Post on 18-Dec-2015
description
KAPASITI CERUCUK TERPACU DI BAWAH
UJIAN BEBAN DIPERTAHANKAN
ATIQAH BINTI ZAINAL
Tesis ini dikemukakan sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat
penganugerahan Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam
Fakulti Kejuruteraan Awam
Universiti Teknologi Malaysia
MEI 2011
ii
iii
Teristimewa buat
Kedua ibubapa yang sentiasa mendoakan keselamatan dan kejayaan saya
Zainal Bin Abdullah
Sharifah Aloyah Binti Syed Omar
Adik-beradik yang sering memberi sokongan dan dorongan
Ismail Bin Zainal
Izzat Bin Zainal
Mohd Izzuddin Bin Zainal
Rakan-rakan rapat dan rakan sekelas yang telah bersama selama hampir 6 tahun
untuk menghabiskan pengajian Diploma dan Ijazah Sarjana Muda yang sentiasa
bersama di waktu susah dan senang
Terima kasih semua atas segalanya
iv
PENGHARGAAN
Alhamdulillah syukur ke hadrat Ilahi dengan limpah rahmat dan keizinan-
Nya, dapat saya menyiapkan Projek Sarjana Muda ini.
Pertama sekali, saya ingin mengucapkan ribuan terima kasih kepada penyelia
saya P.M Ir Azman Kassim yang telah banyak membantu serta memberi tunjuk ajar
yang membolehkan projek ini disiapkan.
Selain itu, saya ingin memberikan penghargaan kepada Ir. Yahya dari Majlis
Perbandaran Johor Bahru Tengah terhadap kesudian beliau bekerjasama dan
memberikan data-data tentang kerja cerucuk bagi kajian kes ini.
Pernghargaan juga ditujukan kepada semua pihak yang terlibat sama ada
secara lansung atau tidak lansung dalam menjayakan projek sarjana muda ini.
Sekian.
v
ABSTRAK
Aplikasi asas dalam atau cerucuk dipilih apabila penggunaan cerucuk cetek
adalah tidak ekonomi, tanah mempunyai keupayaan galas yang rendah, aras air bumi
yang tidak sekata, dan enapan besar akibat beban. Ia adalah mustahak untuk
menentukan keupayaan galas di tapak sebelum merekebentuk asas dalam. Oleh itu,
objektif kajian ini adalah untuk menganalisa kapasiti cerucuk terpacu berdasarkan
keupayaan galas dan enapan. Keupayaan galas boleh didefinasikan sebagai sebagai
gabungan keupayaan galas hujung dan geseran kulit sepanjang cerucuk dan tanah
disekelilingnya. Penentuan keupayaan galas adalah berdasarkan persamaan static
Kaedah Tomlinson. Objektif seterusnya adalah untuk menentukan jika cerucuk
dapat menanggung beban kenaan dibawah enapan yang dibenarkan. Ujian Beban
Dipertahankan dijalankan terhadap cerucuk ujian dan enapan yang berlaku akan
dianalisa. Beban yang dikenakan terhadap cerucuk dipelbagaikan dari sekali beban
kenaan, 2 kali beban dikenakan dan tiada beban dikenakan. Keupayaan galas yang
dibenarkan diperolehi dengan membahagikan keupayaan galas muktamad dan faktor
keselamatan. Keputusan menunjukkan keupayaan galas yang dibenarkan yang
ditentukan melalui Kaedah Tomlinson mempunyai nilai yang lebih besar daripada
beban yang dikenakan. Selepas menjalankan Ujian Beban Dipertahankan, didapati
enapan yang berlaku dibawah pelbagai beban yang dikenakan adalah boleh diterima
kerana nilainya adalah kurang dari enapan yang dibenarkan.
vi
ABSTRACT
The application of deep foundation or piling is chosen when the use of shallow
foundation is uneconomical, when soil has low bearing capacity, uneven
groundwater level and large settlement due to loading. It is vital to determine the
bearing capacity of the soil before designing the pile . Therefore, the objective of this
study is to analyse the capacity of the driven pile based on its bearing capacity and
settlement. Bearing capacity can be defined as summing the end bearing capacity
and skin friction along the pile. The determination of bearing capacity will be made
using the static equation of Tomlinson Method. Next objective is to verify if the pile
can sustain the working load under the required settlement. The Maintained Load
Test (MLT) will be conducted on pile and the settlement that occurs will be analysed.
The loading imposed on pile will varies from zero working load, 1 time working load
to 2 times working load. Allowable bearing capacity is determined by dividing the
ultimate bearing capacity and the factor of safety. The results shows that allowable
bearing capacity that has been calculated using Tomlinson Method has larger value
than the imposed working load. After conducting the MLT it shows that settlement
that occurs under varies load is acceptable because the value is lower than the
requirement.
.
vii
ISI KANDUNGAN
BAB PERKARA MUKA SURAT
HALAMAN PENGAKUAN ii
HALAMAN DEDIKASI iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
ISI KANDUNGAN vii
SENARAI JADUAL x
SENARAI RAJAH xi
SENARAI SIMBOL xiii
BAB 1 PENGENALAN
1.1 Pendahuluan 1
1.2 Masalah Kajian 2
1.3 Objektif Kajian 3
1.4 Skop Kajian 3
1.5 Kepentingan Kajian 4
viii
BAB 2 KAJIAN LITERATUR
2.1 Tanah 5
2.1.1 Jenis Tanah 6
2.1.1.1 Tanah terangkut 6
2.1.1.3 Tanah Organik 6
2.1.2 Pengelasan Tanah 7
2.1.3 Kekuatan ricih Tanah 10
2.2 Cerucuk 12
2.2.1 Faktor-faktor penggunaan asas cerucuk 12
2.2.2 Jenis-jenis cerucuk 13
2.2.2.1 Klasifikasi mengikut jenis bahan 13
2.2.2.2 Klasifikasi mengikut cara
pemindahan beban 16
2.2.2.3 Klasifikasi mengikut Kaedah
Pemasangan 17
2.2.3 Keupayaan Cerucuk 18
2.2.3.1 Keupayaan galas hujung cerucuk 19
2.2.3.2 Keupayaan geseran kulit cerucuk 20
2.3 Ujian beban ke atas cerucuk 21
BAB 3 METODOLOGI
3.1 Pendahuluan 23
3.2 Penyiasatan Tapak 24
3.2.1 Penjaraan 27
3.2.2 Ujian Penusukan Piawai (SPT) 27
3.2.3 Pengawetan Tanah Tidak Terganggu 30
3.2.4 Penggerudian Batu 31
3.2.5 Pengawasan Paras Airbumi 31
3.2.6 Ujian Makmal 32
3.3 Keupayaan galas muktamad cerucuk 33
3.4 Ujian Beban Dipertahankan 38
ix
BAB 4 KAJIAN KES
4.1 Pengenalan 40
4.2 Skop Kerja Penyiasatan Tanah 40
4.3 Profil tanah 42
4.4 Penentuan keupayaan galas cerucuk menggunakan
Kaedah Tomlinson 50
4.4.1 Contoh pengiraan bagi lapisan tanah liat 50
4.4.2 Contoh pengiraan bagi lapisan tanah pasir 51
4.5 Ujian Cerucuk 54
BAB 5 KESIMPULAN DAN CADANGAN
5.1 Kesimpulan 58
5.2 Cadangan 60
SENARAI RUJUKAN 61
SENARAI LAMPIRAN 63
x
SENARAI JADUAL
NO JADUAL TAJUK MUKA SURAT
2.1 Simbol yang digunakan dalam Sistem Pengelasan
Tanah Seragam 7
2.2 Pengelasan tanah mengikut Unified Soil
Classification System (USCS) 8
2.3 Beban rekabentuk dan panjang maksimum
berdasarkan bahan cerucuk 14
3.1 Hubungkait di antara rintangan tanah terhadap
penusukan dan nilai N 28
3.2 Hubungan antara kekonsistenan tanah liat dengan
kekuatan tak bersalir, Cu 28
3.5 Nilai untuk cerucuk 36
3.6 Nilai Ks untuk beberapa jenis cerucuk 37
4.1 Pengiraan keupayaan galas cerucuk menggunakan
Kaedah Tomlinson 53
4.2 Keputusan Ujian Beban Dipertahankan 57
xi
SENARAI RAJAH
NO JADUAL TAJUK MUKA SURAT
2.1 Carta Keplastikan untuk Sistem Pengelasan Tanah 10
2.2 Bulatan Mohr yang menunjukkan keadaan tegasan
semasa kegagalan 12
2.3 Jenis cerucuk utama 15
2.4 Jenis pemindahan beban ke cerucuk 16
2.5 Lengkung pemindahan beban dan zon keupayaan
galas hujung muktamad 19
2.6 Pekali sebagai fungsi bagi kekuatan ricih
takbersalir, Cu 21
3.1 Carta aliran metodologi kajian 25
3.2 Penjaraan di tapak bina 29
3.3 Peralatan untuk mengambil sampel tanah
tidak terganggu 30
3.4 Sampel tanah tidak terganggu yang
diambil dari tapak 30
3.5 Sampel tanah tidak terganggu dibawa ke
makmal untuk diuji 31
3.6 Faktor rekatan bagi cerucuk yang dipacu dalam
tanah liat 35
3.7 Hubungan antara , faktor keupayaan galas
dan nilai N dari SPT 36
xii
3.8 Faktor keupayaan galas Nq bagi cerucuk
