan presisi sampel tanah untuk triaksial, geser, kompresi tanpa batas, dan pengujian lain yang memerlukan spesimen silinder standar.Konten Kelembaban Untuk sebagian besar pengujian, penghancuran tanah harus dihindari atau diminimalkan, tetapi jika perlu, peralatan manual dan mesin tersedia untuk tujuan ini. Alat ukur dengan cepat menggunakan teknik yang didasarkan pada fakta bahwa udara bereaksi dengan kalsium karbida membentuk gas, dan bahwa jumlah gas yang terbentuk berbanding lurus dengan jumlah udara yang ada.

Sebagian besar standar penguji menentukan ukuran partikel yang terakhir dan ini dapat dicapai dengan pemisah sampel yang dikenal sebagai kotak riffle.

Sampel tanah ditimbang dengan timbangan portabel dan setelah pengujian, pengujian udara dibaca langsung dari pengukur tekanan instrumen yang dikalibrasi.Kadar air dapat mengakses di lapangan, atau di laboratorium, tetapi ada peluang kesalahan jika sampel tidak mewakili atau jika prosedur pengambilan sampel dan penyimpanan tidak dapat menyimpan kadar udara sebelum pengujian. Metode standar untuk menentukan kadar udara adalah Metode Pengeringan Oven, di mana kadar air didefinisikan sebagai massa udara yang dapat dikeluarkan dari tanah, biasanya dengan pembantuan pada suhu 105-110 derajat Celcius, dinyatakan sebagai pernyataan dari massa kering tanah.

pengujian tanah soil test konstruksi

Indeks Properti Tanah

Pengukuran kadar air mungkin merupakan uji geoteknik yang terpenting dan memiliki keuntungan validitas yang sama pada terusik dan sampel tidak terusik.

Batas definisi definisi sebagai kadar terendah dari suatu tanah yang memungkinkan sampel digulung menjadi benang berdiameter 3 mm tanpa putus benang. Prosedur tanah ini memerlukan peralatan dasar yang sederhana dan sebagian besar tetap sama sejak 1932.

Kondisi tanah dapat diubah dengan mengubah kadar udara. Batas cair adalah kadar udara yang ditentukan secara empiris di mana tanah berpindah dari plastik ke keadaan cair. Dengan menetapkan batas cair, para insinyur dapat menghubungkan beberapa sifat teknik untuk tanah. Dua jenis tes utama digunakan;
  • Metode penetrometer kerucut menentukan nilai batas cair dengan mengukur hubungan antara kadar udara dan penetrasi kerucut ke dalam sampel tanah dalam kondisi terkendali. Perangkat ini tersedia sebagai versi manual atau semi-otomatis.
  • Beaker jenis Casagrande (perangkat batas cairan: bermotor atau dioperasikan dengan tangan) dan metode penetrometer kerucut, yang sekarang menjadi metode definitif yang ditentukan dalam BS 1377.
Ketika kadar air tanah berbutir halus berkurangnya batas bawah plastik, penyusutan yang ada hingga batas penyusutan di tepi. Penyusutan bisa signifikan pada tanah lempung tetapi tidak terlalu signifikan pada lumpur dan pasir. Untuk hasil ini, tersedia alat uji untuk menentukan parameter rasio seperti susut, susut volumetrik, dan susut linier.

Kepadatan partikel atau berat jenis digunakan untuk menghitung porositas dan rasio rongga dan sangat penting ketika sifat pemadatan dan pengawasan sedang diselidiki. Kepadatan partikel pada komposisi mineral dan komponen organik tanah dan didefinisikan sebagai rasio partikel terhadap massa udara yang dipindahkannya. Untuk tanah yang mengandung hingga 10% partikel yang tertahan pada saringan 37,5 mm BS, ini dapat ditentukan dengan tabung gas dan pengocok ujung-ke-ujung. Pyknometer umumnya cocok untuk tanah berbutir halus.

