mekanika tanah - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara...

47
MEKANIKA TANAH MODUL 2 SIFAT INDEKS PROPERTIS TANAH UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA Jl. Boulevard Bintaro Sektor 7, Bintaro Jaya Tangerang Selatan 15224

Upload: phamkhanh

Post on 12-Aug-2019

259 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

MEKANIKA TANAH MODUL 2

SIFAT INDEKS PROPERTIS TANAH

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA Jl. Boulevard Bintaro Sektor 7, Bintaro Jaya Tangerang Selatan 15224

Page 2: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

PENDAHULUAN

Sifat-sifat indeks (index properties) menunjukkan sifat-sifat tanah yang mengindikasikan jenis dan kondisi tanah, serta memberikan hubungan terhadap sifat-sifat mekanis (engineering properties) seperti kekuatan dan pemampatan atau kecenderungan untuk mengembang, dan permeabilitas.

Untuk tanah berbutir kasar (coarse-grained), sifat-sifat partikelnya dan derajat kepadatan relatif adalah sifat-sifat yang paling penting. Sedangkan, untuk tanah berbutir halus (fine-grained), konsistensi (keras atau lunak) dan plastisitas merupakan sifat-sifat yang paling berpengaruh

Page 3: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

PENDAHULUAN

TANAH Kohesif (diperlukan suatu gaya untuk

memisahkan butiran tanah pada saat kering) Non – kohesif (butiran tanah sudah

terpisah pada saat kering, melekat saat basah

saja)

Berbutir halus (fine grained)

Berbutir kasar (coarse grained)

Berdasarkan analisis saringan

Page 4: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

UKURAN PARTIKEL

Tanah merupakan campuran partikel-partikel yang terdiri dari satu atau seluruh jenis berikut :

• Berangkal (boulders)

• Kerikil (gravel)

• Pasir (sand)

• Lanau (silt)

• Lempung (clay)

Bedakan antara tanah lempung dan mineral lempung !!!

Dari segi mineral (bukan ukurannya) yang disebut tanah lempung (dan mineral lempung) adalah yang memiliki partikel mineral tertentu yang bersifat plastis bila dicampur dengan air

Page 5: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W
Page 6: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Susunan Tanah Granular

Page 7: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

PENGARUH AIR PADA LEMPUNG

Air tidak mempengaruhi perilaku tanah non kohesif (granular), contoh kuat geser pasir sama pada kondisi kering/basah

Pada tanah non kohesif distribusi ukuran partikel yang dominan

Pada tanah lempung variasi kadar air mempengaruhi plastisitas

Page 8: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

PENGARUH AIR PADA LEMPUNG

Bagaimana mekanisme nya ???

Partikel lempung memiliki muatan negatif, untuk mengimbanginya , partikel lempung akan menarik ion muatan positif dari garam yang ada di air pori

Page 9: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

KOMPOSISI FASE TANAH

Suatu massa tanah terdiri dari : Partikel padat (solid) Air (water) Udara (air)

Asumsi : total volume Vt, dengan volume massa padat Vs dan volume rongga Vv yang dapat terdiri dari volume terisi air Vw dan volume terisi udara Va

Page 10: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

HUBUNGAN VOLUME -BERAT

3 FASE

Page 11: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

HUBUNGAN VOLUME -BERAT

volume total tanah dapat dinyatakan :

awsvs VVVVVV Dimana : Vs = volume butiran padat Vv = volume pori (void) Vw = volume air dalam pori Va = volume udara dalam pori

Udara dianggap tidak memiliki berat maka berat total dari contoh tanah dapat dinyatakan sebagai :

ws WWW Dimana : Ws = berat butiran padat Ww = berat air

Page 12: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Hubungan perbandingan volumetrik yang umum dipakai dalam menentukan fase tanah ini adalah :

angka pori (e), didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori dan volume butiran padat. Umumnya dinyatakan dalam desimal dibandingan persen. Besaran nilai angka pori dari 0 sampai tidak terhingga.

s

v

V

Ve

porositas (n), didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori dan volume tanah total, umumnya dinyatakan dalam persen. Besaran nilai porositas antara 0 sampai 100 %

%100t

v

V

Vn

derajat kejenuhan (S), didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air dan volume pori,dinyatakan dalam persen. Bila tanah telah kering maka S = 0 % dan bila pori terisi seluruhnya air maka S = 100 %.