di dalam tanah pasir 37
3.9 Blok konkrit digunakan sebagai beban dalam
Ujian Beban Dipertahankan 39
3.10 Tolok mengukur beban yang digunakan untuk
mengukur enapan 39
4.1 Pelan Tapak bagi kajian kes 41
4.2 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 1 43
4.3 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 1
(sambungan) 44
4.4 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 2 45
4.5 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 2
(sambungan) 46
4.6 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 3 47
4.7 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 3
(sambungan) 48
4.8 Profil Tanah 49
4.9 Graf beban melawan enapan 55
4.10 Graf masa melawan enapan 56
4.11 Graf beban melawan masa 56
xiii
SENARAI SIMBOL
G = Kelikir
S = Pasir
M = Kelodak
C = Tanah Liat
O = Organik
PT = Tanah Gambut
W = Tanah bergred baik
P = Tanah bergred buruk
Qult = Keupayaan galas muktamad
Qb = Keupayaan galas hujung
Qs = Geseran kulit antara cerucuk dan tanah
Wp = Berat cerucuk
Nc = Faktor keupayaan galas
Nq = Faktor keupayaan galas
P = Purata tegasan berkesan
Ks = Pekali tekanan tanah
Ab = Luas keratan rentas dasar cerucuk
As = Luas keratan aci cerucuk
= Faktor rekatan
= Sudut geseran antara tanah dan cerucuk
C b = Kekuatan ricih tak salir pada bahagian dasar cerucuk
C u = Purata kekuatan ricih tanah liat yang bersalir dengan aci
cerucuk
= Kekuatan ricih tanah
= Tegasan normal berkesan
xiv
= Sudut geseran dalaman
c = Kejeleketan
1 = Tegasan utama major berkesan
3 = Tegasan utama minor berkesan
= Sudut teori di antara satah utama major dengan satah kegagalan
B = Dimensi cerucuk terkecil
fs = Rintangan geseran
K = Tekanan sisi bumi
xv
SENARAI LAMPIRAN
LAMPIRAN TAJUK HALAMAN
A Ringkasan Keputusan Ujian Makmal 63
B Contoh keputusan Analisis Ayakan 64
C Contoh Keputusan Ujian Kekuatan Ricih
Tidak Bersalir 65
D Lokasi cerucuk ujian berdasarkan
pelan struktur 66
E Contoh Rekod Kerja Penanaman Cerucuk 67
F Ujian Beban Dipertahankan dijalankan di tapak 68
BAB 1
PENGENALAN
1.1 Pendahuluan
The term foundation originates from the Latin word fundatio, or fundare which
means to found, to set, or to place the act of a building. Thus foundation means
the artificially laid base on which a structure (superstructure) stands, or on which
any erection is built up (A.R Jumikis,1971).
Asas merupakan bahagian terpenting dalam sesuatu struktur kerana ia
berfungsi memindahkan beban dari bangunan ke lapisan tanah dibawahnya. Struktur
ini berhubung terus dengan tanah dan terletak dibahagian bawah aras bumi. Dengan
ini, binaan asas bukan saja perlu mengambil kira beban yang digalasnya tetapi juga
keadaan tanah. Sifat tanah yang berbeza-beza menyebabkan keperluan rekebantuk
dari satu bangunan dan bangunan yang lain juga berbeza-beza. Keadaan tanah ini
dapat diketahui melalui ujian tapak yang dijalankan.
A relatively long columnar construction element made of wood, reinforced concrete,
metal or a combination of these. It is embedded into soil to receive and transmit
vertical and inclined loads into the soil or to rock below at an economically feasible
depth without causing intolerable settlement to the soil and the structure (A.R.
Jumikis, 1971).
Asas dalam adalah sejenis asas dimana beban dari bangunan disebarkan ke
aras atau kedalaman yang sesuai di dalam tanah melalui tiang yang dinamakan
cerucuk. Ia digunakan sebagai alternatif untuk memindahkan beban dari bangunan
ke lapisan tanah apabila penggunaan asas cetek seperti asas pad, asas jalur dan asas
rakit adalah tidak ekonomi dan tidak selamat. Selain itu penggunaan cerucuk
selalunya diaplikasikan apabila tanah di tapak tidak sesuai digunakan untuk
menanggung beban akibat keupayaan galas yang rendah, mendapan yang berlebihan,
keadaan aras air bawah tanah yang tidak menentu dan terdapatnya beban ufuk.
1.2 Masalah Kajian
Perlakuan sesuatu cerucuk yang telah ditanam perlu dikaji berdasarkan dua
aspek iaitu keupayaan galas dan enapan. Bagi aspek pertama yang dinyatakan,
sesuatu struktur asas itu mungkin runtuh atau roboh disebabkan tanah tidak dapat
menanggung beban yang dikenakan keatasnya. Bagi aspek kedua pula, tanah di
tapak mungkin tidak mengalami kegagalan tetapi enapan yang berlaku adalah terlalu
besar dan boleh menyebabkan struktur retak atau rosak. Oleh itu ujian cerucuk
perlulah dijalankan di tapak untuk mengkaji prestasi cerucuk yang digunakan.
Sekiranya cerucuk yang tidak sesuai digunakan, ia boleh menyebabkan kerugian
yang besar dari segi masa, tenaga dan kos selain membahayakan keselamatan
penghuni yang berada dalam bangunan tersebut.
3
1.3 Objektif Kajian
Objektif bagi kajian yang dijalankan adalah :
i. Menganalisa sifat-sifat tanah di tapak dan mendapatkan profil tanah bagi
kajian kes.
ii. Menentukan keupayaan galas muktamad dan keupayaan galas yang
dibenarkan untuk cerucuk secara pengiraan menggunakan Kaedah
Tomlinson.
iii. Mengkaji samaada cerucuk yang dikenakan boleh menanggung beban
yang dikenakan di bawah enapan yang telah ditetapkan melaluli Ujian
Beban Dipertahankan.
1.4 Skop Kajian
Skop kajian merangkumi aspek-aspek berikut :
i. Mengumpul data dan parameter tanah untuk memperolehi profil bagi
kajian kes.
ii. Menentukan keupayaan galas yang dibenarkan dan keupayaan galas
muktamad cerucuk menggunakan Kaedah Tomlinson.
iii. Memastikan enapan yang berlaku tidak melebihi enapan yang dibenarkan
berdasarkan keputusan Ujian Beban Dipertahankan.
iv. Analisis dan perbincangan tentang keputusan yang diperoleh.
4
1.5 Kepentingan Kajian
Kajian ini dilakukan untuk mengkaji samaada cerucuk yang digunakan adalah
selamat untuk menampung beban kerja rekabentuk. Ia boleh dianggap sebagai kerja
menyemak rekabentuk dan menjamin keupayaan cerucuk tersebut adalah mencukupi
untuk menanggung beban yang akan ditanggung. Ini diharap dapat memberikan
gambaran yang jelas kepada pihak-pihak yang terlibat dalam pembinaan struktur
khususnya jurutera geoteknik dan jurutera awam yang terlibat dengan dalam kerja-
kerja perancangan dan rekabentuk cerucuk terpacu.
5
BAB 2
KAJIAN LITERATUR
Dalam bab ini, 3 beberapa sub-topik akan dibincangkan. Ini termasuklah
kajian literatur tentang tanah, cerucuk dan ujian beban yang dijalankan terhadap
cerucuk. Informasi tentang sub-topik diperolehi dari bahan-bahan rujukan yang
berkaitan dengan tajuk tesis ini.
2.1 Tanah
Tanah terdiri dari partikel besar dan kecil, dan ia tidak hanya terdiri dari
bahan pejal tetapi juga udara dan air. Selalunya, partikel ini adalah akibat dari kesan
luluhawa batuan dan pereputan tumbuh-tumbuhan. Partikel tanah juga boleh
berubah menjadi batuan selepas beberapa jangka masa akibat tekanan dan berat
beban yang berada di atasnya (Cheng Liu, Jack.B Evett, 2005). Tanah terdiri dari
bahan-bahan seperti kelikir, pasir, tanah liat, kelodak atau campuran bahan-bahan
tersebut.
6
2.1.1 Jenis tanah
Jenis-jenis tanah boleh dikelaskan mengikut mod-mod pembentukan seperti
berikut :
2.1.1.1 Tanah terangkut
Biasanya tanah jenis ini diangkut oleh air. Proses pembentukan tanah
terangkut berlaku apabila halaju air berkurangan dan zarah-zarah tanah yang dibawa
air akan mendap. Pemendapan dimulai oleh zarah-zarah yang besar dan berat dahulu.
Oleh itu, pasir dan kelikir selalunya terdapat di bahagian hilir sungai terutamanya
apabila sungai dan laut bertemu kerana halaju air akan berkurangan.
