PEMADATAN

1. Pengertian pemadatanadalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan salah satu cara mekanis (menggilas/memukul/mengolah).Pemadatan tersebut berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah, sehingga dengan demikian meningkatkan daya dukung pondasi diatasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan meningkatkan kemampatan lereng timbunan.Teknik pemadatan merupakan cara perbaikan tanah yang relative mudah dan sederhana. Dengan pemadatan kuat geser tanah akan meningkat (improvement) sehingga meningkatkan kuat dukung fondasi. Tanah, kecuali berfungsi sebagai pendukung pondasi bangunan, juga digunakan sebagi bahan timbunan seperti : tanggul, bendungan, dan jalan. Maksud dari pemadatan tanah antara lain :

-Mempertinggi kuat geser tanah

-Mengurangi sifat mudah mampat

-Mengurangi Permeabilitas-Mengurangi perubahan

volume sebagai akibat perubahan kadar air, dan yang lainnya.

Peristiwa bertambahnya berat volume kering oleh beban dinamis disebut pemadatan. Ada perbedaan yang mendasar antara peristiwa pemadatan dan peristiwa konsolidasi tanah. Konsolidasi adalah pengurangan pelan-pelan volume pori yang berakibat bertambahnya berat volume kering akibat beban statis

yang bekerja dalam periode tertentu.2. Prinsip pemadatanPada pemadatan tanah tanah semula diberi energi mekanis yang dinamis hingga volume tanah berkurang yang kemudian nilai berat volume tanah bertambah.Pengurangan volume tanah terjadi karena volume udara termampatkan. Derajat pemadatan suatu tanah diukur dalam berat volume kering. Pada saat pemadatan air berfungsi sebagai pelunak.Pada mulanya saat kadar air 0% berat volume sama dengan berat volume kering. Jika kadar air bertambah maka berat volume akan bertambah pula, tapi pada batas tertentu (OMC dan MDD) apabila kadar air ditambah lagi berat volume akan menurun. Hal ini disebabkan apabila sudah padat diberi air lagi partikel tanah akan bergerak dan rongga akan diisi air. Untuk mengetahui berat volume kering maksimum, dilakukan uji lab proctor standar.Harap dicatat bahwa pada saat kadar air w = 0, berat volume basah dari tanah (γ) adalah sama dengan berat volume keringnya (γd), atau γ =dγ (w = 0) =γ 1. Bila kadar airnya ditingkatkan terus secara bertahap pada usaha pemadatan yang sama, maka berat dari jumlah bahan padat dalam tanah persatuan volume juga meningkat secara bertahap pula. Misalnya, pada w = w1, berat volume basah dari tanah sama dengan: γ = γ 2. Berat volume kering dari tanah tersebut pada kadar air ini dapat dinyatakan dalam:γ d (w = w1) = γ d (w-0) + γ dSetelah mencapai kadar air tertentu w = w2 (lihat gambar.1) adanya penambahan kadar air justru

cenderung menurunkan berat volume kering dari tanah. Hal ini disebabkan karena air tersebut kemudian menempati ruang-ruang pori dalam tanah yang sebetulnya dapat ditempati oleh partikel-partikel padat dari tanah. Kadar air di mana harga berat volume kering maksimum tanah dicapai disebut kadar air optimum. Percobaan di laboratorium untuk menentukan kadar air optimum adalah:Proctor Compaction Test (Uji Pemadatan Proctor, menurut nama pemiliknya, Proctor, 1933).Faktor - faktor yang mempengaruhi: Jenis tanah,Kadar air,Cara pemadatan,Energy pemadatan(frekuensi pemadatan).Pemadatan tanah yang baik tidak hanya sekali akan tetapi biasanya 3 kali. Pada pemadatan tanah di lapangan spesifikasi adalah 90-95 % dari berat volume maksimum yang telah ditentukan pada uji proctor. 3.Pengujian oemadatan

tanahUntuk menentukan hubungan kadar air dan berat volume, dan untuk mengevaluasi tanah agar memenuhi syarat kepadatan, maka pada umumnya dilakukan uji pemadatan :

a.Memeriksa kepadatan tanah dilapangan

Berat volume kering setelah pemadatan tergantung pada jenis tanah , kadar air, dan usaha yang diberikan oleh alat penumbuknya. Karakteristik kepadatan tanah dapat dinilai dari pengujian standart laboratorium yang disebut dengan alat uji Proctor.