%100v

w

V

VS

kadar air (w) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki

%100s

w

W

Ww

Page 13: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Hubungan perbandingan volumetrik yang umum dipakai dalam menentukan fase tanah ini adalah :

Berat volume, didefinisikan sebagai berat tanah per satuan volume, berat dipengaruhi gravitasi (W = mg)

Berat volume juga dapat dinyatakan dalam berat butiran padat, kadar air, dan volume total

V

wW

V

W

WW

V

WW

V

W ss

ws

ws

1

1

ggV

m

V

W.

Berat jenis (specific gravity), didefinisikan sebagai berat jenis dari butiran tanah padat, Gs. Nilai berat jenis tanah berkisar antara 2,65 – 2,72 ws

s

w

ss

V

WG

Page 14: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Hubungan antara berat volume, angka pori, kadar air dan berat spesifik

Karena volume butiran padat adalah 1, maka volume dari pori sama dengan angka porinya (e). Berat dari butiran padat dari air dapat dinyatakan sebagai :

Ws = Gs w Ww = w.Ws = w.Gs w

Page 15: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Hubungan antara berat volume, angka pori, kadar air dan berat spesifik

𝛾 =𝑊

𝑉=𝑊𝑠 +𝑊𝑤𝑉=𝐺𝑠𝛾𝑤 + 𝑤𝐺𝑠𝛾𝑤1 + 𝑒

=1 + 𝑤 𝐺𝑠𝛾𝑤1 + 𝑒

𝛾𝑑 =𝑊𝑠

𝑉= 𝐺𝑠 𝛾𝑤

1+𝑒

Karena berat air dalam elemen tanah yang ditinjau 𝑤𝐺𝑠 𝛾𝑤, volume yang ditempati air adalah

𝑉𝑤 =𝑊𝑤

𝛾𝑤= 𝑤𝐺𝑠 𝛾𝑤

𝛾𝑤= 𝑤𝐺𝑠

Maka derajat kejenuhan adalah :

𝑆 =𝑉𝑤

𝑉𝑣= 𝑤𝐺𝑠

𝑒 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑆𝑒 = 𝑤𝐺𝑠

Page 16: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Apabila tanah dalam keadaan jenuh,

Jenuh artinya ruang pori terisi penuh oleh air

𝛾𝑠𝑎𝑡 =𝑊

𝑉=𝑊𝑠 +𝑊𝑤𝑉=𝐺𝑠𝛾𝑤 + 𝑒𝛾𝑤1 + 𝑒

=𝐺𝑠 + 𝑒 𝛾𝑤1 + 𝑒

Berat tanah jenuh air

Page 17: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

𝒘 =𝑾𝒘 𝑾𝒔=

𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒂𝒊𝒓 . 𝒈

𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒃𝒂𝒕𝒖𝒂𝒏 𝒑𝒂𝒅𝒂𝒕 . 𝒈=𝒎𝒘𝒎𝒔

Karena massa butiran padat elemen tanah sama dengan Gsρw, maka massa air = 𝑚𝑤 = 𝑤𝑚𝑠 = 𝑤𝐺𝑠𝜌𝑤 Dari persamaan sebelumnya, kerapatan adalah :

𝜌 =𝑚

𝑉=𝑚𝑠+𝑚𝑤

𝑉𝑠+𝑉𝑣=𝐺𝑠𝜌𝑤+𝑤𝐺𝑠𝜌𝑤

1+𝑒=1+𝑤 𝐺𝑠𝜌𝑤

1+𝑒

kerapatan kering dry density = 𝜌𝑑 =𝐺𝑠𝜌𝑤

1+𝑒

kerapatan jenuh air saturated density = 𝜌𝑠𝑎𝑡 =(𝐺𝑠+𝑒)𝜌𝑤

1+𝑒

Page 18: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Hubungan antara berat volume, porositas dan kadar air

Karena V = 1, maka Vv sama dengan n. Sehingga Vs = 1 – n . Berat butiran padat (Ws) dan berat air (Ww) dapat dinyatakan sebagai berikut : 𝑊𝑆 = 𝐺𝑠𝛾𝑤(1 − 𝑛) 𝑊𝑤 = 𝑤𝑊𝑠 = 𝑤𝐺𝑠𝛾𝑤(1 − 𝑛) Jadi berat volume kering sama dengan :

𝛾𝑑 =𝑊𝑠

𝑉=𝐺𝑠𝛾𝑤(1−𝑛)

1= 𝐺𝑠𝛾𝑤(1 − 𝑛)

Berat isi tanah sama dengan :

