-sifat-sifat-umum-tanah

BAB I

SIFAT-SIFAT UMUM TANAH

1. PENGANTAR

Pengertian tanah dimaksudkan sebagai kumpulan dari mineral, bahan

organik dan endapan-endapan yang relatip lepas di pemukaan bumi

yang mencakup semua bahan mulai dari tanah lempung sampai

dengan batu-batu yang besar, kecuali batuan tetap. Secara umum

jenis tanah digolongkan dalam ; batu kerikil & pasir, lempung dan

lanau yang sifat-sifatnya meliputi sifat kohesif, plastisitas dan

kepadatannya.

2. TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM

Setelah mempelajari Bab ini, diharapkan dapat memahami dan

mengetahui sifat-sifat umum tanah untuk berbagai keperluan,

terutama dalam pemecahan masalah-masalah di lapangan dan untuk

perencanaan struktur baik dibawah maupun diatas permukaan tanah.

3. TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

Setelah mempelajari materi ini, taruna akan dapat :

Memahami dan mengetahui sifat-sifat umum tanah.

Memahami hubungan antara parameter-perameter tanah.

Mengetahui batas nilai masing-masing parameter tanah.

Memahami dan mengetahui analisis ukuran butiran tanah dan

batasan-batasannya.

Mekanika Tanah I-1

Sifat-Sifat Umum Tanah

4. URAIAN MATERI POKOK

4.1 PENDAHULUAN

Istilah tanah dalam bidang Mekanika Tanah mencakup semua

bahan dari tanah lempung (clay) sampai dengan batuan

(gravel) .Secara umum tanah terdiri dari tiga bahan yaitu

tanahnya sendiri, air dan udara yang terdapat dalam ruangan

(disebut pori/void ) antara butir-butir tersebut. Apabila tanah

sudah benar-benar kering maka tidak akan ada air sama sekali

dalam porinya.

Sebaliknya sering ditemukan keadaan dimana pori tanah tidak

mengandung udara sama sekali, jadi pori tersebut menjadi penuh

terisi air. Dalam hal ini tanah dikatakan jenuh air (fully saturated)

Menurut sifatnya, tanah dapat digolongkan sebagai beriku :

1) Batu Kerikil dan Pasir.

Golongan Batu Kerikil dan Pasir dikenal sebagai kelas bahan-

bahan yang berbutir kasar atau bahan-bahan tidak cohesive.

Golongan ini terdiri dari pecaha-pecahan batu dengan

berbagai ukuran dan bentuk. Butir-butir Batu Kerikil biasanya

terdiri dari pecahan-pecahan batu, tetapi mungkin pula terdiri

dari satu macam zat mineral tertentu, misalnya kwartz atau

flint. Butir-butir pasir hampir selalu terdiri dari satu macam zat

mineral, terutama kwartz.

Dalam beberapa hal mungkin hanya terdapat butir-butir dari

satu ukuran saja, dalam hal ini bahan tersebut dikatakan

“gradasi seragam”

Apabila menunjukkan ukuran-ukuran butir yang mencakup

seluruh daerah ukuran, dari ukuran batu besar sampai ke

Mekanika Tanah I-2


ukuran pasir halus, dalam hal ini bahan tersebut dikatakan ber

“gradasi baik”

2) Lempung

Lempung terdiri dari butir-butir yang sangat kecil dan

menunjukkan sifat-sifat plastisitas dan Cohesi.

Cohesi menunjukkan keadaan dimana bagian-bagian butir itu

melekat satu sama lainnya, sedangkan plastisitas adalah sifat

yang memungkinkan bentuk bahan itu dapat dirubah-rubah

tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya, dan

tanpa terjadi retakan-retakan atau terpecah-pecah.

3) Lanau.

Lanau adalah suatu deposit yang relatif uniform, merupakan

peralihan antara lempung dan pasir halus. Bahan ini kurang

plastis dan lebih mudah ditembus air dari pada lempung serta

memperlihatkan sifat dilatansi yang tidak terdapat pada

lempung.

