laporan praktikum mekanika tanah - inda revisi 2

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH

MODUL V

COMPACTION

KELOMPOK

Inda Annisa Fauzani 1106010300

Purwhita Nuansa Budi

Muhammad Irfan

Tanggal Praktikum : 16 Maret 2012

Asisten Praktikum : Hendriawan Kurniadi

Tanggal Disetujui :

Nilai :

Paraf :

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH

DEPARTEMEN SIPIL – FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

2013

A. MAKSUD DAN TUJUAN

Mencari nilai kerapatan kering (γdry) maksimum pada kadar air optimum (Wopt) dari

suatu sampel tanah yang dipadatkan

B. ALAT DAN BAHAN

Mould, lengkap dengan collar dan base plate

Hammer seberat 5.5 lbs dengan tinggi jatuh 12 inch

Hydraulic extruder

Pelat baja pemotong

Gelas ukur

Wadah untuk mencampur tanah dengan air

Pelat besi/penggaris untuk mengukur tinggi tanah

Timbangan

Oven

Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak 5 kantong @ 2 kg

Jangka sorong

C. TEORI

Compaction (pemadatan tanah) adalah suatu proses dimana pori-pori tanah diperkecil

dan kandungan udara dikeluarkan secara mekanis. Suatu pemadatan tanah adalah juga

merupakan usaha(energi) yang dilakukan pada massa tanah. Suatu pemadatan

(Compactive Effort = CE) yang dilakukan tersebut adalah fungsi dari variabel-variabel

berikut:

dengan :

CE = Compactive Effort (lb/ft2)

W = berat hammer (lb)

H = tinggi jatuh (inch)

L = jumlah layer

B = jumlah pukulan per-layer

V = volume tanah (ft3)

Pemadatan tanah yang dilakukan di laboratorium pada umumnya terdiri dari dua macam,

yaitu:

1. Standard Proctor - AASHTO T 99 (ASTM D 698)

2. Modified Proctor - AASHTO T 180 (ASTM D 1557)

Perbedaan mengenai dua metode tersebut dirangkum pada tabel di bawah ini:

Test IdentificationAASHTO T99 AASHTO T180

ASTM D 698 ASTM D 1557

Diameter Mould (inch) 4" 6" 4" 6"

Berat Hammer (lb) 5.5 5.5 10 10

Tinggi Jatuh Hammer (inch) 12 12 18 18

Jumlah Layer 3 3 5 5

Jumlah Pukulan Per-Layer 25 56 25 56

C.E (lb/ft2) 12.375 12.375 56.25 56.25

Ukuran Butir Maksimum yg

LolosNo. 4 (3/4") No. 4 (3/4") No. 4 (3/4") No. 4 (3/4")

Tabel C.1 Perbandingan dua metode compaction

Kepadatan tanah bergantung pada kadar airnya. Untuk membuat suatu hubungan tersebut

dibuat beberapa contoh tanah minimal empat contoh dengan kadar air yang berbeda-

beda, dengan perbedaan kurang lebih 4% antara setiap sampel. Dari percobaan tersebut

kemudian dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara kepadatan dan kadar air,

sehingga dari grafik tersebut diperoleh γdry maksimum pada kadar air optimumnya.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa suatu tanah yang dipadatkan dengan kadar

air tanah lebih dari Wopt akan diperoleh nilai kepadatan yang lebih kecil dari γdry

maksimum.

Rumus-rumus yang digunakan:

1. Menentukan kadar air :

………....(1)

…………(2)

…….....(3)Di mana :

W = kadar air (%)

wwater = berat air (gram)

wdry = berat tanah kering (gram)

wwet = berat tanah basah (gram)

2. Menentukan perubahan volume air :

…………(4)

Di mana :

Vadd = volume air yang ditambahkan (ml)

Wx = kadar air yang akan dibuat (%)

Wo = kadar air awal (%)

w = berat sampel tanah (gram)

3. Menghitung nilai γwet dan γdry :

………….(5)

………..(6)

Di mana :

γwet = berat isi tanah dalam keadaan basah (gr/cm3)

wwet = berat tanah basah (gr)

V = volume sampel tanah yang telah dipadatkan (cm3)

γdry = kerapatan kering (gr/cm3)

wdry = berat tanah kering (gr)

W = kadar air (%)

4. Mencari Zero Air Void Line (ZAV- line) :

ZAV-line adalah garis yang menggambarkan hubungan antara berat isi kering dengan

kadar air dalam kondisi derajat kejenuhan (Sr) 100 %.