Cara Modifikasi ( Berat)

Grafik modifikasi bergeser kekiri dan kekanan dari cara grafik standar.Cara modifikasi digunakan pada pekerjaan-pekerjaan lapangan terbang dan jalan raya. Untuk pekerjaan lain misalnya bendungan, tanggul saluran, pekerjaan pondasi biasanya dengan cara standar. Catatan : Perkiraan nilai OMC dan MDD (standar) adalah OMC : 5% (tanah butir kasar) s/d 35% (lempung plastis), umumnya 15% sampai 25%. MDD : 9.6 (tanah organik) s/d 23.2 (tanah butir kasar well graded) Tanah biasa 12 s/d 16.Untuk setiap percobaan, berat volume basah γ dari tanah yang dipadatkan tersebut dapat dihitung sebagai berikut

:= W

V (m)di mana :W = berat tanah yang dipadatkan dalam cetakanV(m) = volume cetakan (1/30 ft3 943, 3 cm3)Juga pada setiap percobaan besarnya kadar air dalam tanah yang dipadatkan tersebut ditentukan di laboratorium. Bila kadar air tersebut diketahui, berat volume kering γd dari tanah dapat dihitung sebagai berikut :

d =

γ

1+W %100

di mana w% = presentase kadar air.Harga γd tersebut dapat digambarkan terhadap kadar air untuk mendapatkan berat volume kering maksimum dan kadar air optimum. Gambar.4 menunjukkan suatu grafik hasil pemadatan suatu tanah lempung berlanau. Prosedur pelaksanaan Uji Proctor Standar telah dirinci dalam ASTM Test Designation D-

698 dan dalam AASHTO Test Designation T-99.(Disamping itu ada Modified Proctor)4. Faktor yang

memperngaruhi haisl pemadatan

- Pengaruh Macam TanahMacam tanah, seperti distribusi ukuran butir , bentuk butiran , berat jenis dan macam mineral lempung yang terdapat dalam tanah sangat berpengaruh pada berat volume maksimum dan kadar air optimumnya.

-Pengaruh Usaha PemadatanEnergi pemadatan per volume satuan (E), dinyatakan dalam persamaan :

E =

N b N i WHV

Dengan :N b=Jumlah pukulan per lapisanN I=Jumlah lapisanW=Berat pemukulH=Tinggi jatuh pemukulV=Volume mould

5. Spesifikasi peamdatan tanah dilapangan

Tujuan pemadatan adalah untuk memperoleh stabilitas tanah dan memperbaiki sifat-sifat teknisnya. Olehkarna itu, sifat teknis timbunan sangat penting di perhatikan, tidak hanya kadar air dan berat volume keringnya. Terdapat dua kategori spesifikasi untuk pekerjaan tanah : Spesifikasi hasil akhir dari pemadatan dan Spesifikasi untuk cara pemadatan

Untuk spesifikasi hasil akhir, kepadatan relative atau persen kepadatan tertentu dispsifikasikan (Kepadatan Relatif : adalah nilai banding dari berat volume kering dilapangan dengan berat volume kering maksimum dilaboratorium menurut percobaan standar, seperti

Percobaan Standar Proctor atau Modeifikasi Proctor). Dalam spesifikasi hasil akhir ( Banyak digunakanpada proek-proyek jalan raya dan pondasi bangunan).Perlu diingat bahwa memadatkan tanah pada sisi basah optimum (wet side of optimum), umumnya menghasilkan kuat geser tanah hasil pemadatan lebih rendah bila dibandingkan dengan kadar air pada sisi kering optimum (dry side of optimum), Sifat-sifat tanah yang lain seperti permeabilitas dan potensi kembang susut juga dipengaruhi oleh kadar air saat pemadatan. Karena itu, selain persen kepadatan ditentukan, rentang kadar air tanah yang akan dipadatkan sebaiknya juga ditentukan.