𝛾 =𝑊𝑠+𝑊𝑤

𝑉= 𝐺𝑠𝛾𝑤(1 − 𝑛)(1 + 𝑤)

Page 19: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Pada tanah jenuh air

Berat isi tanah sama dengan :

𝛾 =𝑊𝑠+𝑊𝑤

𝑉= 𝐺𝑠𝛾𝑤(1 − 𝑛)(1 + 𝑤)

𝛾𝑠𝑎𝑡 =𝑊𝑠+𝑊𝑤

𝑉=1−𝑛 𝐺𝑠𝛾𝑤+𝑛𝛾𝑤

1= 1 − 𝑛 𝐺𝑠𝛾𝑤 + 𝑛𝛾𝑤

Kadar air dari tanah jenuh air dinyatakan sebagai :

𝑤 =𝑊𝑤

𝑊𝑆=

𝑛𝛾𝑤

1−𝑛 𝛾𝑤𝐺𝑠=

𝑛

1−𝑛 𝐺𝑠

Page 20: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Kerapatan Relatif

Kerapatan relatif atau relative density digunakan untuk menunjukkan kerapatan dari tanah berbutir (granular) di lapangan. Kerapatan relatif didefinisikan sebagai perbandingan antara angka pori tanah pada keadaan paling lepas dan keadaan tanah di lapangan terhadap perbedaan antara angka pori pada keadaan paling lepas dan paling padat.

𝑫𝒓 =𝒆𝒎𝒂𝒌𝒔 − 𝒆

𝒆𝒎𝒂𝒌𝒔 − 𝒆𝒎𝒊𝒏

Dimana : Dr = kerapatan relatif (dalam %) e = angka pori tanah di lapangan emaks = angka pori tanah dalam keadaan paling lepas

Page 21: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Contoh soal :

Dalam keadaan asli, suatu tanah basah memiliki volume 0.009345 m3 dan berat 18.111 kg. Setelah dikeringkan dalam oven , berat tanah kering adalah 15.667 kg. Apabila Gs =2.71, hitung kadar air, berat volume basah, berat volume kering, angka pori ,porositas dan derajat kejenuhan

Pembahasan :

𝐾𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟 𝑤 =𝑊𝑤𝑊𝑠=𝑊 −𝑊𝑠𝑊𝑠=18,111 − 15.667

15.667× 100% = 15,6%

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ = 𝛾 =𝑊

𝑉=18.111

0.009345= 1938.041 𝑘𝑔/𝑚3

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝛾𝑑 =𝑊𝑠𝑉=15.667

0.009345= 1676.511 𝑘𝑔/𝑚3

𝐴𝑛𝑔𝑘𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑖 = 𝑒 =𝑉𝑣

𝑉𝑠, w = 1000 kg/m3

𝑉𝑠 =𝑊𝑠𝐺𝑠𝛾𝑤=15.667

2.71 × 1000= 0.00578 𝑚3

𝑉𝑣 = 𝑉 − 𝑉𝑠 = 0.009345 − 0.00578= 0.003565 𝑚3

𝑒 =0.003565

0.00578= 0.6167 ≈ 0.62

Page 22: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Pembahasan :

𝑉𝑣 = 𝑉 − 𝑉𝑠 = 0.009345 − 0.00578 = 0.003565 𝑚3

𝑒 =0.003565

0.00578= 0.6167 ≈ 0.62

𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 = 𝑛 =𝑒

1 + 𝑒=0.62

1 + 0.62= 0.38 𝑥 100% = 38%

𝑑𝑒𝑟𝑎𝑗𝑎𝑡 𝑘𝑒𝑗𝑒𝑛𝑢ℎ𝑎𝑛 = 𝑆 =𝑉𝑤𝑉𝑣

𝑉𝑤 =𝑊𝑤𝛾𝑤=2.444

1000= 0.002444 𝑚3

𝑆 =𝑉𝑤𝑉𝑤=0.002444

0.003565= 68.5 %

Page 23: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Contoh soal :

Suatu sampel tanah basah pada piringan adalah 462 gr. Setelah dikeringkan dalam oven pada suhu 110⁰C dan kemudian ditimbang berat sampel dan piringan adalah 364 gr. Berat piringan kosong itu sendiri adalah 39 gr. Tentukan kadar air sampel tanah tersebut.