Dilatansi ini menunjukkan gejala perubahan isi apabila lanau

itu dirubah bentuknya. Demikian pula lanau akan

menunjukkan gejala untuk menjadi “quick” (hidup) apabila

diguncang atau digetarkan.Tanah ini mempunyai

permeabilitas vertikal yang tinggi tetapi permeabilitas

horisontalnya rendah dan menjadi sangat kompresibel apabila

jenuh. Karena itu untuk suatu pembangunan diatas tanah

lanau agar tidak terjadi penurunan yang besar setelah

bangunan selesai, maka terlebih dahulu tanah ini dibasahi

sebelum pembangunan dimulai.

Mekanika Tanah I-3


Pengetahuan Mekanika Tanah sangat berguna untuk

memecahkan masalah-masalah sebagai berikut :

a. Perencanaan Pondasi dan Konstruksi

Pondasi merupakan elemen penting pada segala struktur

seperti terowongan, bangunan, jembatan, bendungan dan

lain-lain, sehingga

perlu diketahui :

- daya dukung tanah,

- pola distribusi tegangan didalam tanah yang berada

dibawah lokasi pembebanan

- kemungkinan penurunan pondasi,

- pengaruh air tanah,

- pengaruh getaran dan lain-lain.

Jenis pondasi seperti pondasi tapak, pondasi tiang, pondasi

sumuran dan lain-lain sangat tergantung pada jenis lapisan

tanah, besarnya beban dan kondisi air tanah.

Pengetahuan tentang penyusutan dan pemuaian tanah

dibawah pondasi juga merupakan hal yang sangat penting.

b. Perencanaan Permukaan Jalan (pavement design)

Permukaan jalan dapat berupa perkerasan fleksibel atau

perkerasan kaku (flexible and rigid) dan itu tergantung pada

lapisan tanah yang berada dibawahnya. Yang dimaksud

dengan perkerasan fleksibel adalah lapisan bitumen (aspal)

dan perkerasan kaku adalah lapisan beton. Tebal perkerasan

tergantung juga pada karakteristik lapisan tanah yang berada

dibawahnya yang harus ditentukan sebelum perencanaan.

Pada permukaan jalan yang sering menerima beban

Mekanika Tanah I-4


kendaraan, maka pengaruh dari beban hidup yang berulang

dan faktor kelelahan harus diperhitungkan.

c. Perencanaan struktur dibawah tanah seperti terowongan,

basement, jaringan pipa, drainase dan dinding penahan tanah

sangat memerlukan Mekanika Tanah sebagai dasar

perencanaan.

d. Perencanaan berem (embankment) dan penggalian

(excavation).

Jika permukaan lapisan tanah tidak horizontal maka berat

tanah yang berada dilapisan atas akan bergerak kebawah dan

akan mengganggu stabilitas lapisan tanah tersebut.

Pengetahuan tentang gaya geser dan sifat-sifat tanah sangat

penting untuk perencanaan kemiringan (slope) dari berm

(embankment) atau kedalaman dari galian.

Biasanya untuk menjaga jangan sampai suatu tebing

mengalami kelongsoran, maka air tanah pada lapisan tebing

tersebut dialirkan melalui pipa-pipa drainase. Dan untuk

menjaga dinding tanah setelah penggalian maka dipasang

sheet piles sepanjang dinding tanah.

e. Perencanaan bendungan tanah (earth dam)

Karena tanah merupakan material utama untuk pengurugan

dari suatu bendungan tanah, maka sifat-sifat yang perlu

diketahui adalah : density; plastisitas; specific gravity;

konsolidasi; kompaksi; kekuatan geser tanah.

Penentuan kadar air optimum pada kepadatan (density)

maksmum merupakan aspek utama dalam perencanaan

bendungan tanah.