Untuk spesifikasi cara pemadatan, macam dan berat mesin pemadat, jumlah lintasan serta ketebalan setiap lapisan juga ditentukan. Hal ini banyak dipakai untuk proyek pengerjaan tanah yang besar seperti bendungan.

6. Alat pemdatan dan prosedur pemadatanAlat-alat pemadat

Macam alat penggilas (pemadat) yang akan dipakai bergantung pada tipe tanah yang akan dipadatkan. Penggilas roda halus atau roda drum (smooth wheel,smooth drum ruller) dapat memadatkan tanah 100 % di bawah rodanya. Penggilas PENEUMATIK, atau penggilas roda karet (pneumatic tire roller) dapat menggilas 80% dari total area.Saat ini yang paling banyak dipakai adalah penggilas kaki kambing (sheeps foot roller ).

Kontrol kepadatan dilapangan

Ada dua macam untuk mengontrol kepadatan tanah dilapangan, yaitu dengan pemindahan tanah dan cara langsung.Cara dengan pemindahan tanah :1. Digali lubang pada

permukaan tanah timbunan yang dipadatkan

2. Ditentukan kadar airnya3. Diukur volume dari tanah

yang digali. Cara yang biasa dipakai untuk ini adalah metode kerucut pasir (Sand Cone), dan balon karet (rubber balon).

4. Dihitung berat volume basah.Karna berat dari tanah yang digali dapat ditentukan dan volumenya telah diperoleh dari butir.

5. Bandingkan berat volume kering lapangan dengan berat volume kering maksimumnya, kemudian kepadatan relatifnya.

Pemadatan tanah organikAdanya material organic didalam tanah cenderung mereduksi kekuatan tanah. Karena itu,tanah–tanah yang mengandung bahan organic sebaiknya tidak dipakai sebagai bahan timbunan. Kadar organic (Organik Conten) , OC ,didefinisikan oleh Franklin dkk.(1973) sebagi berikut :Oc=kehilaangan berat oleh pemanasan oven dari 105o sampai 400o dibagi berat kering tanah pada suhu 105o

PEMADATAN DALAM (DEEP COMPACTION)

a. VibroflotationVibroflotation banyak dipakai untuk pemadatan tanah granular (pasir) yang tebal dan longgar. Proses pemadatan dilakukan melalui vibroflot atau unit pengetar (Vibrating unit), dengan panjang lebih kurang 6 ft diameter 17 in.dan

berat 4000 lb.Unit penggetar berupa beban eksentris didalamnya dan dapat mengembangkan gaya-gaya sentrifugal. Alat ini pentrasi kedalam tanah dengan kecepatan diantara 1 sampai 2 m/menit melalui semprotan air dan penggetaran. Pada lokasi tertentu, vibroflot dapat melakukan penetrasi dengan kecepatan 5 – 8 per menit.Proses Pemadatan Vibroflotation adalah sbb :

1. Vibroflot (Vibrating Unit), diurunkan dengan bantuan semprotan air dibagian bawahnya.

2. Akibat berat sendiri vibriflot ditambah dengan semprotan air yang menyebabkan kondisi pembuburan (quik condition), tanah , maka tercipta lubang yang dapat dimasuki oleh vibroflot.

3. Tanah granuler (pasir), dimasukkan dari atas lubang (permukaan tanah). Air dari pintu penyempot bawah dipindahkan ke bagian penyemprot atas vibroflot, Air ini mendorong tanah urug (pasir), ke bawah lubang.

4. Vibroflot perlahan-lahan ditarik bertahap keatas pada tiap 30 cm dan dilakukan penggetaran selama lebih kurang 30-60 detik pada tiap penarikan sambil dimasukkan taah uug pasir. Proses ini memadatkan tanah sehingga membentuk kolom-kolom padat pada tingkat kepadatan tanah yang diinginan.