Berat total (basah) sampel + piringan = 462 gr Berat sampel kering + piringan = 364 gr Berat air = 462 – 364 = 98 gr Berat piringan = 39 gr Berat tanah kering = 364 – 39 = 325 gr

Pembahasan :

kadar air =98

325 × 100 % = 30.2 %

Page 24: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

ANALISIS UKURAN BUTIRAN

Sifat tanah sangat tergantung dari ukuran butirannya

Analisis ukuran butiran digunakan sebagai dasar pemberian nama dan klasifikasi tanah.

Definisi : penentuan persentase berat butiran pada satu unit saringan, dengan ukuran diameter lubang tertentu.

Uji Saringan (Untuk tanah berbutir kasar)

Page 25: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Bila Wi adalah berat tanah yang tertahan pada saringan ke-i (dari atas susunan saringan) dan W adalah berat tanah total, maka persentase berat yang tertahan adalah :

% 𝒃𝒆𝒓𝒂𝒕 𝒕𝒆𝒓𝒕𝒂𝒉𝒂𝒏 𝒑𝒂𝒅𝒂 𝒔𝒂𝒓𝒊𝒏𝒈𝒂𝒏 =𝑾𝒊𝑾× 𝟏𝟎𝟎 %

Dan persentase lebih kecil dari saringan ke-i :

% 𝒃𝒆𝒓𝒂𝒕 𝒍𝒆𝒃𝒊𝒉 𝒌𝒆𝒄𝒊𝒍 𝒅𝒂𝒓𝒊𝒑𝒂𝒅𝒂 𝒔𝒂𝒓𝒊𝒏𝒈𝒂𝒏 𝒌𝒆 − 𝒊 = 𝟏𝟎𝟎%− 𝑾𝒊

𝒊=𝒏

𝒊=𝟏

Page 26: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W
Page 27: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W
Page 28: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Parameter penting adalah ukuran efektif (effective size), koefisien keseragaman (uniformity coefficient) , koefisien gradasi (curvature coefficient)

Diameter dalam kurva distribusi ukuran yang bersesuaian dengan 10% yang lebih halus(lolos ayakan) didefinisikan sebagai ukuran efektif atau D10. Nilai D10 yang besar menunjukkan tanah lebih kasar dan memiliki karakteristik drainase yang baik

Koefisien keseragaman (Cu) menunjukkan kemiringan kurva dan menunjukkan sifat keseragaman tanah. Cu makin kecil maka kurva makin tajam dan butiran tanah makin seragam. Gradasi baik jika Cu > 4 untuk kerikil dan Cu > 6 untuk pasir

10

60

D

DCu

Koefisien gradasi (Cc) , suatu tanah dianggap lengkungnya baik jika 1 < Cc < 3 dan jelek jika Cc < 1 dan Cc > 3, dinyatakan sebagai :

1060

2

30

DD

DCc

D30 = diameter yang bersesuaian dengan 30 % lolos ayakan yang ditentukan dari kurva distribusi ukuran butiran

D60 = diameter yang bersesuaian dengan 60 % lolos ayakan yang ditentukan dari kurva distribusi ukuran butiran

Page 29: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Contoh soal :

Hasil dari analisis saringan diberikan sebagai berikut :

No.Saringan (ASTM) Massa tanah tertahan pada

saringan (gr)

#4 0

10 40

20 60

40 89

60 140

80 122

100 210

200 52

pan 12

Gambarkan kurva distribusi ukuran partikel dan tentukan D10, D30, D60 , Cu dan Cc

Page 30: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Penyelesaian :

Untuk membuat kurva distribusi ukuran partikel, dihitung dulu persen butir tanah yang lebih kecil :

Page 31: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Penyelesaian :

Page 32: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Penyelesaian :

Jumlah kumulatif massa tanah yang tertahan pada saringan ke – i ( misalnya saringan No.10) dihitung :

𝛴𝑀 #10 = 𝑀 #4 +𝑀 #10 = 0 + 40 = 40 𝑔𝑟

Dan pada saringan no.20 adalah 𝛴𝑀 #20 = 𝑀 #10 +𝑀 #20 = 40 + 60 =

100 𝑔𝑟

Persen masa tanah yang lolos saringan atau persen butir lebih kecil dari ukuran diameter tertentu (misalnya 4,75 mm), dihitung :

%100%100729

0729%100(%)

)4(#

)4(#

M

MMF

Dan persentase massa tanah yang lolos saringan no.10 :

%5,94%100

729

40729%100(%)

)10(#

)10(#

M

MMF

Dari kurva tersebut diketahui ukuran diameter butir D10 = 0,15 mm, D30 = 0,18 mm, dan D60 = 0,27 mm

Page 33: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Untuk menentukan gradasi butir-butir halus (< 0.075 mm) dan menentukan distribusinya digunakan analiss hidrometer. Analisis hidrometer didasarkan pada prinsip sedimentasi (pengendapan) butir-butir tanah dalam air

Analisis Hidrometer (Untuk tanah berbutir halus)

Analisis ini didasarkan pada hukum Stokes yang menyatakana bahwa butiran partikel mengendap dengan kecepatan konstan, yaitu :

2

18D

wsv

T

LvvD

wsws

1818

wss G .

