04 mekanika tanah - kompaksi

Download 04 mekanika tanah - kompaksi

Post on 22-Oct-2015

289 views

Category:

Documents

14 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>*BAGIAN 4KOMPAKSI</p></li><li><p>*Pokok BahasanPerbaikan TanahKompaksiTeori KompaksiProperties dan Struktur Tanah Butir Halus Yang DipadatkanPeralatan Pemadatan Lapangan dan ProsedurnyaKontrol Pemadatan di Lapangan dan Spesifikasinya</p></li><li><p>*Kenapa Kompaksi Dibutuhkan ?</p></li><li><p>*Kenapa Kompaksi Dibutuhkan ?Kondisi tanah kadang tidak sesuai dengan yang diharapkanSifat kemampatannya yang besarPermeabilitas besarKuat geser tanah rendah</p></li><li><p>*1. Perbaikan Tanah</p></li><li><p>Perbaikan Tanah*Kondisi tanah tidak sesuai dengan yang diharapkan (tanah jelek)Kekuatan tanah tidak cukupSifat kompressibilitas tanah terlalu besarKepadatan tanah terlalu lepasKetebalan tanah lunak terlalu besarAda kemungkinan terjadinya deformasi yang besar (longsoran)Muka air tanah terlalu tinggiMembayakan struktur sipil</p></li><li><p>*Metoda Perbaikan TanahGround ReinforcementGround ImprovementGround TreatmentStone ColumnsSoil NailsDeep Soil NailingMicropiles (Mini-piles)Jet GroutingGround AnchorsGeosyntheticsFiber ReinforcementLime ColumnsVibro-Concrete ColumnMechanically Stabilized EarthBiotechnicalDeep Dynamic CompactionDrainage/SurchargeElectro-osmosisCompaction groutingBlastingSurface CompactionSoil CementLime AdmixturesFlyashDewateringHeating/FreezingVitrificationCompactionShaefer, 1997Diperkuat dengan struktur tertentuDitingkatkan kekuatannya dengan miningkatkan tegangan efektifnya Dicampur dengan zat kimia tertentu atau dikontrol kadar airnya</p></li><li><p>*Metode Perbaikan Tanah-Jet GroutingCourtesy of Menard-soltraitement</p></li><li><p>*Metode Perbaikan Tanah-Soil NailingCourtesy of Atlas Copco Rock Drilling Equipment</p></li><li><p>*2. Kompaksi</p></li><li><p>*Kompaksi dan TujuannyaKOMPAKSIBanyak struktur sipil khususnya pekerjaan tanah yang membutuhkan timbunan, seperti dam, dinding penahan tanah, lapangan terbang, dan lain-lain. Struktur tersebut membutuhkan tanah timbunan yang dikompaksi, dikompaksi maksudnya adalah membuat tanah timbunan tersebut pada kondisi padatKondisi padat dicapai dengan mengurangi udara pori (ingat diagram 3 fase) di dalam tanah, dengan tidak mengubah (atau sedikit mengubah) kadar airKompaksi : Pemadatan tanah dengan menggunakan energi mekanis, termasuk didalamnya modifikasi kadar air dan gradasi tanah</p></li><li><p>Kompaksi dan TujuannyaUntuk pelaksanaannya dilapangan, dibutuhkan spesifikasi kompaksi di laboratoriumKompaksi di lapangan tergantung pada hasil uji kompaksi di laboratoriumTujuan kompaksi di lapangan berbeda dengan kompaksi di laboratorium *</p></li><li><p>Kompaksi dan Tujuannya**Tujuan Uji Kompaksi (Lapangan) :Mengurangi besar penurunanMeningkatkan kuat geser tanahMengurangi nilai permeabilitasTujuan Uji Kompaksi (Lab) :Mendapatkan berat isi kering maksimum (gd max)Mendapatkan kadar air optimum (w opt)</p></li><li><p>Keuntungan KompaksiPenurunan yang bersifat merusak bisa dikurangi atau dihindariPeningkatan kuat geser tanah dan peningkatan stabilitas lerengDaya dukung tanah bisa ditingkatkanPerubahan volume tanah yang tidak diinginkan bisa dikontrol, misalnya pembekuan, pengembangan, dan