Zone tanahyang dapat dipadatkan , bergantung pada macam vibroflotnya. Alat vibroflotation dapat digunakan dalam tanh kohesif lunak dengan memasukkan kolom tanah granuler untuk menaikkan kekuatan dan kekakuan tanah.

b. Pemadatan Dinamik

Pemadatan dinamik adalah suatau cara pemadatan dengan menjatuhkan beban berat secara berulang-ulangdipermukaan tanah. Berat beban dari 8 samapai 35 ton, dan tinggi jatuh variasi dari 7,5 sampai 30 m. tingkat kepadatan yang dapat dicapai bergantung kepada beberapa faktor , seperti :1. Berat beban (pemukul)2. Tinggi jatuh beban3. Jarak titik jatuh pemberatpersamaan kedalaman tanah yang dapat dipadatkan (D) oleh pukulan sebagi berikut :

D=

12

√W h H

hubungan kedalaman lubang dan energi kejut (Impact Energy) pada tingkat energi jenuh. Tingkat enegi jenuh terjadi pada saat tambahan kedalaman akibat tumbukan berikutnya tidak lebih dari 5% dari tumbukan awal. Jumlah tumbukan aeal yang dibutuhkan untuk mencapai tingkat energi jenuh ini kira-kira 10-15 pukulan. Persamaan yang disarankan oleh Chow dkk, (2000) adalah sebagai berikut

De=

EB

31 , 2 + 0 , 39 B

− 0 ,125

atau D=

EB

5 + 0 ,075 EB

Dengan :De=Kedalaman lubng (m)EB =Eenrgi kejut per pukulan (t.m)D=Untuk kedalaman tanah yang dipadatkanAlat2:

1. Three Wheel Roller

Penggilas tipe ini sering

disebut penggilas Mac Adam

karena jenis ini sering

dipergunakan dalam usaha-

usaha pemadatan material

berbutir kasar. Pemadat ini

mempunyai tga buah silinder

baja utuk menambah bobot

dari pemadat jenis ini maka

roda silinder dapat diisi

dengan zat cair (minyak atau

air) ataupun pasir. Pada

umumnya berat penggilas ini

berkisar antara 6 sampai 12

ton.

2. Tandem Roller

Penggunaan dari alat in

umumnya untuk mendapatkan

permukaan yang agak halus.

Alat ini mempunyai dua buah

roda silinder baja dengan

bobot 8 sampai 14 ton.

Penambahan bobot dapat

dilakukan dengan

menambahkan zat cair.

3. Pneumatic Tired Roller (PTR)

Roda-roda penggilas ini

terdiri dari roda-roda ban

karet. Susunan dari roda muka

dan belakang berselang-seling

sehingga bagian dari roda

yang tidak tergilas oleh roda

bagian muka akan tergilas

oleh roda bagian belakang.

Tekanan yang diberikan roda

terhadap permukaan tanah

dapat diatur dengan cara

mengubah tekanan ban.

Pneumatic tired roller ini

sesuai digunakan untuk

pekerjaan pengilasan bahan

yang granular, juga digunakan

pada tanah lempung dan

berpasir.

Klasifikasi tanah Tanah berbutir kasaryang berpengaruh terhadapperilakuengineeringnya adalah tekstur dan distribusiukuran butir. Ditentukan dengan cara menyaring pada 1 unit saringanstandar. standar. Tanah berbutir halusyang berpengaruh terhadapperilakuengineeringnya adalah kehadiran air. Ditentukan dengan cara sedimentasi (Hk. Stokes) yangberkenaan dengan kecepatan mengendap butiran padalarutan suspensi).Klasifikasi Tanah (Pengujian Lab)Untuk memperoleh hasil pengklasifikasian yang lebih teliti dapat dilakukandengan pengujian di lab yang meliputi :• Distribusi ukuran butir (Grain Size Analiysis) yang dilakukan dengan analisaayakan dan analisa hidrometer• Pengujian sifat plastis tanah dengan pengujian batas-batas Atterberg• Pengujian campuran bahan-bahan organik dengan menggunakan bahan-bahan kimiabahan kimiaKlasifikasi tanah diambil standar yang sudah dikenal di negara maju, a.l. :• USDA = United states Departement of Agriculture