Mekanika Tanah I-5


4.2 DEFINISI DAN HUBUNGAN ANTARA PARAMETER TANAH

Segumpal tanah dapat terdiri dari dua atau tiga bagian yaitu :

a. Dalam tanah yang kering, hanya akan terdiri dari dua bagian,

yaitu butir-butir tanah dan pori-pori udara.

b. Dalam tanah yang jenuh, juga terdapat dua bagian, yaitu

bagian padat atau butiran dan air pori.

c. Dalam tanah yang tidak jenuh, tanah terdiri dari tiga bagian,

yaitu bagian padat (butiran), pori-pori udara, dan air pori.

Bagian-bagian tanah dapat digambarkan dalam bentuk diagram

fase, seperti ditunjukkan Gambar 1.1

Dari gambar tersebut dapat dibentuk persamaan :

W = Ws + Ww

dan V = Vs + Vw + Va

Vv = Vw + Va

Dengan : Ws = berat butiran padat

Ww = berat air

Vs = volume butiran padat

Vw = volume air

Va = volume udara

Vv = volume pori

Berat Isi (volume) Berat Isi (volume)

Wa = 0 udara Va

Vv

Mekanika Tanah I-6


Ww air Vw

(W) (V)

butiran Ws tanah Vs

Gambar 1.1 Diagram fase tanah

Definisi dan istilah-istilah yang dipakai untuk menyatakan berat

isi, banyaknya pori, serta jumlah air dan udara dalam tanah

seperti pada tabel berikut :

Sifat Persamaan Definisi

Berat Isi Basah

Berat Isi Butir

Berat Isi Air

Berat Isi Kering

Kadar Air

Angka

Pori

b =

s =

w =

d =

w = x 100

e =

Perbandingan antara berat tanah seluruhnya dengan isi tanah seluruhnya

Perbandingan antara berat butir dengan isi butir

Perbandingan antara berat air dengan

isi air

Perbandingan antara berat butir dengan isi tanah seluruhnya

Perbandingan antara berat air dengan berat buitr tanah (dalam persen)

Perbandingan antara isi pori dengan isi butir tanah (dalam desimal)

Perbandingan antara isi pori dengan isi

Mekanika Tanah I-7


Porositas

Berat Jenis

n =

GS = s /w

tanah seluruhnya (dalam persen atau desimal)

Perbandingan antara berat isi butir tanah dengan berat isi air (tidak berdimensi)

Adapun satuan dan nilainya yang biasa untuk berat isi, kadar air

dan sebagainya adalah sebagai berikut :

Berat Isi tanah ditentukan dalam gm/cm3 ( sama dengan

ton/m3 ). Nilai paling biasa adalah dari 1,6 sampai 2,0 kg/cm3 .

Berat Isi Kering ditentukan dengan satuan yang sama gm/cm3

. Nilainya berkisar dari sekitar 0,6 sampai 2,4.

Kadar Air tanah dinyatakan dalam persen dan nilainya berkisar

antara 0 % sampai 200 atau 300 %. Pada tanah dalam keadaan

aslinya biasanya dari 15 % sampai 100 %

Angka pori tanah dinyatakan sebagai bilangan saja. Nilainya

dapat berkisar dari 0,3 sampai lebih dari 3,0.

Derajat kejenuhan (S), adalah perbandingan antara isi air (VW)

dengan total isi pori (Vv). Biasanya dinyatakan dalam persen.

S(%) = x 100

Nilainya berkisar antara 0 % sampai 100 %. Tanah asli

dilapangan luas mempunyai derajat kejenuhan lebih dari 90 %.

Mekanika Tanah I-8


Bila tanah dalam keadaan jenuh air, maka S = 1. Pada Tabel 1.1

menunjukkan berbagai macam derajat kejenuhan tanah untuk

maksud klasifikasi.