Distribusi Ukuran Partikel & Nilai Ekuivalen Pasir

Analisis tanah menurut ukuran memberikan klasifikasi teknik yang berguna. Ada dua prosedur untuk ini:
  • Pengayakan digunakan untuk kerikil dan pasir.
  • Sedimentasi digunakan untuk tanah yang lebih halus.
Untuk tanah yang mengandung partikel kasar dan halus, uji komposit prosedur pengayakan dan sedimentasi biasanya digunakan.

Metode sedimentasi menentukan distribusi ukuran partikel dalam suatu tanah dari pasir kasar hingga lempung. Uji hidrometer tidak memerlukan keakuratan penimbangan yang diperlukan untuk sedimentasi pipet dan cocok untuk digunakan di laboratorium lokasi. Pengaduk mekanik diperlukan sebagai tambahan untuk penangas air suhu konstan. Metode hidrometer mengukur berat jenis larutan tanah pada berbagai tahap penyelesaian dan Grafik Nomografik menggunakan Hukum Stokes memberikan pengukuran ukuran partikel. Metode pipet membutuhkan pipet dan penyangga agar sampel dapat diambil dengan kedalaman yang tepat.

Peralatan setara pasir tersedia sebagai kit lengkap untuk melakukan pengujian cepat guna menunjukkan pernyataan relatif halus dan debu seperti lempung atau plastik di tanah berbutir dan setuju halus.Osilasi yang konsisten dan konsisten, untuk variasi besar dalam hasil pengujian, pengocok setara pasir yang diberlakukan di laboratorium yang melakukan sejumlah besar pengujian.

Pemadatan & CBR

Daya dukung tanah dapat diukur di lapangan atau laboratorium. Namun, sifat fisik tanah dapat ditingkatkan dengan pemadatan. Juga, banyak proyek teknik sipil menggunakan tanah sebagai bahan pengisi, dengan tanah yang biasanya dipadatkan menjadi padat untuk mengurangi penurunan masa depan, meningkatkan kekuatan geser dan mengurangi permeabilitas. Pemadatan dapat dilakukan dengan cara mekanis seperti menggulung, menabrak atau menggetarkan, dan pengujian tanah memungkinkan pemadatan yang optimal dengan biaya yang diterima. Ada beberapa uji pemadatan laboratorium standar, yang sesuai tergantung pada sifat proyek, jenis tanah, dan peralatan di lokasi.

Uji pemadatan yang memungkinkan produksi kadar udara untuk pemadatan yang paling efisien, dan hubungan antara kepadatan kering dan kadar udara untuk tingkat upaya pemadatan tertentu, serta nilai kepadatan kering maksimum yang dicapai.

Uji pemadatan (terkadang disebut uji Proctor) adalah metode laboratorium untuk menentukan kadar udara yang optimal di mana suatu tanah akan mencapai kepadatan kering maksimumnya. Pengujian ini melibatkan pemadatan tanah pada kadar udara yang diketahui dalam cetakan silinder dengan dimensi standar menggunakan upaya pemadatan dengan frekuensi dan frekuensi tertentu (ditentukan dalam Standar yang relevan). Proses ini diulangi untuk berbagai kadar udara dan kepadatan kering ditentukan untuk masing-masing. Hubungan grafis dari kepadatan kering dengan kadar udara kemudian diplot untuk membuat kurva pemadatan. Kepadatan kering maksimum adalah titik puncak kurva dan kadar udara yang sesuai, yang juga dikenal sebagai kadar optimal udara. Pemadat tanah otomatis ideal untuk menguji ini; menghilangkan variabilitas antara penguji dan tenaga kerja dan biaya.

California Bearing Ratio (CBR) menguji daya dukung beban tanah dengan batugamping California yang dihancurkan. Tes ini dikembangkan untuk menguji tanah yang digunakan untuk membangun jalan, namun juga digunakan dalam proyek konstruksi lainnya. CBR adalah uji penetrasi kekuatan mekanik tanah alami, subgrades dan base course, dan dapat dilakukan di lapangan dan di laboratorium pada sampel yang sudah disiapkan.

