Uji Penetrasi Standar

UJI PENETRASI STANDAR (SPT)

Uji penetrasi standar (SPT) adalah penyelidikan tanah dengan uji dinamis yang berasal dari Amerika Serikat. SPT adalah metoda pengujian di lapangan dengan memasukkan (memancangkan) sebuah Split Spoon Sampler (tabung pengambilan contoh tanah yang dapat dibuka dalam arah memanjang) dengan diameter 50 mm dan panjang 500 mm. Split spoon sampler dimasukkan (dipancangkan) ke dalam tanah pada bagian dasar dari sebuah lobang bor. Metoda SPT adalah metoda pemancangan batang (yang memiliki ujung pemancangan) ke dalam tanah dengan menggunakan pukulan palu dan mengukur jumlah pukulan perkedalaman penetrasi. Tujuan percobaan Alat dinamis (uji SPT) yang berasal dari Amerika Serikat adalah untuk mengetahui kedalaman lapisan tanah keras serta sifat daya dukung setiap kedalaman.

UJI PENETRASI STANDAR (Standard Penetration Test)

Uji penetrasi standar ini dikembangkan pada tahun 1927 dan merupakansarana yang paling populer dan ekonomis untuk memperoleh informasi jenisdan kekuatan tanah dari suatu lapisan bawah permukaan tanah. Yangdiperkirakan antara 80 sampai dengan 90 persen dari rancang pondasikonvensional di Amerika dibuat dengan SPT. Dan telah dibakukan sebagaiASTM D 1586 sejak tahun 1958 dan sampai dengan sekarang telahmengalami revisi-revisi secara berkala untuk memperoleh kesempurnaan.Pengujian ini terdiri dari :1. Alat pengambilan contoh tanah dengan kedalaman mulai 18 inchi (460mm).2. Perhitngan jumlah pukulan untuk memasukan tabung sedalam 12 inchi(305 mm) dan terakhir untuk memperoleh nilai N.3. Palu pendorong dengan berat sebesar 63,5 kg (140 lbs) denganketinggian jatu bebas 760 mm ( 30 inchi).Untuk lapisan permukaan yang terdiri dari lapisan lempung, lanau atau pasirdapat dimulai dengan bor spiral dari common auger dengan diameter 1 7/8”,close auger dengan diameter 2 ½” yang dilaksanakan dengan carapengeboran sistem kering. Dari hasil pengalaman pengeboran lebih baikdengan menggunakan common auger dengan diameter 1 7/8” , yangdilakukan untuk setiap 40 cm sampai kedalaman 2 m atau 3 m. Kemudiandiadakan pencucian (washing) sampai kedalaman tersebut dengan maksuduntuk melebarkan lubang bekas bor untuk persiapan pemasangan mata boryang lebih besar dan pipa pelindung dinding (cashing).Sedangkan untuk lapisan permukaan tanah yang terdiri dari campurankerakal, kerikil dan pasir kasar yang bersifat lepas, pada saat pembuatanlubang langsung dipasang pipa pelindung. Untuk membersihkan lubangdipakai three cone bit .2Pengambilan sampel tanah asli pada umumnya dilakukan untuk tanah jenislempung, lanau, pasir kelempungan atau pasir kelanauan denganmenggunakan alat tabung berdinding tipis dengan diameter 75 mm danpanjangnya 78 cm.Setelah pengambilan sampel kemudian dilakukan percobaan penetrasistandar untuk mengetahui kekuatan lapisan tanah pada kedalaman tersebut.Alat yang digunakan :1. Batang bor2. Split spoon sampler3. Penumbuk dengan berat 63,5 kg4. Batang peluncur penumbuk panjang minimum 105 cm5. Kepala batang penumbuk

6. Ring penumbuk7. Kunci pipaKesehatan dan Keselamatan Kerja1. Gunakan pelindung kepala (helmet)2. Pakain kerja yang memenuhi syaratLangkah Kerja1. Bersihkan lubang bor sampai kedalam dasar2. Pasang Split spoon sampler pada batang bor3. Turunkan batang bor sampai ke dasar lubang dan beri tanda setiapkedalaman 15 cm sampai 3X dari permukaan tanah ke atas4. Sambung batang ini dengan unit kepala penumbk dan penumbuk sertabatangnya5. Tumbukkanlah batang penumbuk dengan tinggi jatuh 76 cm, dan catatlahjumlah tumbukan untuk setiap masuk kedalam tanah sebesar 15 cmsampai 15 X 3, yaitu N1, N2 dan N3 (nilai N = N2 + N3).6. Angkatlah split spoon perlahan-lahan agar tanah sampel tidak terlepas.3Lembar Latihan1. Sebutkan alat yang digunakan dalam uji SPT, serta terangkan kegunaanalat tersebut.2. Sebutkan langkah kerja uji SPT.3. Bagaimana untuk memperoleh nilai N.4. Jika sudah dipeoleh nilai N berapa besar daya dukung tanah pada lapisantersebut.