2.1.1.2 Tanah Baki
Pembentukan tanah baki adalah berdasarkan luluhawa apabila batuan asal
mengalami serangan kimia dan biologi dalam iklim tropika yang panas dan lembap.
Sekiranya batuan asal itu adalah batuan igneous dan metamorfik maka tanah yang
terhasil adalah tanah kelodak hingga kerikil. Manakala tanah laterit terbentuk dari
batuan endapan. Sebahagian besar tanah yang terdapat di Malaysia adalah tanah baki.
2.1.1.3 Tanah Organik (gambut)
Pada permukaan bumi selalunnya terdapat bahan-bahan organik yang terletak
pada lapisan atas tanah. Tanah gambut adalah tanah pertanian dan perlu disingkirkan
terlebih dahulu sebelum projek pembinaan dijalankan. Ketebalan tanah jenis ini
7
tidak melebih 500mm. Tanah gambut selalunya memperolehi kandungan organic
yang tinggi dan mempunyai banyak masalah kejuruteraan.
2.1.2 Pengelasan Tanah
Untuk memudahkan pengklasifikasian sesuatu tanah sistem pengelasan yang
umum telah diperkenalkan. Terdapat pelbagai sistem telah diperkenalkan namun
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO)
dan Unified Soil Classification System (USCS) atau Sistem Pengelasan Tanah
Seragam adalah yang paling banyak digunakan dalam bidang kejuruteraan. Bagi
kajian tesis ini, sistem pengelasan tanah yang digunakan adalah Sistem Pengelasan
Tanah Seragam.
Jadual 2.1 : Simbol yang digunakan dalam Sistem Pengelasan Tanah Seragam
Simbol Jenis tanah
G Kelikir / Gravel
S Pasir / Sand
M Kelodak / Silt
C Tanah Liat / Clay
O Organik
PT Tanah Gambut / Peat
W Tanah bergred baik
P Tanah bergred buruk
8
Jadual 2.2 : Pengelasan tanah mengikut Unified Soil Classification System (USCS)
Kriteria mengelaskan kumpulan mengikut symbol dan
nama tanah
Nama
kumpulan
Nama
kumpulan
TANAH
KASAR
(lebih dari
50 %
tertahan di
ayak
No.200)
KELIKIR:
lebih 50%
pecahan
kasar
PASIR :
50 % atau
lebih
melepasi
ayak No.4
Kelikir
bersih :
kurang dari
5% bahan
halus
Kelikir
bersama pasir
lebih 12 %
bahan halus
Pasir bersih :
kurang dari
5% bahan
halus
Pasir bersama
pasir halus :
lebih dari
12 % bahan
halus
Cu 4 dan
1 Cc 3
Cu < 4
dan / atau
1 > Cc > 3
Bahan halus
ialah ML
atau MH
Bahan halus
ialah CL
atau CH
Cu 6 dan
1 Cc 3
Cu < 6
dan /atau
1 > Cc > 3
Bahan halus
ML dan MH
Bahan halus
CL dan CH.
GW
GP
GM
GC
SW
SP
SM
SC
Kelikir
gred baik
Kelikir
gred
buruk
Kelikir
kelodak
Kelikir
Tanah
Liat
Pasir gred
Baik
Pasir gred
Buruk
Pasir
kelodak
Pasir
Tanah
Liat
9
TANAH
HALUS
(lebih dari
50%
melepasi
ayak
No.200)
TANAH
ORGANIK
Kelodak
dan Tanah
Liat:
Terdiri
daripada
bahan
organic,
berwarna
gelap
(Had cecair
< 50)
Bukan
Organik
Organik
(Had Cecair >
50)
Bukan
Organik
Organik
PI > 7
PI > 4
Had cecair
-keringan
ketuhar /
Had cecair
-tidak
dikeringkan
< 0.75
PI atas
garisan A
PI dibawah
garisan A
Had cecair
(kering
ketuhar) /
Had cecair
(tidak
dikeringkan
< 0.75)
CL
ML
OL
CH
MH
OH
PT
Tanah liat
rendah
plastik
Tanah
Liat
Kelodak
organik /
Kelodak
tanah liat
Kelodak
berisi
(Fat clay)
Kelodak
elastic
Kelodak
organik /
Kelodak
tanah liat
Gambut
10
Rajah 2.1 Carta Keplastikan untuk Sistem Pengelasan Tanah
2.1.4 Kekuatan ricih Tanah
Kekuatan ricih merujuk kepada kebolehan tanah menahan tegasan ricih.
Kekuatan ricih tanah amat penting untuk diketahui kerana ia berkait rapat dengan
kestabilan dan keupayaan tanah menanggung beban. Jika tanah tidak mempunyai
kekuatan ricih yang mencukupi untuk menahan tegasan ricih, kegagalan akan
berlaku dalam bentuk tanah runtuh atau kegagalan pada asas. Kekuatan ricih pada
suatu titik pada satah tertentu boleh diungkapkan dengan persamaan Coulomb :
= c + tan (2.1)
11
Manakala berdasarkan konsep asas Terzaghi, kekuatan ricih diungkapkan
sebagai rangkap tegasan normal berkesan seperti berikut, dengan c dan kedua-
duanya ialah parameter kekuatan ricih di dalam sebutan tegasan normal berkesan.
= c + tan (2.2)
Dalam Bulatan Mohr, kekuatan ricih diungkapkan dalam sebutan tegasan
utama berkesan, semasa kegagalan berlaku di titik tegasan utama major berkesan 1
dan tegasan utama minor 3. Semasa kegagalan berlaku, garisan lurus yang
ditakrifkan oleh persamaan Coulomb, akan tangen terhadap bulatan Mohr yang
mewakili keadaan tegasan. Koordinat titik tangent tersebut adalah dan di mana
= 1 / 2 (1 3 ) sin 2 (2.3)
= 1 / 2 (1 + 3 ) + 1 / 2 (1 3 ) kos 2 (2.4)
dengan adalah sudut teori di antara satah utama major dengan satah
kegagalan. Hubungan antara ' dengan ialah:
= / 2 + 45o (2.5)
Dengan menggantikan persamaan 2.2, 2.4 dan 2.5 ke dalam persamaan
2.3, maka persamaan yang terhasil ialah:
(1 3 ) = (1 + 3 ) sin + 2 c kos (2.6)
1 = 3 tan2
(45o + / 2) + 2 c tan (45 o
Kedua persamaan yang terhasil dikenali sebagai kriteria kegagalan
Mohr-Coulomb.
12
Rajah 2.2 Bulatan Mohr yang menunjukkan keadaan tegasan semasa kegagalan
2.2 Cerucuk
Fungsi cerucuk adalah untuk memindahkan beban struktur ke tanah atau
lapisan batuan dibawahnya pada kedalaman tertentu. Ia berbeza dari asas tapak dari
segi nisbah kedalaman dan lebar asas adalah melebihi empat (Nurly Gofar, Khairul
Anuar Kassim, 2007)
2.2.1 Faktor-faktor penggunaan asas cerucuk
Penggunaan asas cerucuk selalunya dipilih apabila penggunaan asas cetek
tidak ekonomi dan tidak selamat atau disebabkan faktor-faktor lain seperti
Liputan kegagalan
c
1
3 1 1
13
i. Kewujudan lapisan galas yang sesuai tidak diperolehi. Tanah di
bawah struktur tidak mempunyai keupayaan galas yang mencukupi
untuk menanggung beban kerja.
ii. Kebolehmampatan tanah yang berlebihan menyebabkan enapan yang
besar jika menggunakan asas cetek.
iii. Daya yang dikenakan tidak seragam.
iv. Menghalang tindakan daya tujah dari bawah permukaan seperti
tindakan hidrostatik.
v. Aras air bawah tanah tidak menentu.
2.2.2 Jenis-jenis cerucuk
Cerucuk boleh dibahagikan kepada beberapa jenis mengikut jenis bahan, cara
pemindahan bahan dan kaedah pemasangannya. Di antara faktor penting pemilihan
dan rekabentuk cerucuk adalah keadaan tanah, lokasi pembinaan, jenis struktur dan
ketahanan cerucuk.
2.2.2.1 Klasifikasi mengikut jenis bahan
Berdasarkan bahan yang digunakan untuk membina cerucuk, bahan utama
yang sering digunakan ialah kayu, konkrit (cerucuk pratuang, cerucuk prategasan,
tuang di-situ) dan komposit iaitu gabungan bahan-bahan yang disebut sebelumnya.
Jadual 2.3 menunjukkan beban rekabentuk dan panjang yang dibenarkan bagi
cerucuk berdasarkan bahan.
14
Jadual 2.3 : Beban rekabentuk dan panjang maksimum berdasarkan bahan cerucuk
Jenis cerucuk Beban dibenarkan (kN) Panjang maksimum
(m)
Kayu 150 300 15 20
Keluli H 300 600 Tidak terhingga
Paip keluli (diissi konkrit) 400 600 30 38
Konkrit Pratuang 300 500 15 20
Konkrit tuang di-situ 300 500 15 22.5
Konkrit tuang di-situ
(cerucuk bebawang)
300 500 Hingga 30
Komposit 200 300 Hingga 45
Cerucuk kayu adalah sesalur pokok di mana dahannya dipotong dengan
berhati-hati. Cerucuk jenis ini tidak boleh menangung tegasan pemacuan keras, dan
kapasiti selalunya adalah terhad. Cerucuk kayu adalah tahan lasak apabila dibenam
di dalam tanah tepu tapi mudah mereput jika dibenam di dalam tanah yang
mengalami perubahan lembapan.