T

LK

T

L

GD

ws

1

18

Page 34: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

KONSISTENSI DAN PLASTISITAS

ilmuwan Swedia bernama Atterberg telah menggembangkan suatu metode untuk menjelaskan “sifat konsistensi tanah” berbutir halus pada kadar air yang bervariasi

APA ITU KONSISTENSI ???

merupakan salah satu sifat fisika tanah yang menggambarkan ketahanan tanah pada saat memperoleh gaya atau tekanan dari luar yang menggambarkan bekerjanya gaya kohesi (tarik menarik antar partikel) dan adhesi (tarik menarik antara partikel dan air) dengan berbagai kadar air yang diberikan.

Contohnya : Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut dapat diremas (remolded) tanpa menimbulkan retakan.

Sifat kohesif ini disebabkan karea adanya air yang terserap di sekeliling permukaan dari partikel lempung. Bila mana kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan

Page 35: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

KONSISTENSI DAN PLASTISITAS

Berdasarkan kadar airnya, tanah digolongkan dalam kondisi padat, semi padat, plastis dan cair

terjadi transisi dari keadaan padat ke keadaan semi padat didefinisikan sebagai batas susut (shrinkage limit). Kadar air dimana transisi dari keadaan semi padat ke keadaan plastis dinamakan batas plastis (plastic limit) dan keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair (liquid limit).

Dikenal sebagai batas-batas Atterberg.

Page 36: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS CAIR (LIQUID LIMIT) LL

Batas cair adalah kadar air tanah pada batas cair dan batas plastis atau kadar air maksimum dimana tanah memiliki geser minimum yaitu pada ketukan ke 25 Ditentukan dengan melakukan percobaan Casagrande sesudah “25 pukulan” yang dilakukan sebanyak minimum 4 kali percobaan dengan kadar air yang berbeda dan jumlah pukulan (N) antara 15 sampai 35

Page 37: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS CAIR (LIQUID LIMIT) LL

Kadar air dari tanah (%) dan N digambarkan dalam kertas semi log.

Page 38: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS CAIR (LIQUID LIMIT) LL

Atas dasar hasil analisis dari beberapa uji batas cair, US waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississipi (1949) mengajukan suatu persamaan empiris untuk menentukan batas cair , yaitu :

tan

25

NwLL N

Dimana : N = jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk menutup goresan 0.5 in. wN = kadar air untuk menutup dasar goresan dari contoh tanah yang

dibutuhkan pukulan sebanyak N tan β = 0.121 (tidak semua tanah memiliki nilai tan β = 0.121)

metode satu titik (one point method)

Page 39: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS PLASTIS (PLASTIC LIMIT) PL

Batas plastis (PL) didefinisikan sbg kadar air pd kedudukan antara daerah plastis dan semi padat, yaitu % kadar air dimana tanah dgn diameter silinder 3,2 mm mulai retak2 ketika digulung

Batas plastis dapat ditentukan dengan pengujian yang sederhana dengan cara menggulung sejumlah tanah dengan menggunakan tanah secara berulang menjadi bentuk ellipsoidal

Kadar air contoh tanah yang mana tanah mulai retak-retak didefinisikan sebagai batas plastis

PLLLPI

Indeks plastisitas (plasticity Index) adalah perbedaan antara batas cair dan batas plastis suatu tanah atau

Page 40: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS PLASTIS (PLASTIC LIMIT) PL

DESKRIPSI INDEKS PLASTISITAS

Non plasticity 0

Slighty plasticity 1 - 5

Low plasticity 5 -10

Medium plasticity 10 - 20

High plasticity 20 - 40

Very High plasticity > 40

Burmister (1949) mengklasifikasikan indeks plastisitas berdasarkan tabel

Indeks Cair (liquidity index) - LI didefinisikan sbg kadar air tanah asli relatif pada kedudukan plastis dan cair