Cara kerja alat uji SPT ini: Membuat lubang bor hingga ke kedalaman uji SPT akan dilakukan. Suatu alat yang dinamakan ”standard split-barrel spoon sampler” dimasukan ke dalam tanah pada dasar lubang bor dengan memakai suatu beban penumbuk (drive weight) seberat 140 pound (63,5kg) yang dijatuhkan pada ketinggian 30 in (762 cm). Setelah split spoon ini dimasukkan 6 in (15 cm) jumlah pukulan ditentukan untuk memasukkannya 12 in (30 cm) berikutnya. Jumlah pukulan ini disebut nilai N (N number or N value) dengan satuan pukulan per kaki (blows per foot). Pemboran menunjukan “penolakan” dan pengujian diberhentikan apabila ; diperlukan 50 kali pukulan untuk setiap pertambahan 150 mm, atau telah mencapai 100 kali pukulan, atau 10 pukulan berturut-turut tidak menunjukan kemajuan.

Setelah percobaan selesai, split spoon dikeluarkan dari lubang bor dan dibuka untuk mengambil contoh tanah yang tertahan didalamnya. Contoh ini dapat dipakai untuk percobaan klasifikasi semacam batas Atterberg dan ukuran butir, tetapi kurang sesuai untuk percobaan lain karena diameter terlampau kecil dan tidak dapat dianggap sungguh-sungguh asli. ***

Faktor Penyebab SPT perlu Distandarisasi Dengan menggunakan tipe hammer yang berbeda, ternyata mentransfer energy yang berbeda. 

Dengan tipe panjang tabung (rod) yang berbeda, akan menyebabkan pengaruh energi yang ditransfer ke batang juga berbeda.

Dengan tinggi jatuh yang berbeda akan mempengaruhi besarnya energi hammer yang berbeda yang ditransfer ke batang.

Tali yang telah lapuk dapat mengurangi kelancaran terjadinya tinggi jatuh bebas.

Penggunaan tali hammer yang berbeda mempengaruhi perlawanan SPT.

Kegunaan Hasil Penyelidikan SPT

Kegunaan Hasil Penyelidikan SPT adalah untuk menentukan kedalaman dan tebal masing-masing lapisan tanah, contoh tanah terganggu dapat diperoleh untuk identifikasi jenis tanah, berbagai korelasi empiris dengan parameter tanah dapat diperoleh dan dapat dilakukan pada semua jenis tanah. Kelebihan penyelidikan SPT ini antara lain test ini dapat dilakukan dengan cepat dan operasinya relatif sederhana, biaya relatif murah. Kekurangan penyelidikan SPT ini antara lain hasil

yang didapat contoh tanah terganggu, interpretasi hasil SPT bersifat empiris dan ketergantungan pada operator dalam menghitung.

Interpretasi N-SPT

Interpretasi hasil SPT bersifat empiris. Untuk tanah pasir, maka nilai N-SPT mencerminkan kepadatannya yang dapat pula diprediksi besar sudut geser dalam (φ) dan berat isi tanah (γ), kapasitas daya dukung pondasi dan penurunan pondasi. Sedangkan pada tanah lempung, hasil SPT dapat menentukan secara empiris konsistensi tanah, kapasitas daya dukung pondasi dan penurunan pondasi. Hasil SPT pada tanah lempung ini tidak begitu dapat diandalkan karena umumnya tanah lempung mempunyai butiran halus dengan penetrasi yang rendah, sehingga pada tanah lempung ditentukan berdasarkan kekuatan gesernya yang dapat diperoleh dari uji tekan bebas (Unconfined Compression Test).

Cara uji penetrasi lapangan dengan SPT

1 Ruang lingkupStandar ini menetapkan cara uji penetrasi lapangan dengan SPT, untuk memperolehparameter perlawanan penetrasi lapisan tanah di lapangan dengan SPT. Parametertersebut diperoleh dari jumlah pukulan terhadap penetrasi konus, yang dapat dipergunakanuntuk mengidentifikasi perlapisan tanah yang merupakan bagian dari desain fondasi.Standar ini menguraikan tentang prinsip-prinsip cara uji penetrasi lapangan dengan SPTmeliputi: sistem peralatan uji penetrasi di lapangan yang terdiri atas peralatan penetrasikonus dengan SPT dan perlengkapan lainnya; persyaratan peralatan dan pengujian; cara uji;laporan uji; dan contoh uji. Cara uji ini berlaku untuk jenis tanah pada umumnya.