Cerucuk keluli digunakan apabila beban yang dikenakan adalah tinggi.
Kelemahan cerucuk jenis ini ialah ia mudah berkarat. Keratan cerucuk keluli
selalunya dalam bentuk H atau paip. Cerucuk berbentuk paip selalunya diisi dengan
konkrit untuk menambahkan kekuatannya. Cerucuk keluli boleh menanggung
keadaan pemacuan keras.
Cerucuk konkrit boleh diklasifikasikan sebagai pra-tuang dan tuang di-situ.
Konkrit pra-tuang diperbuat dari konkrit bertetulang prategasan yang memberikan
kapasiti yang tinggi. Cerucuk pra-tuang selalunya ditempah dengan panjang yang
telah ditetapkan untuk mengelakkan pembaziran kos dan bahan. Cerucuk jenis ini
mestilah dikendalikan dengan berhati-hati untuk mengelakkan kerosakan seperti
15
keretakan, kehancuran atau serpihan. Cerucuk konkrit tuang di-situ dibina dengan
mengisi lubang yang digerudi dengan konkrit. Bebawang atau asas yang lebih besar
boleh dihasilkan dengan menjatuhkan tukul ke atas konkrit baru untuk membesarkan
luas sentuhan di bawah asas.
Rajah 2.3 Jenis cerucuk utama
(a) Cerucuk kayu / bakau
(b) Cerucuk keluli-H
(c) Cerucuk tuang di-situ
(d) Cerucuk konkrit lulas (tapak yang dibesarkan)
(e) Cerucuk konkrit pra-tuang
(f) Cerucuk kelompang
(g) Cerucuk berombak (corrugated shell)
16
2.2.2.2 Klasifikasi mengikut cara pemindahan beban
Beban dari suatu struktur boleh dipindahkan ke tanah melalui cerucuk galas
hujung atau cerucuk geseran. Dalam kebanyakan kes pembinaan cerucuk adalah
gabungan dari kedua jenis ini. Pemilihan cara pemindahan beban adalah berbeza-
beza mengikut keadaan tanah.
Cerucuk galas hujung memindahkan beban terus ke asas cerucuk yang
terletak di atas tanah yang kukuh seperti batu, pasir yang tumpat, kerikil dan lain-lain.
Beban struktur di atas tanah akan dipindahkan ke tanah ini. Contoh cercuk galas
hujung ditunjukkan di rajah dibawah. Cerucuk geseran memindahkan beban struktur
degan cara geseran kulit atau kejeleketan antara tanah dan permukaan luar cerucuk.
Cerucuk ini sering diaplikasikan di tanah liat atau tanah kelodak.
Rajah 2.4 Jenis pemindahan beban ke cerucuk
CERUCUK
GESERAN
CERUCUK
HUJUNG
GALAS
BEBAN BEBAN
17
2.2.2.3 Klasifikasi mengikut kaedah pemasangan
Terdapat dua jenis kaedah pemasangan iaitu cerucuk terpacu (driven pile)
dan cerucuk gerudi (drilled pile).
Cerucuk terpacu dikategorikan sebagai cerucuk anjakan besar kerana tanah
dianjakkan ke bawah dan ke sisi dalam kuantiti yang banyak. Cerucuk jenis ini
sering digunakan kerana boleh digunakan di kebanyakan keadaan tanah. Masalah
utama cerucuk ini adalah getaran dan bunyi yang bising ketika aktiviti pemasangan
cerucuk terpacu. Cerucuk selalunya dipacu ke tanah menggunakan hentaman tukul.
Kepala pemacu terdiri daripada bahan kusyen yang diletakkan di antara tukul dan
cerucuk untuk mengelakkan kerosakan. Selalunya kren berkapasiti 50 hingga 150
tan digunakan untuk memacu cerucuk.
Terdapat beberapa jenis tukul iaitu tukul jatuh, tukul diesel dan tukul bergetar.
Tukul jatuh menggunakan daya graviti dengan berat tukul meyamai berat cerucuk.
Tukul dinaikkan ke ketinggian yang sesuai dan dilepaskan untuk memacu cerucuk.
Tukul diesel juga dikenali sebagai single atau double acting hammer . Tukul ini
menggunakan tenaga yang diperoleh dari daya graviti yang bertindak ke atas jisim
omboh (piston). Tukul bergetar selalunya dikuasakan oleh kuasa elektrik atau kuasa
hidraulik. Ia terdiri dari jisim sisi berputar (contra-rotating eccentric masses) yang
berada di dalam suatu bekas yang disambungkan kepada kepala tukul. Tukul ini
sering digunakan pada tanah berpasir atau berkerikil.
Jenis kedua bagi pemasangan cerucuk adalah cerucuk gerudi. Cerucuk ini
juga dikenali sebagai cerucuk tiada anjakan kerana proses pemasangannya tidak
menyebabkan anjakan pada tanah. Cerucuk gerudi dibina dengan memasukkan
bendalir konkrit ke dalam lubang yang telah digerudi menggunakan hollow-steamed
flight auger ke kedalaman yang dikehendaki. Apabila penggerudian sudah
sempurna, lubang berkenaan dibersihkan dan konkrit dimasukkan untuk membentuk
18
cerucuk. Pembinaan cerucuk gerudi lebih mudah di pasir tumpat atau tanah kelikir
namun ia juga boleh digunakan pada tanah yang mempunyai lapisan yang berbeza-
beza.
Kelebihan menggunakan auger bored pile ialah tapaknya boleh dibesarkan
untuk meningkatkan kapasiti galas hujung cerucuk. Cerucuk gerudi lebih sering
digunakan kerana kelengkapan alatan adalah lebih ringan dan mudah digunakan
berbanding cerucuk terpacu. Selain itu proses penggerudian tidak menyebabkan
bunyi bising dan getaran kepada kawasan sekeliling.
2.2.3 Keupayaan Cerucuk
Seperti yang dibincangkan sebelum ini, beban struktur boleh dipindahkan
kepada tanah melalui galas hujung atau geseran antara tanah dan perimeter cerucuk
ataupun gabungan keduanya. Keupayaan galas muktamad (Qult) bagi suatu cerucuk
boleh didapati dari persamaan dibawah dimana Qb dan Qs masing-masing ialah galas
hujung dan geseran
Qult = Qb + Qs (2.8)
Keupayaan galas hujung, Qb diperolehi dari persamaan Qb = qb.Ab dimana Ab ialah
keratan rentas luas tapak cerucuk. Qs pula didapati dari unit geseran kulit dan luas aci
cerucuk (pile shaft) melalui persamaan Qs = fs.As. Maka kapasiti galas muktamad
boleh juga diungkapkan menjadi
Qult = qb.Ab + fs.As (2.9)
19
2.2.3.1 Keupayaan galas hujung cerucuk
Beban muktamad yang dipindahkan ke tapak asas akan menghasilkan zon
kegagalan yang berada tepat dibawah cerucuk seperti yang ditunjukkan dalam rajah.
Menurut Bowles (1989), zon kegagalan ini boleh berlaku hingga 2-4B di bawah
tapak cerucuk dan 6-10B diatas tapak dengan B ialah dimensi cerucuk paling kecil.
Menurut Terzaghi, keupayaan galas boleh dikira melalui dua persamaan berikut
dengan Nc dan Nq adalah factor keupayaan galas
qb = c.Nc + q.Nq + .B.N (2.10)
qb = c. Nc + vo (Nq 1 ) (2.11)
Rajah 2.5 Lengkung pemindahan beban dan zon keupayaan galas hujung
muktamad
20
2.2.3.2 Keupayaan geseran kulit cerucuk
Geseran kulit adalah geseran yang terhasil antara permukaan cerucuk dengan
tanah sekeliling cerucuk. Geseran kulit adalah parameter penting yang perlu
diambilkira untuk menentukan keupayaan galas tanah. Geseran kulit dapat
diwujudkan apabila cerucuk mempunyai permukaan kasar seperti cerucuk konkrit
yang dipacu kedalam tanah liat keras atau tanah berpasir. Terdapat 3 kaedah yang
boleh digunakan untuk memperoleh unit rintangan geseran iaitu , dan .