• FAA = Federal Aviation Administration• MIT = Massachusett Institute of Technology• ASTM = American Society for Testing Material• AASHTO = American Association of State Highway and TransportationBanyak dipakai : USCS dan AASHTOKurva Distribusi Ukuran ButirHasil dari analisis yang telah dijelaskan sebelumnyaumumnya digambar di atas kertas semi logaritmik atau kurvadistribusi ukuran butir.Dari kurva dapat dibedakan : Well graded : tanah bergradasi tidak seragam Uniform graded : tanah bergradasi seragam Gap graded/skip graded : tanah bergradasi celah/burukProsedur Percobaan Batas Cair1. Ambil contoh tanah lewat ayakan 0,425 mm kemudian ditambah air secukupnya, aduk dengan spatula hingga rata( pasta tanah).2. Siapkan alat Cassagrande. Ambil pasta tanah dan letakkan pada cawandengan ketebalan±1cm.3. Buatlah alur dengan membagi dua bagian benda uji dalam mengkok denganalat pembuat alur (Grooving tool ). Pada waktu membuat alur grooving tool alat pembuat alur (Grooving tool ). Pada waktu membuat alur grooving tooltegal lurus dasar mangkok.4. Putar engkol Cassagrande dan hitung jumlah ketukan yang terjadi pada saatalur bersinggungan sepanjang±1 cm serta cari kadar airnya.

5. Lakukan langkah tersebut di atas minimal tiga kali hingga mendapatkanjumlah ketukan antara 10 x sampai dengan 50 x.6. Gambarkan grafik semi logaritma antara kadar air dan jumlah ketukan, kemudian cari nilai kadar untuk jumlah ketukan 25x.7. Nilai kadar air tersebut yang dinamakan Batas Cair (Liquid Limit ).Cara Menentukan Batas Susut Batas susut dilakukan dengan menggunakan tabugnbelah atau mangkok poselin yang standar (ASTM D27)diisidengan tanah berbutir halus jenuh sampaipenuh kemudian dioven. Setelah dioven dihitung vol dan berat tanah padakondisi basah atau kering. Nilai batas susutkondisi basah atau kering. Indeks Plastisitas Indeks plastisitas (PI) selisih batas cair dan batas plastisPI=LL-PL Indeks plastisitas (PI) merupakan interval kadar air dimanatanah masih bersifat plastis Indeks plastisitas menunjukkan sifat keplastisan tanah. Jika PI tinggi : tanah mengandung banyak butiran lempung Jika PI rendah, seperti lana, sedikit pengurangan kadar air berakibat tanah menjadi keringTanah Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dari bahan bahan organik yang

telah melapuk (yang berpartikel padat)Ilmu Mekanika Tanah (Soil Mechanics). Ilmu yang mempelajari sifat fisik dari tanah dan kelakukan massa tanah tersebut bila menerima bermacam-macam gaya.KARAKTERISTIK DASAR TANAH

Ikatan antar partikelikatan antar partikel sangat lemah sehingga relatif mudah mengalami perubahan dan mempunyai sifat dan prilaku yang tidak linear

Bentuk, ukuran dan struktur partikel tanahJENIS DAN UKURAN PARTIKEL TANAHTanah berasal dari pelapukan kimia / fisik pada pada batuan. Hal itu sangat mempengaruhi perilaku engineeringnya.Tanah merupakan campuran dari partikel-partikel yang terdiri dari salah satu/ seluruh jenis berikut :1. Berangkal (boulder) : batuan yang besar (> 250 mm – 300 mm) 2. Kerikil (gravel):5 mm – 150 mm 3. Pasir (sand): 0,0074 mm - 5 mm. Mulai dari pasir kasar sampai dengan pasir halus. 4. Lanau (silt): 0,002 mm – 0,0074 mm5. Lempung (clay): < 0,002 mm dan kohesif