Dynamic Cone Penetrometer (DCP) / CBR Lapangan

Dynamic Cone Penetrometer

(DCP)

Alat Ukur CBR(California Bearing Ratio) Lapangan (Field CBR)

Pengujian CBR pada jalan-jalan kebun CR/MR atau acces roads setelah di lakukan pekerjaan timbunan tanah laterite sesuai dengan perencanaan spesifikasi yang telah ditentukan dan penentuan pemilihan material laterite yang digunakan yang telah dilakukan test CBR Lab sebelumnya. 

Pengukuran daya dukung tanah di lapangan dapat dilakukan dengan beberapa metode yang sesuai dengan kondisi tanah dan tujuan pengukuran. Berikut adalah beberapa metode umum untuk mengukur daya dukung tanah di lapangan:

• Plate Load Test (Pengujian Beban Pelat): Metode ini melibatkan penerapan beban pada pelat yang ditempatkan di permukaan tanah. Beban yang diterapkan secara bertahap meningkat untuk mengukur penurunan tanah. Dari data penurunan, daya dukung tanah dapat dihitung.
• Standard Penetration Test (SPT): Metode ini digunakan untuk mengukur ketahanan tanah terhadap penetrasi palu dengan berat tertentu yang jatuh dari ketinggian standar. Angka SPT (jumlah pukulan yang diperlukan untuk penetrasi setiap kedalaman tertentu) dapat digunakan untuk mengestimasi daya dukung tanah.
• Cone Penetration Test (CPT): Metode ini melibatkan penembusan tanah dengan menggunakan konus dengan sensor elektronik. Data tekanan dan geseran diukur untuk mengestimasi daya dukung tanah dan sifat geoteknik lainnya.
• Vane Shear Test: Metode ini digunakan untuk mengukur tahanan geseran tanah dengan menggunakan pendorong berbentuk vane yang ditempatkan di dalam tanah. Daya tahan geseran tanah dapat dihitung berdasarkan torsi yang diperlukan untuk memutar vane.
• Plate Bearing Test: Metode ini mirip dengan Plate Load Test, tetapi dilakukan pada lapisan tanah yang dalam dan lebih padat, misalnya untuk mengukur daya dukung fondasi.
• Load Test pada Struktur: Jika memungkinkan, dapat dilakukan pengujian beban langsung pada struktur yang akan dibangun di atas tanah untuk mengukur daya dukung tanah di bawah struktur tersebut.

Penting untuk diingat bahwa pengukuran daya dukung tanah di lapangan dapat bervariasi tergantung pada kondisi tanah yang sebenarnya. Oleh karena itu, untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, direkomendasikan untuk melakukan pengujian dengan metode standar yang sesuai dan menggunakan instrumen yang tepat. Pengukuran daya dukung tanah ini membantu dalam perencanaan dan desain struktur yang aman dan efisien

Landasan Teori

Alat DCP terdiri atas tangkai baja yang di bagian ujung dipasang konus baja dengan ukuran dan sudut tertentu, dan di bagian atas dilengkapi dengan batang pengarah jatuh palu penumbuk. Metode DCP ini adalah cara pengujian kekuatan lapisan perkerasan jalan (tanah dasar, pondasi bahan berbutir) yang relatif cepat, yaitu dengan menekan ujung konus yang ditimbulkan oleh pukulan palu dengan beban dan tinggi jatuh tertentu menerus sampai kedalaman tertentu.

Untuk memperkirakan nilai CBR tanah atau bahan granular dapat menggunakan beberapa metode, namun yang cukup akurat dan paling murah sampai saat ini adalah dengan alat Penetrasi Konus Dinamis atau dikenal dengan nama Dynamic Cone Penetrometer (DCP). Di samping itu DCP adalah salah satu cara pengujian tanpa merusak atau Non Destructive Testing (NDT), yang digunakan untuk lapis pondasi batu pecah, pondasi bawah sirtu, stabilisasi tanah dengan semen atau kapur dan tanah dasar.

DCP di Indonesia

Sampai saat ini alat DCP yang sudah banyak dikenal dan digunakan adalah DCP yang diperkenalkan oleh TRL yang dilaporkan pada Overseas Road Note 31, Crowthorne, UK (1993), untuk kondisi tropis dan sub-tropis. Grafik hubungan yang digunakan adalah perumusan dari Smith dan Pratt, 1983 untuk sudut konus 30O dengan persamaan Log CBR = 2,503 – 1,15(Log DCP), dan TRL, 1990 untuk sudut konus 60O dengan persamaan Log CBR = 2,48 – 1,057(Log DCP).

Maksud dan Tujuan

Maksud tulisan ini adalah mengkaji perkembangan penggunaan DCP yang selama ini sudah banyak digunakan untuk perencanaan dan pemeliharaan jalan. Dengan memberlakukan pengujian DCP sebagai standar dalam merancang pembngunan dan pemeliharaan jalan, maka diharapkan dapat dicapai efektifitas pengumpulan data yang sederhana dan efisien.