Di laboratorium, mesin Uji CBR khusus dapat melakukan pengujian BS 1377, EN13286-47, dan ASTM D1883. Mesin yang dipasang terdiri dari rangka kolom yang dilengkapi sistem penggerak bermotor. Sebagai alternatif, mesin Multipleks dapat melakukan pengujian CBR serta pengujian lain pada sampel tanah dan aspal. Mesin ini dapat dioperasikan dengan beban sel dan pengukur dial atau dengan transduser yang terhubung ke sistem Akuisisi Data Otomatis dengan perangkat lunak yang dijalankan di PC, yang meningkatkan efisiensi lab, menghilangkan kesalahan operator, dan membebaskan staf untuk tugas lain.

Tes CBR juga dapat dilakukan di tempat, dan standar BS 1377, BS 1924 dan ASTM D4429 menjelaskan prosedur pengujian di tempat. Pengujian di tempat memberikan hasil yang cepat dan memberikan pengambilan keputusan tanpa keputusan konstruksi.

Daya dukung juga dapat ditentukan di lapangan dengan Peralatan Bantalan Plat. Hal ini dapat diterapkan dalam mendesain beban statistik pada pondasi terbentang, dan uji pembebanan laporan berulang dan non-repetitif pada tanah dan perkerasan fleksibel. Dengan kapasitas 500 kN, peralatan ini digunakan bersama dengan berkas reaksi.

Dynamic Cone Penetrometer (DCP) digunakan untuk pengukuran in-situ cepat dari sifat struktural perkerasan jalan eksisting yang dibangun dengan material yang tidak terikat, menurut ASTM D6951 / D6951M. Unit ini memiliki bobot 8 kg dengan penurunan 575 mm, dan kerucut berdiameter 20 mm yang dipasang di ujung poros, memungkinkan pengukuran dilakukan hingga kedalaman sekitar 850 mm. Pembacaan biasanya dilakukan setelah beberapa perubahan, mengubah pengaturan sesuai dengan lapisan yang ditembus.

Konsolidasi

Tanah yang dapat dikompresi dapat mengalami jangka panjang di bawah beban yang ditimbulkan oleh fondasi dan struktur di atas tanah. Penurunan juga dapat terjadi bahkan jika tekanan yang berada dalam daya dukung yang aman dari tanah, jadi penting untuk memahami properti utama tanah ini, terutama jika pernyataan penurunan di bawah suatu struktur berbeda-beda.

Tes satu dimensi adalah yang paling umum, dan terkadang disebut sebagai oedometer atau tes oedometer pembebanan tambahan. Sampel yang stres dalam seketika yang dimuat dalam urutan yang dimulai dengan tegangan yang membawa tekanan beban berlebih pada sampel. Pembebanan kemudian digandakan untuk setiap tahap; biasanya 4 atau 5 kali, dengan urutan pembongkaran akhir.

Penurunan vertikal dapat diukur dengan dial pengukur atau transduser perpindahan sesuai dengan menentukan yang ditentukan dalam BS 1377, ASTM D2435 dan D4546. Transduser perpindahan harus dilengkapi dengan sertifikat kalibrasi. Seperti beberapa pengujian tanah lainnya, pengujian juga dapat dilakukan dengan Akuisisi Data Otomatis dan perangkat lunak yang dijalankan di PC.

Sebagai alternatif, Peralatan Konsolidasi Pneumatik menggunakan kerangka beban pneumatik untuk menerapkan beban secara instan dan untuk mempertahankan beban yang ditetapkan, terlepas dari kompresi sampel. Instrumen bench-top ini kompak dan tidak membutuhkan beban gantung.

Permeabilitas

Permeabilitas, atau konduktivitas hidrolik, suatu tanah terukur pada sifat fisik dan kimia tanah, termasuk distribusi ukuran partikel, ruang pori, ukuran pori dan kesinambungan ruang.

Permeabilitas adalah pengujian tanah yang penting dalam setiap proyek di mana aliran udara melalui tanah yang relevan. Misalnya, rembesan melalui atau di bawah bendungan, drainase dari subgrades atau penimbunan kembali, pengisian ulang sumur, dan dalam proyek-proyek di mana penggalian dilakukan di bawah permukaan air; membutuhkan rencana pengeringan. Permeabilitas juga merupakan parameter kunci untuk desain dan perkiraan lokasi TPA, penyelidikan tanah yang terkontaminasi, dan dalam desain bendungan tanah dan dinding tiang pancang.