…………..(7)

Di mana :

Gs = nilai specific grafity

γw = berat jenis air (gr/cm3)

W = kadar air tanah (%)

Sr = derajat kejenuhan

5. Mencari nilai Compaction Effort (CE) :

………….(8)

Di mana :

C.E. = Compactive Effort (lb/ft2)

W = berat hammer (lb), yang digunakan pada percobaan ini adalah 5.5 lb

H = tinggi jatuh (inch), pada percobaan ini adalah 12 inch

L = jumlah layer, pada percobaan ini adalah 3 lapisan

B = jumlah pukulan per-layer, pada percobaan ini adalah 25 kali

V = volume tanah (ft3)

D. PROSEDUR PERCOBAAN

Persiapan Percobaan

1. Mencampur dengan rata sampel tanah yang akan dipadatkan dalam satu wadah

sehingga nilai kadar air awal dapat dianggap sama.

2. Menimbang sebagian sampel yang dianggap mewakili nilai kadar air seluruhnya,

lalu memasukkan ke dalam oven selama ±24 jam sampai berat tetap.

3. Memasukkan sisa sampel tanah yang lain ke dalam lima kantong yang masing-

masing kantong diisi sampel tanah 2 kg yang lolos saringan No. 4 ASTM.

4. Mengeluarkan sampel tanah dari oven sehari kemudian dan menimbang beratnya.

Dengan demikian dapat diketahui nilai kadar air awal sampel tanah.

5. Setelah kadar air diketahui, dapat ditentukan volume air yang harus ditambahkan ke

dalam masing-masing kantong sampel tanah agar mencapai kadar air tertentu.

6. Sampel tanah dicampur dengan air yang sudah dihitung volumenya, kemudian

dibiarkan selama 18-24 jam agar campuran air merata.

Proses (Jalannya) Percobaan

1. Mempersiapkan semua alat dan bahan.

2. Mengukur dimensi mould untuk mengetahui volume tanah hasil pemadatan.

3. Mengolesi dinding mould dengan pelumas (oli) sebelum digunakan agar setelah

dipadatkan tanah tidak lengket menempel di dinding mould.

4. Meletakkan mould pada base plate dan kertas lingkaran diletakkan di bagian dasar

agar tanah tidak menempel di base plate.

5. Kedudukan mould dikunci terhadap base plate agar tidak bergerak saat proses

pemadatan.

6. Memasukkan tanah ke dalam mould tingginya diperkirakan dengan menggunakan

penggaris atau pelat besi sehingga setelah dipadatkan tingginya mencapai 1/3 tinggi

mould. Kemudian setiap lapisan ditumbuk sebanyak 25 kali secara merata dengan

hammer 5.5 lb dan tinggi jatuh 12 inch.

7. Pada lapisan tanah ketiga, collar dipasang pada mould agar tinggi tanah setelah

dipadatkan melebihi tinggi mould.

8. Setelah pemadatan lapisan ketiga selesai, collar dibuka. Kelebihan tanah diratakan

dengan pelat pemotong.

9. Menimbang berat mould + tanah dengan timbangan.

10. Mengeluarkan sampel tanah dari mould dengan bantuan extruder.

11. Membelah sampel tanah tersebut menjadi tiga bagian. Kemudian mengambil bagian

tengah tiap lapisan untuk kemudian diletakkan pada can, menimbang beratnya, lalu

memasukkannya ke dalam oven untuk mengetahui kadar air setelah pemadatan.