Kaedah telah diperkenalkan oleh Tomlinson (2001). Rintangan geseran
boleh dikira dengan persamaan dibawah di mana ialah factor rekatan empirical, c
ialah purata kejeleketan, vo ialah tegasan pugak efektif, K ialah tekanan sisi bumi,
ialah sudut geseran antara tanah dan cerucuk.
fs = . c + vo K tan (2.12)
Kaedah telah diusulkan oleh Vijayvergiya dan Focht dengan persamaan dibawah
dimana cu ialah purata kekuatan ricih tak bersalir
fs = (vo + 2cu) (2.13)
Kaedah telah diusulkan oleh Burland. Bagi kaedah ini, rintangan geseran
boleh ditentukan dengan asas bahawa parameter tegasan efektif bagi tanah liat adalah
dalam keadaan terbentuk kembali (remolded state) iaitu c = 0. Maka kaedah ini
hanya sesuai bagi tanah tidak berjeleket atau pasir. Rintangan geseran pada mana-
mana kedalaman boleh diungkapkan seperti di bawah dimana = K tan ,
fs = . vo (2.14)
21
Rajah 2.6 Pekali sebagai fungsi bagi kekuatan ricih takbersalir, Cu
2.3 Ujian beban ke atas cerucuk
Mengikut Bujang K.Huat, Ahmad Jusoh dan Shukri Ismail (1991) tujuan
utama ujian beban dijalankan ke atas cerucuk adalah :
i. Membuktikan cerucuk tidak akan gagal ketika dikenakan beban kerja.
ii. Menentukan keupayaan galas mukatamad tanah dimana cerucuk
dipacu.
22
iii. Memperoleh hubungan antara enapan dan beban.
iv. Menyemak mutu kerja-kerja cerucuk.
Cerucuk ujian selalunya diberikan beban tambahan sekurang-kurangya 50%
dari beban sebenar. Ia haruslah dipacu di lokasi dimana keadaan tanah adalah
diketahui seperti berhampiran dengan lubang jara ataupun di kawasan yang keadaan
tanah adalah buruk. Jenis cerucuk dan cara pemasangan perlulah sama dengan yang
digunakan untuk projek itu. Rekod penusukan perlu disimpan untuk setiap ujian
cerucuk yang dijalankan.
Jenis ujian beban static yang selalu dijalankan adalah Ujian Beban
Dipertahankan (Maintained Load Test) dan Ujian Penusukan Kadar Tetap (Constant
Rate Penetration Test). Di dalam ujian Beban Ditetapkan, hubungan beban -
enapan untuk cerucuk diperolehi dengan melakukan pembebanan pada kadar
pertambahan yang sesuai untuk membenarkan masa yang cukup di antara
pertambahan beban supaya setiap enapan telah selesai sebelum beban baru
ditambah. Manakala, dalam ujian Penusukan Kadar Tetap Beban dikenakan
bagi mendapatkan kadar penusukan yang tetap yang diukur secara berterusan.
23
BAB 3
METODOLOGI
3.1 Pendahuluan
Peringkat pertama adalah perancangan terhadap keseluruhan kajian yang
ingin dijalankan. Bermula dengan pemilihan tajuk, objektif yang ingin dicapai
melalui kajian ditetapkan. Seterusnya menetapkan skop dan metodologi bagi
menjalankan kajian. Carta aliran di bawah menunjukkan metodologi kajian ini.
Carta alir ini penting agar kajian yang dilakukan tidak terpesong dari landasan yang
telah ditetapkan. Rajah 3.1 menunjukkan aliran kerja bagi kajian yang dijalankan.
Peringkat kedua adalah pengumpulan data dan maklumat tentang kajian kes.
Data yang diperolehi dari Majlis Perbadanan Johor Bahru Tengah adalah seperti
laporan penyiasatan tapak, pelan dan spesifikasi cerucuk yang digunakan. Maklumat
yang diperolehi akan dianalisis diperingkat seterusnya.
24
Selain itu rujukan dari buku rujukan, buku teks, artikel, dan internet
dilakukan untuk memahami latarbelakang tajuk kajian. Tesis-tesis terdahulu juga
dijadikan rujukan untuk mengetahui pendekatan dan kaedah yang digunakan oleh
pelajar terdahulu terhadap tajuk ini.
Peringkat seterusnya adalah analisis terhadap data yang diperoleh. Maklumat yang
diperolehi dari laporan penyiasatan tanah akan digunakan untuk melukis profil tanah
bagi kajian kes. Berdasarkan profil tanah, keupayaan galas cerucuk akan ditentukan
dengan pengiraan menggunakan Kaedah Tomlinson. Penilaian keupayaan cerucuk
akan ditentukan pada peringkat ini dengan membandingkan enapan yang berlaku
disebabkan beban dan membandingkannya dengan enapan yang dibenarkan
berdasarkan spesifikasi Jabatan Kerja Raya.
Peringkat terakhir adalah perbincangan dan keputusan yang dibuat
berdasarkan kajian yang dijalankan. Pada peringkat ini boleh dilihat sekiranya
objektif yang ditetapkan telah tercapai. Cadangan dan pandangan akan diberikan
untuk kegunaan kajian akan datang yang berhubung pemilihan dan rekabentuk
cerucuk.
3.2 Penyiasatan Tapak
Penyiasatan tapak adalah satu peringkat atau proses yang amat diperlukan
dalam bidang kejuruteraan atau pembinaan struktur. Penyiasatan boleh dilakukan
dalam bentuk pemeriksaan ringkas terhadap permukaan tanah kepada kajian
mendalam tentang tanah dan keadaan air bumi dengan menggunakan lubang jara atau
ujian makmal terhadap bahan yang ditemui. Skop kerja penyiasatan tanah
bergantung kepada kepentingan sususanan asas struktur, kekompleksan keadaan
tanah dan maklumat yang terdapat tentang asas sediaada terhadap tanah yang sama.
25
Rajah 3.1 Carta aliran metodologi kajian
Perbincangan dengan penyelia tentang tajuk, objektif
dan metodologi yang sesuai
Pengumpulan data-data bagi kajian kes yang dilakukan
Analisis laporan penyiasatan tanah
Profil tanah dilukis berdasarkan analisis laporan penyiasatan
Penentuan keupayaan galas muktamad dan keupayaan galas
yang dibenarkan di tapak menggunakan Kaedah Tomlinson
Membandingkan keupayaan galas yang ditentukan dengan
pengiraan dengan beban rekabentuk yang dikenakan
Analisis keputusan Ujian Beban Dipertahankan yang
dijalankan di tapak
Membandingkan enapan yang berlaku akibat beban yang
dikenakan dengan enapan yang dibenarkan berdasarkan
sepesifikasi Jabatan Kerja Raya Malaysia
Perbincangan dan kesimpulan
26
Antara ujian-ujian yang dilakukan di tapak adalah seperti Ujian Penusukan
Piawai (SPT), pengawetan tanah tidak terganggu dan penggerudian batu untuk
mendapatkan Core Recovery Ratio (CRR) dan Rock Quality Designation (RQD).
Maklumat berikut boleh diperolehi dari kajian mendalam yang dilakukan semasa
penyiasatan tanah :
(a) Keadaan topografi umum tapak pembinaan kerana ia mempengaruhi
rekabentuk dan pembinaan asas.
(b) Lokasi perkhidmatan yang tertanam di dalam tanah seperti kabel elektriik,
kabel telefon, pembentung dan lain-lain.
(c) Keadaan geologi umum yang berada di bawah dan sekitar tapak.
(d) Sejarah dan fungsi tapak sebelum pembinaan.
(e) Perkara penting seperti kemungkinan berlaku gempabumi, faktor klimatik
seperti banjir, tanah runtuh dan sebagainya.
(f) Rekod menyeluruh tentang tanah, strata batu dan keadaan air bumi .
(g) Keputusan ujian makmal terhadap sampel tanah dan sampel batu yang
berkaitan tentang asas yang bakal dibina.
(h) Keputusan analisis dan ujian kimia terhadap tanah, batuan, dan keadaan air
bumi yang munkin memberi kesan mudarat terhadap struktur asas.
Penyiasatan tapak yang dijalankan bagi kajian kes ini adalah seperti pemeriksaan
tapak , penjaraan dan beberapa ujian bagi mendapatkan maklumat geoteknik untuk
digunakan semasa merekabentuk supaya cerucuk yang dibina adalah praktikal, stabil
dan selamat.
27
3.2.1 Penjaraan
Penyiasatan tapak yang dijalankan menggunakan mesin penjaraan berputar
(rotary boring machine). Lubang jara yang digerudi dilakukan oleh jurugerudi yang
terlatih di bawah pengawasan penyelia tapak mengikut arahan dan spesifikasi yang
telah ditetapkan. Selongsong saiz NW dan HW digunakan untuk mengelakkan
keruntuhan lubang jara. Lubang jara dilakukan dengan menggunakan mesin
penjaraan berputar (TOHO D2K).
3.2.2 Ujian Penusukan Piawai (SPT)
Ujian ini dijalankan pada setiap jeda 1.5m pada kedalaman maksimum pada
tanah jelekit dan tanah tidak jelekit. Split spoon sampler dengan diameter dalam
50mm dipacu ke dalam tanah dengan menggunakan pemberat automatic yang
mempunyai berat 63.5kg. Pemberat dijatuhkan pada ketinggian 750mm pada
kadaran yang sesuai hingga mencapai penusukan 450mm atau maksimum 50
hentaman. Bilangan hentaman yang dilakukan untuk 150mm yang pertama
direkodkan sebagai nilai N.