penyusutan*</p></li><li><p>*KompaksiBeban SeketikaMemaksa agar udara keluar dari pori tanahTidak ada hubungan dengan waktu</p><p>KonsolidasiBeban Tetap dan terus menerusPeristiwa keluarnya air dari pori tanahErat hubungannya dengan waktuKompaksi dan Konsolidasi</p></li><li><p>*Metode Pelaksanaan KompaksiCoarse-grained soilsFine-grained soilsHand-operated vibration platesMotorized vibratory rollersRubber-tired equipmentFree-falling weight; dynamic compaction (low frequency vibration, 4~10 Hz)Falling weight and hammersKneading compactorsStatic loading and pressHand-operated tampersSheepsfoot rollers Rubber-tired rollersLaboratoryFieldVibrating hammer (BS)</p></li><li><p>*3. Teori Kompaksi (Laboratorium)</p></li><li><p>*Kompaksi di laboratoriumLatar Belakang Pemadatan pada tanah butir halus adalah pengetahuan yang relatif baru Pada tahun 1930, R.R. Proctor, membuat dan untuk biro pekerjaan umum di LA, dan menyusun prinsip dasar kompaksi dan mempublikasikannya di Engineering News-Record Untuk menghormati beliau maka standar pengujian kompaksi di laboratorium dinamakan uji Proctor, atau Proctor testTujuan Untuk menentukan kadar air yang akan digunakan pada kompaksi di lapangan Menghasilkan nilai derajat kepadatan yang bisa diperoleh pada kadar air optimum tersebutImpact compaction Proctor test adalah impact compaction. Sebuiah palu dijatuhkan beberapa kali pada sampel tanah dalam sebuah moldBerat palu, tinggi jatuh palu, jumlah pukulan, jumlah lapis tanah yang dipadatkan dalam mold, dan volume mold dispesifikasikan</p></li><li><p>*Jenis Uji Kompaksi di Laboratorium 1231: BS test2: Standard Proctor test3: Modified Proctor test</p></li><li><p>*Peralatan Uji Kompaksi di Lab.Standard Proctor TestDas, 1998</p></li><li><p>*Perbandingan Metode KompaksiSummary of Standard Proctor Compaction Test Specifications (ASTM D-698, AASHTO)Das, 1998</p></li><li><p>*Summary of Modified Proctor Compaction Test Specifications (ASTM D-698, AASHTO)Das, 1998Perbandingan Metode Kompaksi</p></li><li><p>*Resume PerbandinganStandard Proctor Test12 in height of drop5.5 lb hammer25 blows/layer3 layersMold size: 1/30 ft3Energy 12,375 ftlb/ft3Modified Proctor Test18 in height of drop10 lb hammer25 blows/layer5 layersMold size: 1/30 ft3Energy 56,250 ftlb/ft3Higher compacting energy</p></li><li><p>*Modifikasi Uji Proctor, Mengapa?Pada awalnya, untuk konstruksi di lapangan, digunakan peralatan yang kecil dan ringan, sehingga memberikan nilai kepadatan yang kecil pula, sehingga pengujian di laboraorium pun menggunakan teknik kompaksi dengan energi yang kecilSaat ini, peralatan yang digunakan adalah peralatan berat dengan ukuran yang besar, sehingga pengujian di laboratoriumpun disesuaikan dengan peralatan yang dilapangan. Sehingga teknik kompaksi yang ada harus dimodifikasiModified proctor test ditemukan pada perang dunia ke dua oleh U.S Army Corps of Engineering, dimana saat teknik kompaksi dengan energi besar diperlukan saat membuat lapangan terbang untuk pesawat berbadan besar(Holtz and Kovacs, 1981; Lambe, 1991)</p></li><li><p>*Parameter Uji KompaksiProctor menyatakan bahwa kompaksi tergantung pada 4 parameter: Dry density (d) or dry unit weight d. Water content w Compactive effort (energy E) Soil type (gradation, presence of clay minerals, etc.)For