E. HASIL PRAKTIKUM

Data hasil praktikum

pengukuran

ke

D mold

mm

H mold

mm

Berat

gr

1 101.75 117.5 1724

2 101.3 116.75 1724

Tabel C.2 Dimensi Mould

Sampel no 36% 38% 40% 42% 44% 46%

Wt of can + wet

soil 253.33 288.55 301.25 239.44

332.14

174.49

Wt of can +dry soil 189.08 213.94 222.22 173.77 237.44 123.33

Wt of water 64.25 74.91 79.03 65.67 94.7 51.16

Wt of can 19.19 20 19.86 18.68 18,579 18.75

Wt of dry soil 169.95 193.94 202.36 155.09 218.87 104.58

water , w% 37.81% 38.6% 39.05% 42.35% 43.27% 49%

Tabel C.3 Water Content Determination

F. PERHITUNGAN

1. Menghitung volume mold

Mold 1 (Sampel 1,2,4, dan 6)

V = 3,14x (10,175)2 x (11,75)/4

V = 954,941 cm3

Mold 2 (Sampel 3 dan 5)

V = 3,14x (10,13)2 x (11,675)/4

V = 940.47 cm3

2. Kadar air sebelum pemadatan = 26,63 %

wwet+ can=159.27 g

w can=20.85 g

wdry+can=130.16 g

Sehingga kadar air awal dari sampel adalah:

W =wwater

wdry

×100=wwet +can−wdry+can

wdry+ can−w can

× 100 %=159.27−130.16130.16−20.85

× 100 %=26.63 %

3. Menghitung penambahan volume air untuk compaction

Perhitungan dilakukan pada tahap persiapan praktikum compaction

Kondisi awal sample tanah adalah wo = 26,63%

w = 2000 gram

wx = w asumsi (36, 38, 40, 42, 44, 46) %

Volume air yang ditambahkan ditentukan dengan persamaan :

Dari perhitungan, berikut adalah besar volume yang harus ditambahkan untuk

mencapai kadar air yang diinginkan.

Tabel C.4 Data penambahan volume

4. Menghitung kadar air setelah compaction

Tanah yang sudah mengalami pemadatan dikeluarkan dari mold dengan bantuan

extruder. Dibagi menjadi 3 bagian lalu mengambil sampel dari setiap bagian

tersebut. Sampel tanah pada ketiga lapisan ini dianggap sama kadar airnya sehingga

untuk menghitungan kadar air cukup dengan satu can.

Sampl

e

Wcan

(gr)

Wcan+wet

(gr)

Wcan+dry

(gr)

Wwater

(gr)

Wdry

(gr)W (%)

I 19,15 253,33 189,08 64,25 169,95 37,81

II 20 288,55 213,94 74,91 193,94 38,6

III 19,86 301,25 222,22 79,03 202,36 39,05

IV 18,68 239,44 173,44 65,67 169,95 42,535

V 18,57 332,14 237,44 94,7 218,87 43,27

VI 18,75 174,49 123,33 64,25 104,58 49%

Tabel C.5. Kadar air setelah compaction

5. Menentukan kerapatan kering (γd)

Sample Wo (%) Wx (%) Vadd (ml)

I

26,63 %

36 147,99

II 38 179,57

III 40 211,16

IV 42 242,75

V 44 274,34

VI 46 305.93

γwet = (wt can + wet soil – wt can)/ 931, 097

Tabel C.6. Berat isi kering tanah hasil compaction

SampelW wet = wt soil in mold

Vol mold γwet W (%)

γdry

(gr/cm3)

I 1538954.94

11.61057

1 37.811.16868

9

II 1558954.94

11.63151

4 38.61.17713

9

III 1218 940.471.29509

7 39.05 0.93139

IV 1630954.94

11.70691

2 42.351.19909

5

V 1308 940.471.39079

4 43.27 0.97075

VI 1626954.94

11.70272

3 491.14276

7

6. Menghitung Garis Zero Air Void :

Sr = 100%

Gs=

Gs Kelompok 7 2.668757




Rata-Rata 2.571449

γ water = 1 gr/cm3

Sample w (%) Gs w.Gs 1+w.Gs γwater ZAVI 0.3781

2.571449

0.972265 1.9722651

1.3038051II 0.386 0.992579 1.992579 1.29051274IV 0.4235 1.089009 2.089009 1.23094225V 0.4327 1.112666 2.112666 1.21715833