Nilai N memainkan peranan yang penting dalam menentukan nilai selamat
bagi geseran kulit dalam rekabentuk cerucuk. Nilai N juga dapat memberikan nilai
sudut geseran dalaman untuk tanah berbutir kasar dan tanah berbutir campuran.
Walau bagaimana pun, terdapat dua keadaan yang memerlukan
pembaikan terhadap nilai N. Keadaan tersebut termasuklah kewujudan air bumi
dan beban lebihan (overburden). Semasa ujian Penusukan Piawai dilakukan di
dalam pasir yang sangat halus atau pasir berkelodak di bawah aras air bumi, nilai N
28
perlu dibetulkan sekiranya nilai N yang diperolehi adalah lebih besar daripada 15.
Nilai pembetulan yang digunakan adalah seperti berikut:
N = 15 + (N - 15) (3.1)
Bagi kes kajian ini, air bumi wujud pada kedalaman 3m. Oleh itu, nilai N
bagi lapisan tanah yang terletak dibawah 3 m akan diubahsuai menjadi N.
Jadual 3.1 : Hubungkait di antara rintangan tanah terhadap penusukan dan nilai N
Pasir Tanah Liat
Ketumpatan Relatif N Kekonsistenan N
Sangat Longgar 0-4 Sangat Lembut 0-2
Longgar 4-10 Lembut 2-4
Sederhana Tumpat 10-30 Sederhana 4-8
Tumpat 30-50 Kaku 8-15
Sangat Tumpat >50 Sangat Kaku 15-30
Keras >30
Jadual 3.2 : Hubungan antara kekonsistenan tanah liat dengan
kekuatan tak bersalir, Cu
Kekonsistenan Kekuatan Tak Bersalir (kN/m2)
Sangat Kaku atau Keras >150
Kaku 100-150
Kukuh Hingga Kaku 75-100
Kukuh 50-75
Lembut Hingga Kukuh 40-50
Lembut 20-40
Sangat Lembut
29
Rajah 3.2 Penjaraan di tapak binaan
30
3.2.3 Pengawetan Tanah Tidak Terganggu
Lebih kurang 40mm tanah dibuang dari bahagian atas dan bawah tiub sample.
Kemudian hujung tiub sample diisi dengan microcrystalline wax dan dilabel dengan
jelas nama projek, kedalaman sample, tarikh sample diambil dan jenis sample.
Rajah 3.3 Peralatan untuk mengambil sampel tanah tidak terganggu
Rajah 3.4 Sampel tanah tidak terganggu yang diambil dari tapak
31
Rajah 3.5 Sampel tanah tidak terganggu dibawa ke makmal untuk diuji
3.2.4 Penggerudian Batu
Core Recovery Ratio (CRR) dan Rock Quality Designation (RQD) bagi batu
direkodkan. CRR bermaksud nisbah panjang keseluruhan teras yang berkualiti baik
dan panjang penggerudian yang diungkapkan kepada 5 % terdekat. RQD ialah nisbah
panjang keseluruhan teras yang berkualiti baik yang melebihi 100mm berbanding
panjang penggerudian.
3.2.5 Pengawasan Paras Airbumi
Paras air untuk setiap lubang jara direkodkan semasa dan selepas
penggerudian dilakukan. Kedalaman lubang jara turut direkodkan. Rekod dicatatkan
sebelum sebarang air diletakkan didalam lubang jara untuk menstabilkannya.
32
3.2.6 Ujian Makmal
Ujian makmal yang dijalankan adalah berdasarkan prosedur yang terdapat
dalam BS 1377 ke atas sample yang telah dipilih.
Ujian Pengelasan
Kandungan Lembapan
Had Atterberg
Ujian Ayakan
Ketumpatan Pukal
Ujian Kekuatan Tanah
Ujian tiga paksi tak terkurung tak bersalir ke atas sample tak terganggu
Ujian Kimia
Kandungan Sulphate
Kandungan Chloride
Nilai pH
33
3.3 Keupayaan galas muktamad cerucuk
Terdapat pelbagai kaedah yang boleh digunakan untuk mendapatkan
keupayaan galas muktamad cerucuk antaranya adalah
(a) formula statik
(b) formula dinamik
(c) dari ujian proba mackintosh
(d) dari ujian penusukan piawai
Bagaimanapun, bagi kajian kes ini kaedah yang digunakan untuk menentukan
keupayaan galas cerucuk adalah menggunakan formula statik iaitu menggunakan
Kaedah Tomlinson. Secara umumnya, formula untuk mengira keupayaan galas
muktamad bagi cerucuk diberikan seperti berikut (Tomlinson, 1975) :
Q ult = Qb + Qs Wp (3.2)
Dimana Qb = rintangan di dasar cerucuk
Qs = rintangan pada aci cerucuk
Wp = berat cerucuk
Berat cerucuk selalunya sangat kecil dengan keupayaan galas cerucuk, maka
dengan ini berat cerucuk boleh diabaikan. Dengan ini persamaan 3.2 diatas akan
menjadi
34
Q ult = Qb + Qs (3.3)
(Untuk Tanah Liat) Q ult = Nc cb Ab + cu As (3.4)
(Untuk Tanah Pasir) Q ult = Nq P Ab + 0.5 Ks Ptan As (3.5)
Dimana Nc , Nq = faktor keupayaan galas
P = purata tegasan berkesan (effective overburden pressure)
Ks = pekali tekanan tanah
Ab = luas keratan rentas dasar cerucuk, m2
As = luas keratan aci cerucuk, m2
= faktor rekatan
= sudut geseran antara tanah dan cerucuk
cb = kekuatan ricih tak salir pada bahagian dasar cerucuk, kPa
cu = purata kekuatan ricih tanah liat yang bersalir dengan aci
cerucuk, kPa
Untuk mengira beban yang dibenarkan bagi cerucuk, nilai Q ult yang dikira
dibahagikan dengan faktor keselamatan. Faktor keselamatan yang dicadangkan oleh
Tomlinson adalah 2.5.
35
Rajah 3.6 Faktor rekatan bagi cerucuk yang dipacu dalam tanah liat
36
Jadual 3.5 : Nilai untuk cerucuk
Jenis Cerucuk
Keluli 20
Konkrit 3/4
Kayu 2/3
Rajah 3.7 Hubungan antara , faktor keupayaan galas dan nilai N dari SPT
(Peck, Hanson dan Thornburn)
37
Jadual 3.6 : Nilai Ks untuk beberapa jenis cerucuk
Jenis Cerucuk Nilai Ks
Ketumpatan Relatif rendah
(tanah longgar)
Ketumpatan Relatif tinggi
(tanah padat)
Keluli 0.5 1.0
Konkrit 1.0 2.0
Kayu 1.5 3.0
Rajah 3.8 Faktor keupayaan galas Nq bagi cerucuk di dalam tanah pasir
38
3.4 Ujian Beban Dipertahankan
Ujian ini dijalankan untuk mendapatkan hubungan antara beban yang
dikenakan dan enapan yang berlaku. Di dalam ujian ini, beban akan ditambah
sebanyak 8 peringkat sehingga 2 kali ganda beban kerja dan kemudian dikekalkan
selama 24 jam. Kemudian beban itu dikurangkan kepada 4 peringkat dan bacaan
pemendapan diambil setiap 15 minit sepanjang ujian. Bacaan bagi setiap ujian
hendaklah diisi dalam boring rekod untuk menyediakan beberapa graf penting iaitu
graf beban melawan enapan, graf masa melawan enapan dan graf beban melawan
masa. Graf-graf ini digunakan untuk penafsiran status ujian.
Bahan sediaada seperti blok-blok konkrit atau cerucuk pendek boleh
digunakan sebagai kentledge. Jumlah beratnya mestilah 2 kali ganda beban kerja.
Cara pemasangannya adalah ialah pusat gravity kentledge mestilah berada pada paksi
cerucuk ujian dan untuk mencapai ini sistem sokongan yang terdiri dari rasuk
rujukan, rangka tindakbalas dan lain-lain haruslah dipasang dengan stabil selamat.
Berdasarkan piawaian spesifikasi untuk Kerja Bangunan Jabatan Kerja Raya,
ujian dikira gagal sekiranya :
i. Jumlah pemendapan (total settlement) di bawah beban sepenuhnya melebihi
12.50mm.
ii. Jumlah pemendapan (total settlement) di bawah 2 kali ganda beban kerja
melebihi 25mm atau 10% lebar cerucuk mana-mana paling rendah.
iii. Pemendapan baki (residual settlement) selepas beban diangkat melebihi 0.25
(6.50mm).
39
Rajah 3.9 Blok konkrit digunakan sebagai beban dalam Ujian Beban
Dipertahankan
Rajah 3.10 Tolok mengukur beban yang digunakan untuk mengukur enapan
40
BAB 4
KAJIAN KES
4.1 Pengenalan
Kajian kes ini dijalankan bagi projek membina 2 pangsapuri perkhidmatan 25
tingkat, 5 tingkat ruang tempat letak kereta bertingkat, 1 tingkat ruang rekreasi, 1
unit pencawang elektrik jenis double chamber, 1 unit rumah sampah, dan 1 unit
pondok pengawal di lokasi Taman Bukit Indah, Mukim Pulai, Daerah Johor Bahru,
Johor. Terdapat 3 lubang jara yang dilakukan di tapak binaan bagi kes ini. Lokasi
lubang jara ditunjukkan dalam pelan lokasi dalam Rajah 4.1.