Kegunaan

Hasil pengujian DCP ini dikorelasikan dengan nilai CBR (California Bearing Ratio) untuk keperluan perencanaan pemeliharaan dan peningkatan jalan termasuk perencanaan tebal perkerasan jalan.

Peralatan dan Teknisi

Umum

a.       Batang penyambung peralatan DCP harus dipasang dengan kokoh dan kaku untuk menghindari kerusakan atau patahnya tangkai penyambung;

b.          Pengujian tidak boleh dilaksanakan pada saat hujan atau lapis perkerasan tergenang air;

Peralatan

Peralatan penetrasi konus dinamis meliputi tiga bagian utama yang satu sama lain harus disambung sehingga cukup kaku.

Personil

Pengujian DCP memerlukan 3 orang teknisi atau operator, yaitu: 1) Satu orang memegang peralatan yang sudah terpasang dengan tegak; 2) Satu orang untuk mengangkat dan menjatuhkan palu; 3) Satu orang untuk mencatat hasil.

Cara Pengujian

a.       Sambungkan seluruh bagian peralatan dan pastikan bahwa sambungan tangkai atas dengan landasan serta tangkai bawah dan kerucut baja sudah tersambung dengan kokoh;

b.       Pegang alat yang sudah terpasang pada posisi tegak di atas dasar yang rata dan stabil, kemudian catat pembacaan nol sebagai pembacaan awal pada mistar pengukur kedalaman.

c.       Cara mengangkat dan menjatuhkan palu serta jumlah pukulan

1) Angkat palu pada tangkai bagian atas dengan hati-hati sehingga menyentuh batas handel;

2) Lepaskan palu sehingga jatuh bebas dan tertahan pada landasan.

3) Lakukan langkah-langkah pada Butir 1) dan 2) di atas sesuai ketentuan-ketentuan sebagai berikut:

ü  Untuk lapisan perkerasan yang normal, pencatatan dilakukan pada setiap kedalaman 10 mm; walaupun demikian, masih memungkinkan mengubah jumlah pukulan antara pembacaan bila kekuatan lapisan yang diuji berubah lebih keras;

ü  Untuk pondasi yang terbuat dari bahan berbutir yang cukup keras, maka harus dilakukan pembacaan kedalaman pada setiap 5 sampai 10 pukulan;

Untuk pondasi bawah atau tanah dasar yang terbuat dari bahan yang tidak keras maka pembacaan kedalaman pada sudah cukup untuk setiap 1 atau 2 pukulan.

4) Apabila kecepatan penetrasi kurang dari 0,5 mm/pukulan, pembacaan masih dibenarkan tetapi bila setelah 20 pukulan tidak menunjukkan adanya penurunan, maka pengujian harus dihentikan. Selanjutnya lakukan pengeboran atau penggalian pada bagian tersebut sampai mencapai bagian yang dapat diuji kembali.

      d. Cara mengangkat tangkai dan peralatan DCP

1) Siapkan bahwa peralatan akan diangkat atau dicabut ke atas;

2) Angkat palu dan pukulkan beberapa kali dengan arah ke atas sehingga menyentuh handel dan tangkai bawah terangkat ke atas permukaan tanah.

Menentukan Nilai CBR

a.    Pencatatan hasil pengujian dilakukan menggunakan Formulir 1-DCP.

b.    Periksa hasil pengujian lapangan yang terdapat pada formulir dan hitung akumulasi jumlah pukulan dan akumulasi penetrasi setelah dikurangi pembacaan awal pada Formulir-2 DCP; (dalam Tabel 2 disajikan analisis pengujian DCP)

c.    Gunakan Formulir 3-DCP, berbentuk sumbu tegak dan sumbu datar, di mana pada bagian tegak menunjukkan kedalaman penetrasi dan arah horizontal menunjukkan jumlah pukulan; (dalam Gambar 2 disajikan tipikal ploting data DCP dan CBR)

d.    Plotkan hasil pengujian lapangan pada salib sumbu di atas;

e.    Tarik garis yang mewakili titik-titik koordinat tertentu yang menunjukkan lapisan yang relatif seragam;

f.     Hitung kedalaman lapisan yang mewakili titik-titik tersebut, yaitu selisih antara perpotongan garis-garis yang dibuat pada Butir 4), dalam satuan mm;

g.     Hitung kecepatan penetrasi untuk setiap pukulan (mm/pukulan);

h.    Gunakan gambar grafik pada Formulir-4 DCP (Gambar 3) dengan cara menarik nilai kecepatan penetrasi pada sumbu horizontal ke atas sehingga memotong garis tebal untuk sudut konus 600 atau garis patah-patah untuk sudut konus 300;

i.      Tarik garis dari titik potong tersebut ke arah kiri sehingga nilai CBR dapat diketahui.