2 Acuan normatifSNI 03-2436, Metode pencatatan dan interpretasi hasil pemboran inti

3 Istilah dan definisiIstilah dan definisi yang berkaitan dengan standar ini adalah sebagai berikut.

3.1 jumlah tumbukan atau pukulanbanyaknya pukulan palu setinggi 76 cm pada setiap penetrasi 15 cm.

3.2 konusujung alat penetrasi yang berbentuk kerucut (terbuka dan tertutup) untuk menahanperlawanan tanah.3.3 palubesi atau baja masif berbentuk silinder dan di tengahnya berlubang lebih besar sedikitdaripada diameter pipa bor.

3.4 split barrel sampleralat berupa tabung yang dibelah dua dan ke dua ujungnya dipegang dengan mur dandipasang pada ujung pipa bor pada waktu pelaksanaan pengujian SPT (lihat Gambar 1).

3.5 Standard Penetration Test (SPT)suatu metode uji yang dilaksanakan bersamaan dengan pengeboran untuk mengetahui,baik perlawanan dinamik tanah maupun pengambilan contoh terganggu dengan teknikpenumbukan. Uji SPT terdiri atas uji pemukulan tabung belah dinding tebal ke dalam tanah,disertai pengukuran jumlah pukulan untuk memasukkan tabung belah sedalam 300 mmvertikal. Dalam sistem beban jatuh ini digunakan palu dengan berat 63,5 kg, yang dijatuhkansecara berulang dengan tinggi jatuh 0,76 m. Pelaksanaan pengujian dibagi dalam tiga tahap,

yaitu berturut-turut setebal 150 mm untuk masing-masing tahap. Tahap pertama dicatatsebagai dudukan, sementara jumlah pukulan untuk memasukkan tahap ke-dua dan ke-tigadijumlahkan untuk memperoleh nilai pukulan N atau perlawanan SPT (dinyatakan dalam

3.6 tinggi jatuhjarak yang dihitung dari penahan setinggi kira-kira 75 cm dari tempat palu dijatuhkan.

4 Ketentuan dan persyaratan4.1 PeralatanPeralatan yang diperlukan dalam uji penetrasi dengan SPT adalah sebagai berikut:a) Mesin bor yang dilengkapi dengan peralatannya;b) Mesin pompa yang dilengkapi dengan peralatannya;c) Split barrel sampler yang dilengkapi dengan dimensi seperti diperlihatkan pada Gambar1 (ASTM D 1586-84);d) Palu dengan berat 63,5 kg dengan toleransi meleset ± 1%.e) Alat penahan (tripod);f) Rol meter;g) Alat penyipat datar;h) Kerekan;i) Kunci-kunci pipa;j) Tali yang cukup kuat untuk menarik palu;k) Perlengkapan lain.

Gambar 1 Alat pengambilan contoh tabung belah

4.2 Bahan dan perlengkapanBahan penunjang pengujian yang dipergunakan adalah:a) bahan bakar (bensin, solar);b) bahan pelumas;c) balok dan papan;d) tali atau selang;e) kawat;f) kantong plastik;g) formulir untuk pengujian;h) perlengkapan lain.

4.3 Pengujian

4.3.1 Pengujian penetrasi dengan SPTHal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengujian penetrasi dengan SPT adalah:a) Peralatan harus lengkap dan laik pakai;b) Pengujian dilakukan dalam lubang bor;c) Interval pengujian dilakukan pada kedalaman antara 1,50 m s.d 2,00 m (untuk lapisantanah tidak seragam) dan pada kedalaman 4,00 m kalau lapisan seragam;d) Pada tanah berbutir halus, digunakan ujung split barrel berbentuk konus terbuka (opencone); dan pada lapisan pasir dan kerikil, digunakan ujung split barrel berbentuk konustertutup (close cone);e) Contoh tanah tidak asli diambil dari split barrel sampler;f) Sebelum pengujian dilakukan, dasar lubang bor harus dibersihkan terlebih dahulu;g) Jika ada air tanah, harus dicatat;h) Pipa untuk jalur palu harus berdiri tegak lurus untuk menghindari terjadinya gesekanantara palu dengan pipa;i) Formulir-formulir isian hasil pengujian.