Tabel C.7 Zero Air Void

7. Menghitung Nilai Compactive Effort (CE) :

1 feet = 0,3048 m

1 m = 3,281 feet

H=12 inc h=12× 0,08334 ft=1,00 ft

Vol = 954,941 cm3 = 954,941 x 10-6 m3 = 0,03372851612 ft3

CE =

= 12230.00735 lb/ft2

8. Grafik Pemadatan Tanah

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan di atas, diperoleh nilai γdry dan ZAV

sebagai berikut :

35 37 39 41 43 45 47 49 510.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

f(x) = 0.00240696275647588 x² − 0.20731798803268 x + 5.52261124306946R² = 0.0869697976339077

Grafik Pemadatan Tanah dan ZAV

Series2Polynomial (Series2)Series4

Berdasarkan grafik di atas sangat terlihat adanya kesalahan yang membuat

grafik di atas seharusnya tidak mungkin terjadi (grafik menghadap ke atas). Hal

tersebut juga didukung dari order 2 polynomial trendline yang memiliki nilai r2

sebesar 0.087 (sangat jauh dari nilai 1). Jika tetap menggunakan keenam sampel,

5,5 lb x 1 inc x 3 x 25

0,03372851612

tentu akan memengaruhi hasil pengolahan data berikutnya. Oleh karena itu,

praktikan memutuskan untuk tidak menggunakan data dari dua kelompok, yaitu

sampel kadar air 40% dan 46%

37 38 39 40 41 42 43 440.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

f(x) = − 0.0312324113194452 x² + 2.50828404641109 x − 49.05613981069R² = 0.794613211305283

Grafik Pemadatan Tanah 4 Sampel


Dapat diperkirakan dari grafik bahwa besar dry density maksimum adalah 1,199

gr/cm3 saat kadar air optimum berada di 42,35 %. Nilai yang ditemukan ini belum

dapat dipastikan presisinya. Maka dari itu perhitungan nilai dry density maksimum

dan kadar air optimum dapat ditemukan dengan persamaan kuadrat

Maka dari persamaan kuadrat grafik pemadatan tanah, dapat ditemukan W

optimum dengan rumus “–b/2a”.

W optimum=−b2 a

¿−2.5083

2 (−0.0312 )=40.2%

γ dr y ( x=40.2)=−0.0312 x2+2.5083 x−49.056

¿−0.0312(40.2)2+2.5083(40.2)−49.056¿−50.42+100.834−49.056¿1.35766

E. ANALISA

1. Analisis Percobaan

Tujuan dari percobaan compaction ini adalah untuk mencari nilai kerapatan

kering (γdry) maksimum pada kadar air optimum (Wopt) dari suatu sampel tanah yang

dipadatkan. Yang dimaksud dengan compaction itu sendiri adalah proses pemadatan

tanah untuk mendapatkan berat isi tanah kering maksimum dan kadar air optimum.

Sedangkan pengertian berat isi maksimum adalah nilai paling besar yang dapat

dicapai oleh suatu pemadatan tanah tertentu, sementara kadar air optimum adalah

kadar air yang paling baik yang disarankan untuk mencapai berat isi maksimum

tersebut.

Sebelum dilakukan praktikum, terlebih dahulu disiapkan 5 sampel tanah yang

sudah lolos saringan no.4 ASTM, berat untuk masing-masing sampel sebesar

2000gram. Kemudian terhadap sampel tersebut dilakukan penghitungan untuk

mendapatkan kadar air awal dengan menggunakan rumus:

W =wwater

wdry

×100=wwet +can−wdry+can

wdry+ can−w can

× 100 %

Setelah perhitungan didapatkat kadar air awal sebesar 26.63%. Kemudian ditentukan

kadar air asumsi yang diinginkan adalah sebesar 36 %, 38%, 40%, 42%, dan 44%.