standard Proctor test</p></li><li><p>*Prosedur Uji</p><p>Beberapa sampel tanah dengan kadar air berbeda-beda di kompaksi sesuai dengan spesifikasi</p><p>Berat isi total atau berat isi basah dan nilai kadar airnya untuk setiap sampel dihitung</p><p>Plot nilai berat isi kering gd versus water contents (w) untuk setiap sampel. Kurva tersebut disebut compaction curve.dari g dan w tentukan gdThe first four blowsThe successive blows</p></li><li><p>*Hasil UjiZero air voidWater content w (%)Dry density d (Mg/m3)Dry density d (lb/ft3)Line of optimumsModified ProctorStandard ProctorHoltz and Kovacs, 1981d maxwopt</p></li><li><p>*Penjelasan Hasil Uji dan CatatanPuncak Kurva KompaksiTitik yang menunjukkan posisi berat isi maksimum dan kadar air optimum (disebut juga OMC = Optimum Moisture Content). Titik berat isi maksimum spesifik untuk energi dan metode pemadatan tertentu, belum tentu sama dengan berat isi di lapanganZero Air Voids Curve (ZAVC)Kurva untuk kondisi tersaturasi penuh (Sr = 100%) tidak akan pernah dicapai oleh kompaksiGaris OptimumGaris yang menghubungkan puncak beberapa kurva kompaksi pada sampel tanah yang sama pararel dengan kurva ZAVC</p></li><li><p>*Penjelasan Hasil Uji dan CatatanIngat bahwa:Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*Penjelasan Hasil Uji dan CatatanDibawah wopt (dry side of optimum):Dengan peningkatan kadar air, partikel tanah menciptakan lapisan air di sekeliling partikel tanah tersebut, sehingga lapisan air ini menjadi pelicin, sehingga lebih mudah untuk digerakkan kepadatan meninggkatPada wopt:Kepadatan yang diperoleh adalah kepadatan maximum, tidak akan meningkat lagi kepadatannyaDi atas wopt (wet side of optimum): Air mulai menggantika posisi partikel tanah dalam mold, karena berat isi air lebih kecil dari pada berat isi tanah maka berat isi keringnya berkurang seiring penambahan kadar airHoltz and Kovacs, 1981Lubrication or loss of suction??</p></li><li><p>*Penjelasan Hasil Uji dan CatatanKurva kompaksi dibuat dengan melakukan beberapa uji kompaksi, biasanya 4 atau 5 uji kompaksi pada kadar air yang berbeda, dibutuhkan untuk membentuk kurva kompaksiDari 5 uji kompaksi dibuhkan 2 titik di daerah dry side dan 2 titik di daerah wet side dengan perbedaan masing-masing sekiar 2 %, 1 titik disekitar wopt ASTM menyarankan bahwa nilai wopt berada sedikit dibawah plastic limitBiasanya nilai berat isi kering maksimum sekitar 1.6 hingga 2 t/m3, sedangkan kadar air optimum biasanya diantara 10% hingga 20%Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*Kompaksi : Lapangan vs laboratoriumSulit untuk memilih lab test yang mewakili prosedur uji di lapanganKurva uji lab umumnya memberikan nilai wopt yang lebih rendah dibandingkan dengan uji lapanganUji kompaksi di lapangan dikontrol oleh uji lab dinamikKurva 1, 2,3,4: Kompaksi laboratoriumKurva 5, 6: Kompaksi lapangan(From Lambe and Whitman, 1979)</p></li><li><p>*Pengaruh Jenis Tanah Pada KompaksiDistribusi ukuran butir, ukuran partikel, berat jenis, dan jenis serta jumlah mineral pada tanah lempungHoltz and Kovacs, 1981; Das, 1998</p></li><li><p>*4. Properties dan Struktur Tanah Butir Halus Yang Dipadatkan</p></li><li><p>*Struktur Tanah Lempung Yang DipadatkanKomposisi partikel tanah di daerah dry side lebih tidak teratur dibandingkan