4.3.2 KalibrasiSemua alat ukur harus dikalibrasi minimum 1 kali dalam 3 tahun dan pada saat diperlukan, sesuai dengan persyaratan kalibrasi yang berlaku.

4.3.3 PetugasPetugas pengujian ini adalah laboran atau teknisi yang memenuhi persyaratan kompetensiyang berlaku dalam pengujian penetrasi lapangan dengan SPT, dan diawasi oleh tenaga ahligeoteknik.

4.3.4 Penanggung jawab pengujianNama dan tanda tangan penanggung jawab pekerjaan harus ditulis dengan jelas padaformulir kerja. Nama petugas, nama pengawas dan nama penyellia pengujian ini harus ditulisdan disertai tanda tangan serta tanggal yang jelas.

5 Cara pengujian

5.1 Persiapan pengujianLakukan persiapan pengujian SPT di lapangan dengan tahapan sebagai berikut (Gambar 2):1) Pasang blok penahan (knocking block) pada pipa bor;2) Beri tanda pada ketinggian sekitar 75 cm pada pipa bor yang berada di atas penahan;3) Bersihkan lubang bor pada kedalaman yang akan dilakukan pengujian dari bekas-bekaspengeboran;

4) Pasang split barrel sampler pada pipa bor, dan pada ujung lainnya disambungkandengan pipa bor yang telah dipasangi blok penahan;5) Masukkan peralatan uji SPT ke dalam dasar lubang bor atau sampai kedalamanpengujian yang diinginkan;6) Beri tanda pada batang bor mulai dari muka tanah sampai ketinggian 15 cm, 30 cm dan45 cm.

Gambar 2 Penetrasi dengan SPT

5.2 Prosedur pengujianLakukan pengujian dengan tahapan sebagai berikut:a) Lakukan pengujian pada setiap perubahan lapisan tanah atau pada interval sekitar 1,50m s.d 2,00 m atau sesuai keperluan;b) Tarik tali pengikat palu (hammer) sampai pada tanda yang telah dibuat sebelumnya(kira-kira 75 cm);c) Lepaskan tali sehingga palu jatuh bebas menimpa penahan (Gambar 3);

d) Ulangi 2) dan 3) berkali-kali sampai mencapai penetrasi 15 cm;e) Hitung jumlah pukulan atau tumbukan N pada penetrasi 15 cm yang pertama;f) Ulangi 2), 3), 4) dan 5) sampai pada penetrasi 15 cm yang ke-dua dan ke-tiga;g) Catat jumlah pukulan N pada setiap penetrasi 15 cm:15 cm pertama dicatat N1;15 cm ke-dua dicatat N2;15 cm ke-tiga dicatat N3;Jumlah pukulan yang dihitung adalah N2 + N3. Nilai N1 tidak diperhitungkan karenamasih kotor bekas pengeboran;h) Bila nilai N lebih besar daripada 50 pukulan, hentikan pengujian dan tambah pengujiansampai minimum 6 meter;i) Catat jumlah pukulan pada setiap penetrasi 5 cm untuk jenis tanah batuan.]

Gambar 3

Gambar 3 Skema urutan uji penetrasi standar (SPT)

5.3 Koreksi hasil uji SPTDalam pelaksanaan uji SPT di berbagai negara, digunakan tiga jenis palu (donut hammer,safety hammer, dan otomatik, periksa Gambar 4) dan empat jenis batang bor (N, NW, A, danAW), lihat Pedoman penyelidikan geoteknik untuk fondasi bangunan air”, Vol.1 (Pd.T-03.1-2005-A). Ternyata uji ini sangat bergantung pada alat yang digunakan dan operatorpelaksana uji. Faktor yang terpenting adalah efisiensi tenaga dari sistem yang digunakan.Secara teoritis tenaga sistem jatuh bebas dengan massa dan tinggi jatuh tertentu adalah 48kg-m (350 ft-lb), tetapi besar tenaga sebenarnya lebih kecil karena pengaruh friksi dan

eksentrisitas beban. Adapun koreksi hasil uji SPT adalah sebagai berikut :