Untuk mencapai kadar air sebesar asumsi tersebut maka dilakukan penambahan air

yang banyaknya didapatkan dari rumus sebagai berikut:

Tanah masing-masing sampel kemudian dicampur dengan air sesuai dengan

hasil perhitungan. Pencampuran harus dilakukan secara merata agar tanah bersifat

homogen agar didapatkan nilai dry density maksimum yang akurat. Untuk itu, tanah

ditampung di dalam plastik dan dibiarkan selama sehari, dan persiapan praktikum

compaction telah selesai.

Metode yang digunakan dalam percobaan compaction ini adalah metode

Standard Proctor AASHTO T 99 (ASTM D 698). Compaction dilakukan pada tiap-tiap

sampel tanah yang telah di beri kadar air dari 36% sampai 44%. Sesuai metode yang

digunakan maka hanya 3 layer yang diperbolehkan dalam proses pemadatan. Proses

pemadatannya adalah ditumbuk sebanyak 10 kali untuk tiap-tiap layer, tiap layer

harus dijaga agar tidak turun melebihi 1/3, 2/3, dan 3/3 dari tinggi mold, jika tanah

turun melebih batasan yang diinginkan maka dilakukan penambahan tanah sampel.

Pada akhirnya, lapisan tanah teratas haruslah rata dengan permukaan mold agar

didapatkan volume yang sama antara mold dengan sampel tanah yang telah

ditumbukan.

Setelah proses pemadatan selesai, mold yang masih berisi padatan tanah

ditimbang. Kemudian tanah tersebut dilekuarkan dengan ekstruder. Tanah padatan

kemudian dibagi menjadi 3 bagian dengan menggunakan penggaris dimana setiap

lapisan diambil sebagai sampel dengan asumsi ketiga bagian tersebut telah mewakili

kadar air dalam lapisan tanah yang telah ditumbuk. Dari tiap-tiap bagian diambil

sebagian kecil dan ditaruh dalam wadah untuk kemudian dimasukkan ke dalam oven.

Sampel dari tanah tersebut akan digunakan untuk menemukan dry density.

2. Analisis Hasil

Dari serangkaian proses compaction ini, praktikan memperoleh data kadar air setelah

compaction.

No

w asumsi

(%)

w setelah

compaction (%)

1 36 37,81

2 38 38,6

3 40 39,05

4 42 42,535

5 44 43,27

6 46 49

Tabel C.8 Perbandingan kadar air asumsi dan kadar air setelah compaction

Setelah dilakukan perhitungan terhadap tanah sampel maka terlihat w setelah

pemadatan tidak jauh dari w asumsi, ada yang mengalami kenaikan ataupun

penurunan. Kenaikan atau penurunan untuk tiap sampel berturut-turut dari atas ke

bawah sebesar: +1.81, +0.6, -9.5, +0.535, -0.73, +3. Kenaikan dan penurunan tersebut

dapat disebabkan oleh penambahan air yang tidak sesuai takaran, sehingga

berpengaruh pada kadar air yang digunakan untuk proses pemadatan.

Pengolahan data dilanjutkan dengan mencari nilai Berat Isi Kering pada tiap-

tiap sampel tanah. Berikut hasil pengolahan data Berat Isi Kering tanah.

35 37 39 41 43 45 47 49 510.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

f(x) = 0.00240696275647588 x² − 0.20731798803268 x + 5.52261124306946R² = 0.0869697976339077


Series2Polynomial (Series2)

Dari perhitungan, maka dapat dibuat grafik antara kadar air dengan berat isi

kering. Grafik yang dihasilkan jika menggunakan 6 sampel tanah memperlihatkan

kesalahan yang mencolok, antara lain grafik yang menghadap ke atas sebanyak 2 kali,

padahal seharusnya grafik pemadatan tanah membentuk kurva menghadap ke bawah.