𝐿𝐼 =𝑤𝑁 − 𝑃𝐿

𝐿𝐿 − 𝑃𝐿=𝑤𝑁 − 𝑃𝐿

𝑃𝐼

Page 41: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS SUSUT (SHRINKAGE LIMIT) SL

Kadar air dimana perubahan volume suatu massa tanah berhenti

Ketika kadar air pada tanah butiran halus berkurang di bawah batas plastis, penyusutan massa tanah berlanjut hingga batas susut tercapai

Page 42: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS SUSUT (SHRINKAGE LIMIT) SL

Uji batas susut (ASTM Test Designation D-427) dilakukan di laboratorium dengan menggunakan mangkok porcelin yang memiliki diameter 1.75 in ( 44,4 mm) dan tinggi kira-kira 0.5 in (12,7 mm).

(%)(%) wwSL i Batas susut ditentukan menurut gambar kurva adalah :

Dimana : wi = kadar air tanah mula-mula pada saat ditempatkan dalam mangkok uji. w = perubahan kadar air (antara kadar air mula-mula dan kadar air batas susut)

Page 43: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

BATAS SUSUT (SHRINKAGE LIMIT) SL

Sedangkan rumus kadar air mula-mula adalah

100(%)2

21

m

mmwi

Dimana : mi = massa tanah basah dalam mangkok(gram) m2 = massa tanah kering (gram)

100(%)

2

m

VVw

wfi

Selain itu Dimana : Vi = volume tanah basah saat permulaan

pengujian/ volume mangkok (cm3) Vf = volume tanah kering ρw = kerapatan air ( g/cm3)

100100

22

21

m

VV

m

mmSL

wfi

Page 44: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Contoh soal

Pengujian di laboratorium unutk menentukan batas konsistensi suatu tanah adalah sebagai berikut :

Tentukan batas cair (LL) , indeks plastisitas (IP) dan indeks cair (LI) tanah tersebut. Diketahui tanah memiliki PL =20% , kadar air lapangan = wN= 38 %

Benda Uji 1 2 3 4

Jumlah pukulan 12 17 23 28

Berat tanah basah + cawan (gr) 28.15 23.22 23.20 23.18

Berat tanah kering + cawan (gr) 24.20 20.8 20.89 20.9

Berat cawan (gr) 15.3 15.1 15.2 15

Page 45: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Penyelesaian

𝐵𝑒𝑛𝑑𝑎 𝑢𝑗𝑖 1 → 𝑤 =28.15 − 24.20

24.20 − 15.30× 100% = 44.38%

𝐵𝑒𝑛𝑑𝑎 𝑢𝑗𝑖 2 → 𝑤 =23.22 − 20.80

20.80 − 15.10× 100% = 42.46%

𝐵𝑒𝑛𝑑𝑎 𝑢𝑗𝑖 3 → 𝑤 =23.20 − 20.89

20.89 − 15.20× 100% = 40.60%

𝐵𝑒𝑛𝑑𝑎 𝑢𝑗𝑖 4 → 𝑤 =23.18 − 20.90

20.90 − 15.00× 100% = 38.64%

Hitung kadar air pada masing-masing contoh benda uji

Hasil hitungan kadar air (w) dan jumlah pukulan di plotkan pada diagram batas cair . Dari gambar , pada pukulan ke 25 kali diperoleh kadar air (w) = 41 %. Jadi batas cair adalah LL = 41%

Page 46: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

Penyelesaian

Indeks plastisitas (PI)=LL-PL=41%-20 %=21%

𝐼𝑛𝑑𝑒𝑘𝑠 𝐶𝑎𝑖𝑟 𝐿𝐼 =𝑤𝑁 − 𝑃𝐿

𝑃𝐼=38 − 20

21= 0.857

Page 47: MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id filedari satu atau seluruh jenis berikut : ... perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki u100% s w W W

STRUKTUR TANAH

Struktur tanah adalah susunan geometrik butiran tanah yang dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain bentuk, ukuran dan komposisi mineral dari butiran tanah serta sifat dan komposisi dari air tanah

Tanah dapat dikelompokkan dalam dua kelompok, yaitu tanah kohesif dan tak berkohesi (cohesionless soils).

Struktur butir tunggal (a) lepas(loose) (b) padat (dense)

Model dari susunan butiran yang bulat dan berukuran sama (a) susunan yang sangat lepas (e=0.91) <b> susunan yang sangat padat (e=0.35)

honeycomb

Single grained/butiran tunggal