Dari hasil pembahasan dan uraian tersebut di atas, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut

a) Dari suatu hasil uji, alat DCP dapat menginterpretasikan kedalaman lapisan perkerasan dan nilai daya dukung CBR yang diukur, serta menguji kesesuaian tebal lapis perkerasan yang diukur dengan uji Tes Pits.

b) Dari hasil uji terlihat bahwa DCP dapat mengidentifikasi sampai kedalaman yang diperlukan atau maksimum 120 cm, dengan tebal setiap lapisan sesuai dengan nilai CBR yang diperoleh;

c) Berdasarkan kecepatan perolehan data dan pengalaman lapangan, hasil pengujian dengan alat DCP dapat dicapai sekitar 10 sampai 12 hasil uji per hari untuk 3 lapisan atau lebih, sehingga pengujian DCP adalah 6 kali lebih cepat dari pada pengujian CBR lapangan konvensional.

d) Perbedaan hasil pengukuran dengan test pits dapat terjadi karena lokasi yang diuji dengan DCP tidak persis dilakukan di sekitar lokasi titik uji DCP. Dalam setiap pengukuran pada umumnya tidak diperlukan test pits di setiap titik uji karena akan memakan waktu yang relatif lama, merusak badan jalan, serta memerlukan tambalan;

e) Pengujian dengan alat DCP relatif sangat cepat untuk mengidentifikasi nilai CBR lapis perkerasan jalan yang ada di lapangan, untuk penyelidikan atau pemeriksaan tebal dan daya dukung perkerasan jalan, serta untuk mengukur kesesuaian tebal perkerasan jalan yang telah dilaksanakan oleh penyedia jasa (Kontraktor).

f) Pengujian dengan alat DCP perlu dirumuskan menjadi standar atau pedoman teknis untuk mengidentifikasi nilai CBR lapangan di Indonesia.

Nilai Dynamic Penetration Test (DCP) dinyatakan dalam bentuk angka yang disebut "jumlah pukulan" atau "jumlah langkah pukulan". DCPadalah metode pengukuran ketahanan tanah terhadap penetrasi palu standar dengan berat tertentu yang jatuh dari ketinggian standar. Angka DCP adalah hasil dari jumlah pukulan yang diperlukan untuk mendorong sampeletronic di dalam tanah pada kedalaman tertentu selama periode pukulan yang ditetapkan.

DCP umumnya dilakukan dengan sampeletronic berdiameter sekitar 2,5 inci (6,35 cm) dan berat sekitar 140 lbs (63,5 kg). Palu standar yang digunakan memiliki berat sekitar 30 lbs (13,6 kg) dan jatuh dari ketinggian sekitar 30 inci (76 cm). DCP  biasanya dilakukan pada interval kedalaman tertentu, misalnya setiap 1,5 meter.

Hasil DCP dinyatakan dalam bentuk "N-value" atau "jumlah pukulan per kaki". N-value adalah jumlah total pukulan yang diperlukan untuk mendorong sampeletronic ke dalam tanah pada interval tertentu (biasanya setiap 1 kaki) selama periode pukulan yang ditetapkan.

Untuk Prosedure Pemeriksaan Laboratorium CBR Lab 

Untuk Contoh Hasil Pemeriksaan Laboratorium CBR Lab 

Kemampuan daya dukung tanah dapat dihitung dengan menggunakan berbagai metode dan rumus yang sesuai dengan kondisi tanah dan tujuan konstruksi. Berikut adalah dua metode yang umum digunakan untuk menghitung kemampuan daya dukung tanah:Metode CBR (California Bearing Ratio): 

Metode CBR digunakan untuk mengukur daya dukung tanah pada kondisi tertentu dengan membandingkan daya dukung tanah terhadap standar tanah agregat yang padat dan kering. Prosesnya melibatkan pengujian laboratorium dengan mengukur resistansi tanah terhadap penetrasian piston dengan diameter tertentu.

Langkah-langkah pengujian CBR meliputi:Persiapan sampel tanah.

• Penyelidikan tanah pada kelembaban lapangan.
• Pengukuran beban yang diperlukan untuk menembus tanah pada kedalaman tertentu.
• Menghitung nilai CBR berdasarkan perbandingan beban yang diukur dengan beban yang diperlukan untuk menembus tanah agregat padat pada kedalaman yang sama.

Metode DAS (Differential Analysis Settle): Metode DAS digunakan untuk menghitung daya dukung tanah di bawah pondasi atau beban tertentu. Prosesnya melibatkan analisis perbedaan penurunan tanah akibat beban tambahan dan berat sendiri.

Langkah-langkah analisis DAS meliputi:Menghitung berat pondasi atau beban tambahan.

• Menghitung tebal lapisan tanah yang berpengaruh.
• Menghitung penurunan tanah akibat berat pondasi atau beban tambahan.
• Membandingkan penurunan dengan batas yang diizinkan untuk menentukan apakah kemampuan daya dukung tanah sudah mencukupi.

Kedua metode ini menghasilkan informasi tentang kemampuan daya dukung tanah. Hasil dari perhitungan tersebut memungkinkan insinyur untuk menentukan apakah tanah sudah cukup kuat untuk menahan beban tertentu atau apakah diperlukan tindakan perbaikan atau penguatan tanah sebelum membangun struktur di atasnya. Selain itu, ada metode lain yang lebih kompleks dan terperinci yang digunakan untuk situasi yang lebih khusus dan kompleks dalam perencanaan dan desain struktur.