dengan derah wet sidePada mold yan sama, menambah energi kompaksi membuat partikel tanah terdispersi (tersebar,) terutama untuk daerah dry side)Lambe and Whitman, 1979</p></li><li><p>*PermeabilitasSeiring dengan peningkatan kadar air, permeabilitas pada daerah dry side turun tajam, dan agak sedikit naik pada daerah wet sideMeningkatkan energi kompaksi menurunkan nilai permeabilitas yang disebabkan meningkatnya kepadatan (pori berkurang)From Lambe and Whitman, 1979; Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*KompressibilitasPada tegangan rendah, maka sampel tanah yang dikompaksi memiliki nilai kompressibilitas yang lebih besar pada daerah wet side dibandingkan daerah dry sideFrom Lambe and Whitman, 1979; Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*KompressibilitasPada tegangan tinggi, maka yang terjadi adalah sebaliknya, Kompressibilitas pada daerah dry side lebih besar dibandingkan dengan daerah wet sideFrom Lambe and Whitman, 1979; Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*Tanah Mengembang (Swelling)Potensi terjadinya swelling lebih besar pada daerah dry side dibandingkan dengan daerah wet side, karena pada daerah dry side memiliki kecenderungan menyerap air yang lebih besar. Sedangkan potensi untuk susut lebih besar pada daerah wet side.</p><p>wd(wopt, d max)Higher swelling potentialFrom Holtz and Kovacs, 1981Higher shrinkage potential</p></li><li><p>*Kuat Geser TanahPada kondisi NORMAL, kuat geser tanah yang dikompaksi pada dry side akan memberikan kuat geser yang lebih besar dibandingkan dengan wet side mupun pada kondisi optimumHATI-HATI UNTUK KONDISI BASAH!!!From Lambe and Whitman, 1979</p></li><li><p>*Kuat Geser TanahCBR (California Bearing Ratio)CBR= Rasio antara perlawanan yang dibutuhkan untuk menekan piston (3-in2) ke dalam tanah yang dikompaksi dengan perlawanan yang dibutuhkan untuk menekan piston (3-in2) ke dalam batu pecah standar dengan kedalaman penetrasi yang samaHoltz and Kovacs, 1981Pada energi yang lebih besar, maka pada daerah dry side akan dihasilkan nilai CBR yang lebih besar dibandingkan dengan daerah wet side</p></li><li><p>*KesimpulanDry sideWet sidePermeabilitasKompressibilitasPengembanganKuat GeserStrukturLebih tidak beraturanLebih teratur (parallel)Lebih permeablelebih compressible pada tekanan tinggilebih compressible pada tekanan rendahPotensi mengembang lebih besarLebih besarPlease see Table 5-1Potensi susut lebih besar</p></li><li><p>*KesimpulanHoltz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*CatatanSeorang engineer harus mempertimbangkan tidak hanya perilaku tanah sebagai material saat dikompaksi, namun juga perilaku tanah secara keseluruhan, terutama saat stabilitas, deformasi, maupun kondisi lainyya yang lebih kritisContohnya saat tanah dikompaksi pada dry side untuk mendapatkan kuat geser tanah yang tinggiContoh lainnya adalah saat membuat dam dengan inti tanah lempung yang dipadatkanMain tinggi dam makin tinggi tegangan totalSaat air di alirkan akan ada saturasi terhadap intiDesain tidak boleh hanya saat kuat geser tanat dan kompressibilitas tanah yang terkompaksi, namun juga saat naiknya tegangan total dan naiknya tingkat saturasi tanahLambe and Whitman, 1979</p></li><li><p>*5. Peralatan Kompaksi di Lapangan dan Prosedurnya</p></li><li><p>*PeralatanSmooth-wheel