atiqah zainalttt

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

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



(sambungan) 46



(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


46


47


48


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

atiqah zainalttt

Documents