Berat jenis tanah (GS) tidak berdimensi. Berat jenis dari berbagai

jenis tanah berkisar antara 2,65 sampai 2,75. Nilai-nilai berat jenis

dari berbagai jenis tanah seperti dalam Tabel 1.2

Tabel 1.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah

Keadaan Tanah Derajat kejenuhan S

Tanah kering

Tanah agak lembab

Tanah lembab

Tanah sangat lembab

Tanah basah

Tanah jenuh air

0

> 0 – 0,25

0,26 – 0,50

0,51 – 0,75

0,76 – 0,99

1

Tabel 1.2 Berat Jenis Tanah

Macam Tanah Berat Jenis (GS)

Kerikil

Pasir

Lanau anorganik

Lempung organic

Lempung anorganik

2,65 – 2,68

2,65 – 2,68

2,62 – 2,68

2,58 – 2,65

2,68 – 2,75

Mekanika Tanah I-9


Humus

Gambut

1,37

1,25 – 1,80

Contoh Soal 1.1

Pada kondisi dilapangan, tanah mempunyai volume (isi) 10 cm3 dan

berat basah 18 gram. Berat tanah kering oven adalah 16 gram.

Jika berat jenis tanah Gs = 2,71.

Hitung : Kadar Air, Berat volume basah, Berat volume kering,

Angka pori, Porositas, dan Derajat kejenuhan (dianggap

berat volume air 1 g/cm3)

Penyelesaian :

a. Kadar Air : w = = = = 12,5 %

b. Berat volume basah b = = 18/10 = 1,80 g/cm3

c. Berat volume kering d = = 16/10 = 1,60 g/cm3

d. Angka pori e =

VS = = = 5,90 cm3

VV = V - VS = 10 – 5,90 = 4,10 cm3

e = 4,10/5,90 = 0,69

e. Porositas : n = = = 0,41

Mekanika Tanah I-10


f. Derajat kejenuhan : S =

Vw = = ( 18 – 16 )/1 = 2 cm3

Jadi S = 2/4,10 = 0,49 = 49 %

4.3 UKURAN BUTIRAN TANAH

Sifat-sifat dari suatu macam tanah tertentu banyak tergantung

kepada ukuran butirannya. Karena itu pengukuran besarnya butir

tanah merupakan suatu percobaan yang sering dilakukan dalam

bidang Mekanika Tanah. Besarnya butir juga merupakan dasar

untuk menyatakan klasifikasi tanah atau pemberian nama kepada

macam-macam tanah tertentu.. Dengan demikian, analisis

tentang butiran merupakan pengujian yang sangat sering

dilakukan.

Analisis ukuran butiran tanah adalah penentuan persentase berat

butiran yang tertinggal pada satu unit seringan, dengan ukuran

diameter lubang tertentu.

1) Tanah Berbutir Kasar

Distribusi ukuran butir untuk tanah berbutir kasar dapat

ditentukan dengan cara menyaring. (lihat ukuran dan nomor

saringan tabel 1.3)

Caranya, tanah benda uji disaring lewat satu unit saringan

standar. Berat tanah yang tertinggal pada masing-masing

Mekanika Tanah I-11


saringan ditimbang, lalu persentase terhadap berat kumulatif

tanah dihitung.

Adapun besarnya butir tanah biasanya digambarkan pada

suatu grafik, yaitu grafik lengkung gradasi atau grafik

lengkungan pembagian butir (particle size distribution curve),

sebagaimana terlihat pada Gambar 1.2. Juga pada gambar ini

dapat dilihat besarnya butir yang merupakan batas antara

kerikil dan pasir, pasir dan lanau, dan sebagainya.

Mekanika Tanah I-12


Gambar 1.2 Grafik Pembagian Ukuran Butir

Mekanika Tanah I-13


Contoh nomor-nomor saringan dan diameter lubang saringan

dari standar Amerika dapat dilihat dalam Tabel 1.3

Tabel 1.3 Saringan Standar Amerika

No.