4.2 Skop Kerja Penyiasatan Tanah
Skop kerja penyiasatan tanah termasuklah mengkaji keadaan sub-tanah di
tapak binaan di ketiga-tiga lubang jara, menjalankan Ujian Piawai Penusukan,
mendapatkan sampel terganggu dan sampel tak terganggu dan menjalankan ujian
makmal pada sampel berkenaan
41
Rajah 4.1 Pelan Tapak bagi kajian kes
41
42
4.3 Profil tanah
Analisis profil tanah dijalankan berdasarkan laporan penyiasatan tanah yang
telah dilakukan di tapak berkenaan. Analisis ini dilakukan untuk mengetahui jenis
tanah di kawasan tersebut bagi membuat keputusan yang tepat dalam peringkat
rekabentuk dan pembinaan cerucuk. Profil tanah dapat menggambarkan keadaan
lapisan tanah dengan lebih jelas, di mana ia dapat membezakan kawasan yang lemah
dan kawasan yang kukuh.
Tanah dalam setiap lapisan akan dikelaskan mengikut sifat tanah tersebut.
Tanah utama dinamakan dengan huruf besar contohnya CLAY, SILT atau SAND.
Selepas jenis tanah ditentukan, tanah akan dikelaskan dalam satu lapisan yang sama
berdasarkan kepada kekonsistenan dan ketumpatan relatif tanah. Tujuan pengelasan
ini adalah mengurangkan bilangan lapisan tanah yang perlu dilukis dan untuk
memudahkan pengiraan rekabentuk cerucuk.
Profil tanah dapat menggambarkan keadaan lapisan tanah dengan lebih jelas,
di mana ia dapat menunjukkan keseragaman atau perbezaan lapisan tanah serta dapat
membantu memisahkan antara lapisan kukuh dan lapisan lemah. Profil tanah bagi
tapak pembinaan dalam kajian kes adalah seperti dalam Rajah 4.
Dengan merujuk kepada Rajah 4.1, terdapat 3 lapisan tanah yang wujud di
tapak pembinaan iaitu lapisan pertama KELODAK lembut ke kaku berpasir, lapisan
kedua KELODAK kaku dan sangat kaku berpasir dan lapisan ketiga PASIR kasar
berkelodak. Lapisan tanah dikelaskan sebagai jenis tanah utama mengikut
keseragaman dan peratusan jenis tanah pada kedalaman tersebut buat ketiga-tiga
lubang jara. Untuk menentukan sifat tanah, ia bergantung kepada nilai N yang
diperolehi dari SPT. Hubungkait antara kekonsistenan tanah dan nilai SPT
dinyatakan dalam Jadual 3.1 dan Jadual 3.2.
43
Rajah 4.2 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 1
44
Rajah 4.3 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 1 (sambungan)
45
Rajah 4.4 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 2
46
Rajah 4.5 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 2 (sambungan)
47
Rajah 4.6 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 3
48
Rajah 4.7 Laporan penyiasatan tanah bagi Lubang jara 3 (sambungan)
49
Rajah 4.8 Profil Tanah
50
4.4 Penentuan keupayaan galas cerucuk menggunakan Kaedah Tomlinson
Rekabentuk cerucuk akan dikira mengikut Kaedah Tomlinson seperti yang
dinyatakan dalam sub-tajuk 3.4 dalam persamaan 3.2, 3.3 dan 3.4. Hasil pengiraan
dipersembahkan dalam bentuk jadual seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 4.1.
Beberapa anggapan telah dibuat bagi memudahkan proses pengiraan.
4.4.1 Contoh pengiraan bagi lapisan tanah liat
Dari persamaan 3.3, keupayaan galas muktamad bagi cerucuk bagi lapisan tanah liat
Q ult = Nc cb Ab + cu As (4.1)
Pada kedalaman 3.00 m 4.50 m untuk lubang jara 1 (BH1)
Nc = 9 ( = 0 keadaan tanah liat tepu dan tidak bersalir)
Cb = 50 (Jadual 3.2)
Ab = 0.4 m x 0.4 m
= 0.16 m
= 0.48 (Rajah 3.6)
Cu = ( 15 + 50 ) / 2
= 32.5
As = perimeter cerucuk x tinggi cerucuk dalam lapisan tanah
= 0.4 x 4 x 1.5
51
= 2.4m2
Oleh kerana, hujung cerucuk terletak pada lapisan tanah pasir maka hanya keupayaan
geseran kulit cerucuk dikira pada lapisan tanah kelodak.
Q ult = Nc cb Ab + cu As
= 0 + (0.48 x 32.5 x 2.4)
= 37.44 kN
Faktor Keselamatan = 2.5
Q all = Q ult / Faktor Keselamatan
= 88.44 / 2.5
= 35.38 kN
4.4.2 Contoh pengiraan bagi lapisan tanah pasir
Dari persamaan 3.4, keupayaan galas muktamad bagi cerucuk untuk lapisan tanah
pasir adalah,
Q ult = Nq P Ab + 0.5 Ks Ptan As (4.2)
Pada kedalaman 18.00 m 18.50 m untuk lubang jara 1 (BH1)
= 18kN/m3 (anggapan)
N = 50
= 41
52
= 3 / 4 (Jadual 3.5) (nilai dari Rajah 3.7)
= 30.8
Nq = 190 (Rajah 3.8)
Ks = 2 (konkrit dalam tanah padat berketumpatan tinggi) (Jadual 3.6)
Dc = 20 x diameter cerucuk
(Dimana Dc ialah kedalaman kritikal dimana di bawah kedalaman ini
tekanan tanggungan atas dianggap malar dan tidak lagi bertambah.)
= 20 x 0.4
= 8 m
P = .Dc
= 18 x 8
= 144kN/m2
Qb = Nq P Ab
= ( 70 x 144 x 0.16 )
= 1612.80 kN
QS = 0.5 Ks Ptan As
= ( 0.5 x 2 x 144 x tan 30.8 x 2.4)
= 206.02kN
Qult = Qb + Qs (jumlah)
= 5500.88 + 1362.06
= 6862.94 kN
Q all = Q ult / Faktor Keselamatan
= 6862.94 / 2.5
= 2745.18 kN
Jadual 4.1 : Penentuan keupayaan galas cerucuk menggunakan Kaedah Tomlinson
Kedalaman
(m)
Lapisan
Tanah
Nilai
SPT
(N)
Cb Cu Nq Qb (kN)
Qs (kN)
Jumlah
Qs
Qult Qallowed
0.00 1.50 Tanah Liat 1 10.0 10.0 1.00 24.00 24.00 24.00 9.60
1.50 3.00 Tanah Liat 5 15.0 12.5 0.90 27.00 51.00 51.00 20.40
3.00 4.50 Tanah Liat 1 50.0 32.5 0.48 37.44 88.44 88.44 35.38
4.50 6.00 Tanah Liat 12 15.0 32.5 0.48 37.44 125.88 125.88 50.35
6.00 7.50 Tanah Liat 12 100.0 57.5 0.40 55.20 181.08 181.08 72.43
7.50 9.00 Tanah Liat 14 120.0 110.0 0.30 79.20 260.28 260.28 104.11
9.00 10.50 Tanah Liat 35 150.0 135.0 0.27 87.48 347.76 347.76 139.10
10.50 12.00 Tanah Liat 32 90.0 120.0 0.28 80.64 428.40 428.40 171.36
12.00 13.50 Tanah Pasir 31 36.2 80 1843.2 177.61 606.01 2449.21 979.68
13.50 15.00 Tanah Pasir 30 36.0 70 1612.8 206.02 812.03 2424.83 969.93
15.00 16.50 Tanah Pasir 50 41.0 190 4377.6 206.02 1018.05 5395.65 2158.26
16.50 18.00 Tanah Pasir 50 41.0 190 4377.6 206.02 1224.07 5601.67 2240.67
18.00 18.50 Tanah Pasir 50 41.0 190 4377.6 206.02 1430.09 5807.69 2323.08
53
Merujuk kepada Ujian Beban Dipertahankan, didapati keupayaan galas tanah di
tapak pada kedalaman 18.5 m adalah 1850 kN manakala keupayaan galas cerucuk
yang dibenarkan dengan menggunakan kaedah Tomlinson adalah 2323.08 kN. Oleh
itu cerucuk yang direkabentuk adalah selamat digunakan kerana keupayaan
keupayaan galas yang dibenarkan adalah lebih besar dari beban yang dikenakan.
4.5 Ujian Cerucuk
Cerucuk yang dipacu tidak boleh diuji dengan serta-merta. Oleh itu ujian
cerucuk perlu dianggap sebahagian dari proses rekabentuk dan pembinaan cerucuk.
