PEMADATAN TANAH

Joko Prasetyo, M.Si

DINAMIKA MESIN DAN TANAH

Pemadatan

Bertambahnya berat vol kering oleh beban dinamisshg butir-2 tanah akan merapat & Mengurangi ronggaudara

Yaitu usaha secara mekanik agar butir-butir tanahmerapat. Volume tanah akan berkurang. Volume poriberkurang namun volume butir tidak berubah. Hal inibisa dilakukan dengan cara menggilas ataumenumbuk.

Pemadatan

Terjadi bila diberi tekanan, sehingga tanahcenderung menjadi padat, berarti terjadipeningkatan kerapatannya.

Pemadatan ialah penekanan pada badan tanahtidak jenuh, yang mengakibatkan penguranganfraksi volume udara.

Tanah dan lapisan tanah bisa padat akibat :

a.Komposisi tekstur tanah

b. Kadar air

c. Sifat terbentuknya tanah di lokasi.

d. Kecenderungan mengerutnya tanah liat saatpengeringan

Mekanisme Pemadatan

1.Penekanan pada fase cairan, yaitu air tanah.

2.Penekanan air terkekang.

Terjadi pada saat tanah sangat basah, dimana udaraterperangkap pada kantung-kantung kecil selama fasepembasahan.

Udara lebih dapat ditekan dibanding padatan mineral atau air.

Kepentingan pemadatan : bidang pertanian (contoh : pengolahan tanah untuk meningkatkan penyebaranperakaran tanaman)

Penyebab Pemadatan

Pembajakan dengan traktor roda yang berjalan di atasdasar alur terbuka sehingga tanah akan menjadi lebihpadat dibandingkan pada kedalaman tanah yang lebihbesar.

Praktik pengolahan tanah pada tanah liat, denganperalatan berat saat tanah dalam kondisi basah dankekuatan tanah rendah.

Pengaruh mesin-mesin yang diberikan pada tanaholeh roda dan rantai.

Tekanan Mesin

Besar tekanan yang diberikan pada permukaan tanaholeh kendaraan beroda bergantung pada :

Sifat permukaan tanah

Diameter roda dan rantai kendaraan

Tekanan yang terdistribusi di dalam tanah dandeformasi yang disebabkan oleh tekanan tergantungpada :

1.Pola tekanan permukaan

2. Sifat mekanis atau rheologis tanah pada kedalamantertentu.

Akibat Pemadatan

Terhalangnya gerakan air dan udara di dalam tanahakibat berkurangnya jumlah pori-pori yang besar.

Terhambatnya aerase dan drainase yang mengakibatkan akar mengalami tekanan serentak.

Penelitian Russel dan Goss (1974) : Bila akar barley diberi tekanan yang berasal dari luar sebesar 0,2 bar kecepatan pertambahan perpanjangan akar berkurangsebesar 50% lalu jika tekanan diperbesar menjadi 0,5 bar perpanjangan akar berkurang sebesar 80%.

Dampak Pemadatan Tanah

Dampak Pemadatan Tanah

Non-Compacted Compacted

Pengendalian pemadatan Tanah

Pengolahan tanah minimum

Pengolahan tanah konservasi

Mengurangi pembalikan lapisan tanah atas yang tidakperlu dengan meninggalkan residu tanaman sebagaimulsapelindung di atas permukaan tanah.

Persiapan tempat tumbuh tanaman baris harusdipusatkan pada baris-baris yang sempit tempatpenanaman tanaman baris dilakukan, bukan padaseluruh areal.

Pengendalian Pemadatan melaluiAlat Berat Alat berat (traktor) dirancang dengan

mendistribusikan beban lebih merata di ataspermukaan lintasan, bukan mengkonsentrasikanbeban di bawah roda belakang.

Traktor sebaiknya memiliki gaya tarik dua kali darigaya yang harus dikeluarkan oleh traktor, sehinggapengurangan kebutuhan tarikan batang penarikmemungkinkan berat traktor menjadi lebih ringan.

Pengurangan tekanan angin pada ban

Teknik Pemadatan Tanah padaContoh Tanah1. Memampatkan suatu contoh tanah pada wadah dengan

dinding kokoh dan memberikan beban statis denganalat piston yang terletak pada permukaan contoh tanah(cara paling sederhana).

2. Menerapkan beban dinamis (beban beragam sesuai waktu) dengan menggunakan alat pemukul.

3. Memberikan getaran pada contoh tanah untuk bahangranuler kering (cara paling efektif).

4. Menerapkan kombinasi tegangan tekan dan tegangangeser yang beragam menurut ruang dan waktu (dasar ujiProctor).

Pemadatan tanah biasanya digunakan pada:

pembuatan bendung,

jalan raya,

lapangan terbang

dasar pondasi dsb

Maksud tsb dpt tercapai bila: Pemilihan bahan timbunan

Cara pemadatan

Pemilihan mesin pemadat

Jumlah lintasan

SESUAI

Tanah granuler

Paling mudah penanganannya utk pek lapangan

Kuat gesernya tinggi

Perub vol sedikit settelah dipadatkan

Permeabilitas tinggi

Tanah lanau

Umumnya stabil

Kuat geser cukup tinggi

Sedikit berubah vol

Sangat sulit dipadatkan bila basah, krn permeabilitasrendah

Tanah lempung

Lempung padat, permeabilitasnya rendah

Tanah tdk dpt dipadatkan dgn baik pd waktu sgtbasah/jenuh

Air sulit mengalir ke luar dari rongga lempung

Butiran sulit merapat satu sama lain

Konsolidasi tanah

Pengurangan pelan2 vol pori yg berakibat bertambahnya berat vol kering akibat beban statis yg bekerja dlm periode ttt