Saringan

Diameter lubang

mm

No.

Saringan

Diameter lubang

mm

3

4

6

8

10

16

20

30

6,35

4,75

3,35

2,36

2,00

1,18

0,85

0,60

40

50

60

70

100

140

200

270

0,42

0,30

0,25

0,21

0,15

0,106

0,075

0,053

2) Tanah Berbutir Halus

Distribusi ukuran butir tanah berbutir halus atau sebagian

bebutir halus dari tanah berbutir kasar, dapat ditentukan

dengan cara sedimentasi atau pengendapan. Disebut juga

analisa basah atau percobaan hidrometer.

Caranya, tanah dicampur dengan air (biasanya sebanyak 1000

cc) dan diaduk dalam suatu tabung hidrometer dan dibiarkan

tabung berdiri supaya butir-butir tanah mengendap, kemudian

dilakukan analisa saat pengendapan berlangsung.

4.4 BATAS-BATAS ATTERBERG

Mekanika Tanah I-14


Suatu hal yang penting pada tanah yang berbutir halus adalah

sifat plastisitasnya. Plastisitas disebabkan oleh adanya partikel

mineral lempung dalam tanah. Istilah plastisitas menggambarkan

kemampuan tanah dalam menyesuaikan perubahan bentuk pada

volume yang konstan tanpa retak-retak atau remuk.

Suatu contoh tanah berbutir halus (lempung atau lanau) yang

telah dicampur air sehingga menjadi cair. Kemudian campuran ini

diperbolehkan menjadi kering lagi sedikit demi sedikit, maka

tanah ini akan melalui beberapa keadaan tertentu dari keadaan

cair sampai ke keadaan beku.

Kedua angka yang paling penting ialah batas cair dan batas

plastis (disebut batas-batas Atterberg). Pengukuran batas-batas

ini dilakukan secara rutin untuk sebagian besar penyelidikan-

penyelidikan yang meliputi tanah yang berbutir halus. Karena

batas-batas ini tidak merupakan sifat-sifat fisika yang jelas , maka

dipakai cara empiris untuk menentukannya.

Keadaan-keadaan ini, dengan istilah-istilah yang dipakai untuk

perbatasan antaranya adalah sebagaimana digambarkan dibawah

ini :

Basah -------------------- makin kering ------------------- Kering

Keadaan Cair

(Liquid)

Keadaan

Plastis

(Plastic)

Keadaan semi

plastis

(Semi-Plastic)

Keadaan Beku

(Solid)

Batas Cair Batas Plastis Batas Pengerutan

(Liquid Limit) (Plastic Limit) (Shrinkage Limit)

Mekanika Tanah I-15


Penentuan batas-batas Atterberg dilakukan melalui percobaan

dengan menggunakan alat batas cair seperti pada Gambar 1.3

Kegunaan Batas-batas Atterberg.

Batas cair dan batas plastis tidak secara langsung memberi angka-

angka yang dapat dipakai dalam perhitungan (design). Batas

Atterberg ini adalah suatu gambaran secara garis besar, sifat-sifat

tanah yang bersangkutan. Tanah yang batas cairnya tinggi

biasanya mempunyai sifat teknik yang buruk, yaitu kekuatannya

rendah, “compressibility”nya tinggi, dan sulit memadatkannya

untuk pembuatan jalan misalnya. Untuk macam-macam tanah

tertentu Batas-batas Atterbergnya dapat dihubungkan secara

empiris dengan sifat-sifat lainnya, misalnya dengan kekuatan geser

dan sebagainya. Index plastis biasanya dipakai sebagai salah satu

syarat untuk bahan yang akan dipakai untuk pembuatan jalan.

Mekanika Tanah I-16


Gambar 1.3 Percobaan Batas Cair

Mekanika Tanah I-17


-sifat-sifat-umum-tanah

Documents