Hal tersebut juga disebabkan dengan nilai r2 yang sangat jauh dari1, yaitu hanya

mencapaoi 0.087. Maka untuk mendapatkan grafik yang sesuai, diputuskan untuk

melakukan pengeliminasian data. Pertimbangan data yang dieliminasi adalah data-

data yang menyebabkan gambar grafik yang dihasilkan menjadi tidak sesuai

ketentuan. Pilihan jatuh ke kelompok dengan kadar air 40% dan 46%. Kelompok

dengan kadar air 46% mendapatkan kadar air setelah pemadatan yang cukup jauh,

yaitu sebesar 49%. Adanya data yang menyebabkan grafik melenceng dapat

disebabkan karena adanya kesalahan yang terjadi saat pratikum.

Setelah dilakukan pengeliminasian, maka didapatkan grafik sebagai berikut.

w ɤdry

37.81 1.16868938.6 1.177139

39.05 0.9313942.35 1.19909543.27 0.97075

49 1.142767

37 38 39 40 41 42 43 440

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.1686892862748

1.17713882229177

1.19909500239430.9707503069

16848

f(x) = − 0.0312324113194452 x² + 2.50828404641109 x − 49.05613981069R² = 0.794613211305283


Series2Polynomial (Series2)

Setelah dihilangkan 2 data, maka didapatkan grafik yang sesuai, yaitu yang

menghadap ke bawah. Setelah itum maka dapat dilakukan pengolahan data untuk

mencari nilai Berat Isi Kering tanah maksimum. Dengan metode estimasi puncak

didapatkan nilai Berat Isi Kering tanah maksimum sebesar 1.199 gr/cm3 pada kadar

air optimum 42.35%. Sedangkan dengan menggunakan metode perhitungan

persamaan kuadrat, didapatkan nilai Berat Isi Kering tanah maksimum sebesar 1.358

gr/cm3 pada kadar air optimum 40.2%. Ternyata hasil estimasi tidak jauh dengan hasil

persamaan kuadrat yang didapat dari grafik, berarti pilihan data yang dieliminasi

cukup tepat.

Setelah mendapatkan kadar air setelah pemadatan maka dapat ditentukan

ZAV-line.

37 38 39 40 41 42 43 440.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

f(x) = − 0.0312324113194452 x² + 2.50828404641109 x − 49.05613981069R² = 0.794613211305283



Berdasarkan grafik ZAV Line yang didapat, terlihat hasil yang cukup baik

karena membentuk garis lurus. Grafik perbandingan kadar air dan Berat Isi Kering

tanah dengan ZAV Line tidak bersentuhan walau nyaris bersentuhan. Kedua grafik

yang tidak bersentuhan menandakan sedikit kurang sempurna yang berarti masih ada

udara di dalam tanah hasil pemadatan, walau sebenarnya tentu sulit untuk

mengeluarkan seluruh pori di dalam tanah.

3. Analisis Kesalahan

Kesalahan pada praktikum dapat terjadi akibat beberapa hal antara lain:

Pencampuran tanah dengan air yang tidak rata saat proses pengadukan yang

menyebabkan tanah tidak homogen

Pada proses pemadatan, praktikan mungkin tidak melakukannya secara

merata, sehingga tanah hasil compaction pun tidak padat sempurna dan masih

memiliki rongga kosong

F. KESIMPULAN

1. Kadar air optimum hasil compaction sebesar 42,35 % dan berat isi kering tanah

maksimum sebesar 1,19 gr/cm3.. Sedangkan berdasarkan perhitungan didapatkan

kadar air optimum sebesar 40.2% dan berat isi kering tanah maksimum sebesar 1.3

gr/ cm3

2. Garis ZAV tidak memotong kurva menunjukkan derajat saturasi padatan masih

tinggi .

G. REFERENSI

Buku Pedoman Praktikum Mekanika Tanah, Laboratorium Mekanika Tanah, Depok.

H. LAMPIRAN

Proses Pemadatan Tanah

Hasil Akhir Pemadatan

Meratakan tanah dengan penggaris

laporan praktikum mekanika tanah - inda revisi 2

Documents