Permeabilitas tanah diukur di laboratorium pada spesimen utuh atau yang dibentuk kembali menggunakan metode kepala jatuh dan konstan. Tanah yang mengandung partikel ≥10% yang lolos saringan 75 μm diuji menggunakan unit kepala jatuh. Tanah yang lebih granular, mengandung ≥90% partikel yang tertahan pada saringan 75 μm, diuji dengan menggunakan head assembly konstan. Sel yang ditutup di bagian atas sehingga ruang hampa dapat digunakan untuk menjenuhkan spesimen. Batu berpori yang terletak di bagian atas dan bawah sel mencegah sampel mengelupas atau terhanyut.

Uji permeabilitas juga dapat dilakukan di lapangan. Guelph Permeameter menggunakan teknik sumur kepala konstan untuk mendapatkan pengukuran yang akurat dari konduktivitas hidrolik, penyerapan tanah dan potensi fluks matriks tanah.

Kekuatan Tanah (Triaksial)

Ada dua tahapan utama dalam proses pengujian tanah - pengawasan dan pemotongan. Pada tahap pertama tegangan diterapkan untuk mengatasi tegangan yang bekerja pada tanah di lapangan karena beban lapisan atau struktur di atasnya. Pada tahap kedua, tekanan diterapkan untuk mencapai kegagalan puncak dan seterusnya, dalam kondisi drainase tertentu. Tegangan tambahan yang diterapkan pada spesimen harus sesuai dengan situasi pembebanan lapangan, termasuk tegangan vertikal dan horizontal. Akibatnya, akan mendukung untuk menentukan berapa banyak perubahan beban yang dapat dipertahankan tanah tanpa gagal dan berapa banyak deformasi yang akan terjadi dalam kondisi normal.

Uji tanah triaksial umumnya dilakukan pada benda uji silinder dengan simulasi kondisi lapangan sedekat mungkin. Biasanya, pengujian ini dirancang untuk mengukur sifat mekanik seperti hubungan tegangan-regangan, perubahan volume atau perilaku tekanan pori, dan kekuatan geser tanah.

Pengukuran tegangan total dan tegangan efektif memerlukan metode dan peralatan yang berbeda. Total tegangan biasanya diukur dalam sel triaksial di mana sampel dikenai tekanan pembatas. Beban diterapkan dengan sampel dalam membran karet sehingga tidak ada drainase masuk atau keluar dari spesimen yang berasal. Tekanan air pori biasanya tidak terukur, dan uji tak terkuras sering disebut sebagai uji QU-TXL (Quick Undrained).

Tegangan efektif yang dapat diukur dalam sel triaksial dan mencakup pengukuran tekanan balik, tekanan udara pori, dan perubahan volume; semuanya dapat digunakan untuk menghitung properti keteknikan yang dibutuhkan. Pengujian stres tanah yang efektif biasanya disebut sebagai terkuras (CD) atau pasti tak terkuras (CU). Biasa tes CD tepat untuk pasir, sedangkan tes CU dan CD dapat digunakan dengan tanah liat. Sistem tekanan (minyak dan udara atau pneumatik) Jumlah sel sampel Penting untuk menggunakan peralatan pengukur tekanan udara saat pengukuran dilakukan.

Kesimpulan

Dalam industri konstruksi, kerusakan tanah dapat mengakibatkan masalah kecil seperti keretakan yang mungkin hanya memiliki kerugian estetika. Namun, sejarah dikotori dengan contoh-contoh kegagalan yang mengakibatkan bencana kerugian finansial sangat besar dan dalam beberapa kasus adanya laporan kehilangan nyawa. Perlu mengambil keputusan dan perencanaan, sehingga investasi kecil dalam pengujian tanah dapat melindungi keselamatan dan menghindari kerugian yang sangat besar.

Blog Post