Cerucuk ujian yang digunakan hendaklah sama dari segi saiz dan ukuran dengan
cerucuk sebenar yang digunakan untuk memastikan enapan yang terhasil adalah
tidak jauh berbeza dengan enapan sebenar yang berlaku. Cerucuk ujian yang
digunakan dalam kajian kes ini adalah bernombor 688, bersaiz 400mm x 400mm dan
direka untuk menanggung beban kerja sebesar 185 tan atau bersamaan 1850 kN.
Ujian diulang sebanyak 2 kitaran dimana pada kitaran kedua beban yang dikenakan
adalah 2 kali ganda iaitu 3700 kN.
Pada kitaran pertama beban maksimum yang dikenakan ialah 1850 kN
melalui 4 kali tokokan iaitu beban kerja, beban kerja, beban kerja dan beban
maksimum. Untuk setiap tokokan, ujian beban dipertahankan selama 1 jam. Setelah
tokokan setiap beban, bacaan enapan dicatatkan pada sela 15 minit. Ujian
dikekalkan selama 12 jam sebelum tokokan seterusnya dilakukan. Semasa tempoh
ujian dikekalkan, bacaan enapan diambil setiap 15 minit pada jam pertama dan
selang sejam untuk 11 jam seterusnya. Kemudian beban dikurangkan kepada
beban kerja dan tiada beban kerja. Tempoh tiada beban yang dikenakan dikekalkan
selama 6 jam. Bacaan enapan diambil selang 15 minit untuk jam pertama dan selang
sejam untuk 5 jam seterusnya dan diikuti dengan kitaran kedua.
55
Beban dikenakan sebanyak 4 tokokan dari tiada beban kerja ke 2 kali beban
kerja. Selepas setiap tokokan, bacaan enapan diambil setiap 15 minit. Kemudian
beban dikekalkan selama 24 jam sebelum beban ini dilepaskan. Semasa tempoh
ujian dipertahankan, bacaan enapan diambil selang 15 minit buat jam pertama dan
selang sejam buat 23 jam seterusnya. Beban dikurangkan menjadi satu kali beban
kerja dan tiada beban kerja. Tempoh tiada beban yang dikenakan dikekalkan selama
6 jam. Bacaan enapan diambil selang 15 minit untuk jam pertama dan selang sejam
untuk 5 jam seterusnya dan diikuti dengan kitaran kedua.
Rajah 4.7 menunjukkan hubungan antara beban melawan masa, Rajah 4.8
adalah graf beban melawan masa dan Rajah 4.9 adalah graf masa melawan enapan.
Keputusan yang diperoleh dari ujian beban dipertahankan ke atas cerucuk
dijadualkan dalam Jadual 4.6.
Rajah 4.9 Graf beban melawan enapan
56
Rajah 4.10 Graf masa melawan enapan
Rajah 4.11 Graf beban melawan masa
57
Jadual 4.2 : Keputusan Ujian Beban Dipertahankan
Saiz Cerucuk 400mm x 400mm
Peringkat Beban (kN) Enapan (mm)
Beban Kerja 1850 6.4000
2 x Beban Kerja 3700 19.7625
Tiada Beban 0 5.8500
Selepas ujian cerucuk dijalankan didapati enapan yang berlaku boleh diterima
kerana enapan tidak melebihi syarat yang ditetapkan iaitu :
(a) Jumlah pemendapan (total settlement) di bawah beban sepenuhnya
= 6.40 mm < 12.50mm
(b) Jumlah pemendapan (total settlement) di bawah 2 kali ganda beban kerja
= 19.76mm < 25.00mm
(c) Pemendapan baki (residual settlement) selepas beban diangkat
= 5.85mm < 6.50mm
Secara kesimpulannya, cerucuk yang digunakan mampu menanggung beban
rekabentuk yang dicadangkan sebelum ini 1850 kN dan 2 kali beban rekabentuk iaitu
3700 kN.
BAB 5
KESIMPULAN DAN CADANGAN
5.1 Kesimpulan
Terdapat beberapa kesimpulan yang dapat dibuat setelah selesai menjalankan
penyelidikan terhadap kajian kes.
(a) Sifat-sifat tanah di tapak telah dikenalpasti
Laporan penyiasatan tanah yang dilakukan pada ketiga-tiga lubang jara dan
ujian makmal yang dilakukan terhadap tanah di tapak banyak membantu dalam
mengenalpasti jenis atau profil tanah di tapak. Setelah dianalisa, didapati
kawasan tapak pembinaan ini terdiri daripada tanah pasir bekelodak (lembut
hingga kukuh), tanah pasir berkelodak (kukuh hingga sangat kukuh) dan tanah
kelodak berpasir (keras).
(b) Keupayaan galas cerucuk yang dibenarkan yang dikira menggunakan Kaedah
Tomlinson adalah lebih besar dari beban kerja yang dikenakan.
Daripada analisis yang dilakukan dalam Bab 4, didapati cerucuk yang
digunakan adalah selamat untuk digunakan. Ini boleh dibuktikan dengn
membandingkan keupayaan galas cerucuk yang dikira menggunakan kaedah
Tomlinson dengan keputusan ujian beban dipertahankan. Keupayaan beban
kerja yang dikenakan ke atas cerucuk pada kedalaman 18.5 m adalah 1850 kN
manakala keupayaan galas cerucuk yang dibenarkan dengan menggunakan
kaedah Tomlinson adalah 2745.18 kN.
(c) Cerucuk yang digunakan lulus ujian cerucuk.
Keputusan ujian cerucuk mendapati enapan yang berlaku ke atas cerucuk bagi
kajian ini boleh diterima kerana tidak melebihi syarat yang ditetapkan:
Jumlah pemendapan (total settlement) di bawah beban sepenuhnya
= 6.40 mm < 12.50mm
Jumlah pemendapan (total settlement) di bawah 2 kali ganda beban kerja
= 19.7625mm < 25.00mm
Pemendapan baki (residual settlement) selepas beban diangkat
= 5.85mm < 6.50mm
60
5.2 Cadangan
Dari kajian yang dilakukan, beberapa cadangan diberikan kepada penyelidik
yang ingin menjalankan kajian yang berkaitan dengan kajian kes ini pada masa akan
datang :
(a) Menjalankan penyiasatan tapak yang lebih menyeluruh dan lengkap
supaya rekabentuk tidaklah berdasarkan andaian-andaian yang konservatif.
(b) Laporan penyiasatan tanah yang disediakan perlu diselia dan dipantau
supaya maklumat tentang sifat tanah adalah lengkap untuk memudahkan
jurutera membuat analisis dan merekabentuk cercucuk.
(c) Menentukan keupayaan galas muktamad cerucuk menggunakan pelbagai
kaedah seperti menggunakan formula statik, formula dinamik, kaedah
empirical dan lain-lain.
61
SENARAI RUJUKAN
Abdul Karim Marisa, Noor Adli Sapari, Mohd Zain Yusuf , Ramli Nazir. (2001)
Design guide for piles using locally produced steel-H section. Universiti
Teknologi Malaysia Skudai Johor. UTM.
Bowles, JE (1989). Foundation Analysis and Design. 4th
ed. Mc Graw-Hil.
Bujang K. Huat, Ahmad Jusoh dan Shukri Mail (1991). Pengenalan Mekanik Tanah.
Kuala Lumpur : Dewan Bahasa dan Pustaka.
Cheng Liu, Jack B. Evett (2005). Soils and Foundations. The University of North
Carolina at Charlotte. Prentice Hall.
Committee of Deep Foundations-American Society of Civil Engineers.(1852)
Practical Guidelines for the Selection, Design and Installation of Piles.
Dinesh Mohan (1988). Pile Foundations. A.A Bulkema/Rotterdam.
Jumikis, A.R (1971). Foundation Engineering. Copyright 1971 International
Textbook Company Intext Educational Publishers.
Norhazwani Binti Shamir (2005). Rekabentuk asas bagi kajian kes di Seremban,
Negeri Sembilan. Universiti Teknologi Malaysia. Tesis Sarjana Muda.
Nurly Gofar, Khairul Anuar Kassim (2007). Introduction to Geotechnical
Engineering Part II, Revised Edition. Universiti Teknologi Malaysia Skudai
Johor. Prentice Hall.
62
Peck, RB., W.E.Hanson, and T.H. Thornburn (1953). Foundation Engineering.
Fourth printing Copyright 1953 John Wiley & Sons. Inc.
Standard Specification for Building Works (Incorporating Amendment until DEPW
Circular No. 7/ 1989)
Tomlinson, M.J (2001). Foundation Design and Construction. 7th
ed. Pearson Ed.
England. Prentice Hall.
LAMPIRAN A
Ringkasan Keputusan Ujian Makmal
LAMPIRAN B
Contoh keputusan Analisis Ayakan
65
LAMPIRAN C
Contoh Keputusan Ujian Kekuatan Ricih Tidak Bersalir
66
LAMPIRAN D
Lokasi cerucuk ujian berdasarkan pelan struktur
67
LAMPIRAN E
Contoh Rekod Kerja Penanaman Cerucuk
68
LAMPIRAN F
Ujian Beban Dipertahankan dijalankan di tapak