roller (drum)100% area di bawah roda tertutupi (setelah digilas)Tekanan mencapai 380 kPa Bisa digunakan untuk semua jenis tanah kecuali tanah yang berbatuTipe beban : Beban statikUmumnya digunakan untuk meratakan material subgrade dan memadatkan perkerasan flexible (aspal)Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*PeralatanPneumatic (or rubber-tired) roller80% area tertutupiTekanan mencapai 700 kPaBisa digunakan untuk tanah butir kasar dan butir halusTipe beban : statik dan remasan (kneading)Bisa digunakan untuk timbunan jalan ataupun dam (earth dam)Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*PeralatanSheepsfoot rollersMempunyai tonjolan-tonjolan bulat atau persegi di kakinya disebut sebagai kaki8% ~ 12 % area tertutupiTekanan dari 1400 hingga 7000 kPaCocok untuk tanah lempunganTipe beban : statik dan remasan (kneading)Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>Peralatan*</p></li><li><p>*PeralatanTamping foot rollerSekitar 40% area tertutupi Tekanan dari 1400 hingga 8400 kPaPaling baik digunakan untuk pemadatan tanah butir halus (lanau dan lempung)Tipe beban : statik dan remasan (kneading)Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*PeralatanMesh (or grid pattern) roller50% area tertutupiTekanan dari1400 hingga 6200 kPaIdeal untuk kompaksi material berbatu, kerikil, dan pasir. Dengan kecepatan vibrasi yang tinggi, material di getarkan, dihancurkan, dan dipadatkanTipe beban : statik dan vibrasiHoltz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*PeralatanVibrating drum on smooth-wheel rollerPenggetar vertikal dipasang pada smooth wheel rollersPenggetaran roda memadatkan tanah butir kasar, karena dengan getaran maka partikel tanah butir kasar membuat posisi yang baru akibat deformasi siklikTipe beban : statik dan vibrasiCocok untuk tanah berbautir kasarHoltz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*KesimpulanHoltz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*Vibratory CompactionVariabel yang mengontrol pemadatan dengan getaran</p><p>Karakteristik alat yang digunakan:(1) berat, ukuran(2) Frekwensi kerja, dan rentang frekunsiKarakteristik tanah:(1) Kepadatan awal(2) Ukuran butir dan bentuknya(3) Kadar airProsedur konstruksi:(1) Jumlah lintasan(2) Ketebalan lapisan(3) Frekwensi penggetar(4) Kecepatan</p><p>Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*FrekuensiHoltz and Kovacs, 1981Optimum frekuensi adalah frekuensi yang menyebabkan kepadatan maksimum</p></li><li><p>*Kecepatan RodaUntuk jumlah lintasan tertentu, maka kepadatan yang lebih besar akan diperoleh pada kecepatan rendahHoltz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*LintasanHoltz and Kovacs, 1981Setelah 5 lintasan tidak ada peningkatan kepadatan yang signifikan240 cm thick layer of northern Indiana dune sand5670 kg roller operating at a frequency of 27.5 Hz.</p></li><li><p>*Menentukan tebal lapisHoltz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*Dynamic CompactionDitemukan pada pertengahan 1930-1n di Jerman D (Wh)1/2D = kedalaman pengaruh (m)W = berat beban (ton)h = tinggi jatuh (m)From Holtz and Kovacs, 1981</p></li><li><p>*VibroflotationFrom Das, 1998Teknik untuk memadatkan lapisan tipis tanah butir halus yang lepasJerman, 1930-...</p></li></ul>