Berat Vol Kering: Derajat Jenuh Air:

• Ukuran kepadatan : gk (berat vol kering)

• Makin padat suatu tanah maka nilai γk akan

smakin naik

• Kadar air optimum (w opt) kadar air saat berat vol

kering mencapai maksimum (γd mak)

• Hasil pemadatan tanah dipengaruhi oleh: tenaga

pemadatan dan kadar air tanah

• Tenaga pemadatan ditentukan oleh: berat mesin

gilas, banyaknya lintasan penggilasan, tebal lapisan

Pengaruh kadar air tanah

Tanah kohesif kering merupakan bongkah-bongkahyang sukar dipadatkan.

Jika disiram air menjadi Iunak dan lebih mudahdipadatkan, tapi makin besar kadar air tanah makinmembatasi kepadatan yang dapat dicapai.

Yang dapat berkurang hanya udara, jika volume air lebih besar maka kepadatan maksimumberkurang.

Tanah kenyang air tidak dapat dipadatkan. Padadasarnya, makin basah tanah makin mudahdipadatkan.

Karena air berfungsi sebagai pelumas agar butir-butir tanah mudah merapat. Tapi kadar air yang berlebihan akan mengurangi hasil pemadatanyang dapat dicapai.

Pada pemadatan suatu tanah dengan tenagapemadatan tertentu akan menghasilkanpemadatan terbesar.

Kadar air terbaik tersebut disebut kadar air optimum = Optimum moisture Content = ONC = w opt

Kepadatan terbesar=berat volume keringmaksimum=Maksimum Dry Density=MDD =

γk maks

Percobaan ProctorBdsk besarnya pemadatan ada 2 cara :

Cara standar

Cara berat (modifikasi)

Tujuan: Mencari OMC/w opt dan MDD/ γk maks suatutanah yang dipadatkan dengan cara tertentu. OMC dan MDD diperoleh melalui grafik hubungan antarakadar air (w) dan yk dari hasil pemadatan.

γd = γb / (1+w)

Cara Standar:

Cara modifikasi digunakan pada pekerjaan-pekerjaanlapangan terbang dan jalan raya.

Untuk pekerjaan lain misalnya bendungan, tanggulsaluran, pekerjaan pondasi biasanya dengan carastandar.

Catatan:

Perkiraan nilai OMC dan MDD (standar) adl

OMC : 5% (tanah butir kasar) s/d 35% (lempungplastis), umumnya 15% sampai 25%. MDD : 9.6 (tanah organik) s/d 23.2 (tanah butir kasar well graded) Tanah biasa 12 s/d 16.

Pengaruh Usaha Pemadatan Energi pemadatan per vol satuan (E) :

E = Nb . Nl . W . H

V

Dimana:

Nb = juml pukulan per lapisan

Nl = jumlah lapisan

W = berat pemukul

H = tinggi jatuh pemukul

V = vol mould

Cara Balon Karet

Pemantapan Pemantapan ialah pengurangan ruang pori terisi

udara dengan pengeluaran air tanpa terjadiperubahan massa kadar air.

Pemantapan tanah terbentuk karena pemampatansecara bertahap atau penurunan tanah di bawahpengaruh beban dalam jangka waktu yang lama.

Kepentingan pemantapan : pada bidang keteknikan(contoh : jumlah dan keseragaman pemantapanfondasi untuk kestabilan dan keamanan bangunan)

Konsep Pemantapan Adanya beban yang terdistribusi tidak merata akan

menghasilkan tekanan hidrostatis yang berbeda-bedapada berbagai titik dalam tanah.

Contoh : di dalam tanah air harus mencari jalankeluar melalui pori-pori tanah yang sangat sempit danberkelok-kelok dengan tekanan berbeda-beda.

Pemantapan pada Beberapa FraksiTanah Tanah-tanah granuler sepert pasir padat merupakan

tanah yang palingi tidak dapat ditekan, pemantapanbiasanya terjadi relatif cepat disebabkan permeabilitastanah yang tinggi.

Liat dan tanah bertekstur halus lain, umumnyamemiliki kemampuan total dapat ditekan lebih besartetapi kecepatan pemantapannya akan pelan hinggabeberapa bulan bahkan tahun.

Model Prinsip-prinsip ProsesPemantapan Menggunakan piston berlubang dan berpori

Piston ditekan ke dalam silinder berisi air yang diaturdengan pegas

Saat piston pertama kali dibebani dan sebelum terjadigerakan ke bawah, tekanan yang diberikan disalurkanke air saja.

Selanjutnya begitu air mulai keluar dari piston, dansaaat piston bergerak ke bawah pegas mulaimemendek.

Lanjutan Model Prinsip-prinsipProses Pemantapan Saat proses ini berlangsung, lebih banyak lagi air

keluar dan kontraksi pegas meningkat.

Gerakan ke bawah akan berhenti akhirnya dan akantercapai kesetimbangan statis bila tahan pegas yang tertekan sama dengan gaya ke bawah yang bekerjapada piston.

Selanjutnya seluruh beban akan ditahan oleh pegas, tekanan air yang berlebih dilepaskan oleh aliran air keluar.

Pegas analog dengan matriks tanah, dan air dalamsilinder analog dengan air yang menuju ke pori tanah.

beban

Konsep model yang menggambarkan proses

pemantapan tanah

Joko Prasetyo, MSi.