Gambar 4 Contoh palu yang biasa digunakan dalam uji SPTa). Menurut ASTM D-4633 setiap alat uji SPT yang digunakan harus dikalibrasi tingkatefisiensi tenaganya dengan menggunakan alat ukur strain gauges dan aselerometer,untuk memperoleh standar efisiensi tenaga yang lebih teliti. Di dalam praktek, efisiensitenaga sistem balok derek dengan palu donat (donut hammer) dan palu pengaman(safety hammer) berkisar antara 35% sampai 85%, sementara efisiensi tenaga paluotomatik (automatic hammer) berkisar antara 80% sampai 100%. Jika efisiensi yangdiukur (Ef) diperoleh dari kalibrasi alat, nilai N terukur harus dikoreksi terhadap efisiensi sebesar 60%, dan dinyatakan dalam rumus:

N60 = ( Ef /60 ) NM ................................................................... (1)

dengan :N60 : efisiensi 60% ;Ef : efisiensi yang terukur ;NM : nilai N terukur yang harus dikoreksi.

Nilai N terukur harus dikoreksi pada N60 untuk semua jenis tanah. Besaran koreksipengaruh efisiensi tenaga biasanya bergantung pada lining tabung, panjang batang,dan diameter lubang bor (Skempton (1986) dan Kulhawy & Mayne (1990)). Oleh karenaitu, untuk mendapatkan koreksi yang lebih teliti dan memadai terhadap N60, harusdilakukan uji tenaga Ef.

b). Efisiensi dapat diperoleh dengan membandingkan pekerjaan yang telah dilakukan :

W = Fxd = gaya x alihan ;tenaga kinetik (KE = ½ mv2)tenaga potensial : PE = mgh ;

dengan :m : massa (g) ;v : kecepatan tumbukan (m/s);g : konstanta gravitasi (= 9,8 m/s2 = 32,2 ft/s2 );h : tinggi jatuh (m).

Jadi rasio tenaga (ER) ditentukan sebagai rasio ER= W/PE atau ER = KE/PE. Semuakorelasi empirik yang menggunakan nilai NSPT untuk keperluan interpretasi karakteristiktanah, didasarkan pada rasio tenaga rata-rata ER ~ 60%.

c). Dalam beberapa hubungan korelatif, nilai tenaga terkoreksi N60 yang dinormalisasiterhadap pengaruh tegangan efektif vertikal (overburden), dinyatakan dengan (N1)60,

seperti dijelaskan dalam persamaan (2), (3) dan Tabel 1. Nilai (N1)60

menggambarkanevaluasi pasir murni untuk interpretasi kepadatan relatif, sudut geser, dan potensilikuifaksi.

(N1)60 = NM x CN x CE x CB X CR X CS ........................................... (2)

CN = 2,2/ (1,2 + (σ’vo/Pa)).........................................................(3)

dengan :(N1 )60 : nilai SPT yang dikoreksi terhadap pengaruh efisiensi tenaga 60%;NM : hasil uji SPT di lapangan;CN : faktor koreksi terhadap tegangan vertikal efektif (nilainya ≤ 1,70);CE : faktor koreksi terhadap rasio tenaga palu (Tabel 1);CB : faktor koreksi terhadap diameter bor (Tabel 1);CR : faktor koreksi untuk panjang batang SPT (Tabel 1);CS : koreksi terhadap tabung contoh (samplers) dengan atau tanpa pelapis (liner)(Tabel 1);σ’vo : tegangan vertikal efektif (kPa);Pa : 100 kPa.

Tabel 1 Koreksi-koreksi yang digunakan dalam uji SPT(Youd, T.L. & Idriss, I.M., 2001)

Faktor Jenis Alat Parameter KoreksiFaktor Jenis Alat Parameter Koreksi

Tegangan vertical efektif CN 2,2/(1,2+(σ’vo/Pa))

Tegangan vertikal efektif CN CN ≤ 1,7Rasio tenaga Palu donat (Donut hammer) CE 0,5 s.d 1,0Rasio tenaga Rasio tenaga Palu pengaman

(Safety hammer) CE0,7 s.d 1,2

Rasio tenaga Rasio tenaga Palu otomatik (Automatic-trip Donut-type hammer)

CE0,8 s.d 1,3

Diameter bor 65 s.d 115 mm CB 1,0Diameter bor 150 mm CB 1,05Diameter bor 200 mm CB 1,15Panjang batang < 3 m CR 0,75Panjang batang 3 s.d 4 m CR 0,8Panjang batang 4 s.d 6 m CR 0,85Panjang batang 6 s.d 10 m CR 0,95Panjang batang 10 s.d 30 m CR 1,0Pengambilan contoh tabung standar CS 1,0Pengambilan contoh tabung dengan pelapis (liner) CS 1,1 s.d 1,3