Pemadatan Tanah
Fakultas
Program Studi
Teknik Perencanaan dan Desain
Teknik Sipil
Tatap Muka
Kode MK
Disusun Oleh Ir. Desiana Vidayanti, MT
Abstract
Kompetensi
Tana Tanah h seba sebaga gaii pend penduk ukun ung g beban beban konstruksi terlebih dahulu harus dilakukan pemadatan. Pemadatan bertujuan agar tanah dapat mencapaitingkat keadaan kekerasan yang optimall. Untuk mencapai kondisi ini diperlukan pengujian pemadatan di laboratorium untuk mengetahui kadar air optimal tanah pada kepadatan kering maksimumnya.
Mahasiswa mampu memahami, menjelaskan prinsip pemadatan, menghitung besarnya kadar air optimal pada tanah pada kepadatan kering maksimumnya serta menggambar grafik pemadatan tanah serta mampu menjelaskan prosedur pemadatan tanah di laboratorium
1. Pengertian Dasar Pada pembuatan timbunan tanah untuk jalan raya, dam tanah, dan banyak struktur teknik lainnya, tanah yang lepas (renggang) haruslah dipadatkan untuk meningkatkan berat volumenya. Pemadatan tersebut berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah, sehingga dengan demikian meningkatkan daya dukung pondasi di atasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan meningkatkan kemantapan lereng timbunan (embankment). Penggilas besi berpermukaan halus (smooth whell rollers), dan penggilas getar (vibratory rollers) adalah alat-alat yang umum digunakan di lapangan uniuk pemadatan tanah. Mesin getar dalam (vibroflot) juga banyak digunakan untuk memadatkan tanah berbutir (granular soils) sampai kedalaman yang cukup besar dari permukaan tanah.
Cara pemadatan tanah dengan sistem ini disebut vibroflotation
(pemampatan getar apung.
2. Prinsip – prinsip Umum Tingkat pemadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan. Bila air ditambahkan kepada suatu tanah yang sedang dipadatkan, air tersebut akan berfungi sebagai unsur pembasah (pelumas) pada partikel-partikel tanah.
Karena adanya air,
partikel- partikel tanah tersebut akan lebih mudah bergerak dan bergeseran satu sama lain dan membentuk kedudukan yang lebih rapat/padat. Untuk usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik bila kadar air- dalam tanah (pada saat dipadatkan) meningkat.
Harap dicatat bahwa pada saat kadar air w = 0, berat volume basah dari tanah (γ) adalah sama dengan berat volume keringnya (γ d), atau
γ
‘13
2
γ d ( w 0) γ 1
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
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 ( w0 ) γ d
Gambar.1. Prinsip pemadatan.
Setelah mencapai kadar air tertentu w = w 2 (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.
‘13
3
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Percobaan di laboratorium untuk menentukan kadar air optimum adalah: Proctor Compaction Test (Uji Pemadatan Proctor, menurut nama pemiliknya, Proctor, 1933).
3. Uji Proctor Standar Langkah-langkah :
Tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 1/30 ft 3 (943,3 cm3)
•
Diameter cetakan = 4 in. (= 101 6 mm).
Selama percobaan lab. Cetakan dikelem pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan juga berbentuk silinder.
Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan menggunakan penumbuk khusus.
Pemadatan tanah tersebut dilakukan dalam 3 (tiga) lapisan (tebal lapisan + 1,0 in).
Jumlah tumbukan adalah 25 x setiap lapisan.
Berat penumbuk adalah 5,5 lb (massa = 2,5 kg) dan tinggi jatuh sebesar 12 in. (= 304,8 in).
‘13
4
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Gambar 2. Alat uji proctor standar a) cetakan, b)penumbuk
Gambar.3. Pemadatan tanah dengan mengunakan penumbuk Proctor standar.
‘13
5
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Untuk setiap percobaan, berat volume basah γ dari tanah yang dipadatkan tersebut dapat dihitung sebagai berikut :
γ
W
(.1)
V ( m )
di mana : W
= berat tanah yang dipadatkan dalam cetakan
V(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 : γ
γ d
1
(.2)
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 D698 dan dalam AASHTO Test Designation T-99.(Disamping itu ada Modified Proctor )
‘13
6
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Untuk suatu kadar air tertentu, berat volume kering maksimum secara teoritis didapat bila pada pori-pori tanah sudah tidak ada udaranya lagi yaitu pada saat di mana derajat kejenuhan tanah sama dengan 100%. Jadi, berat volume kering maksimum (teoritis) pada suatu kadar air tertentu dengan kondisi "zero air voids" (pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali) dapat ditulis sebagai: .
γ zav
Gsγ w
1 e
di mana : γzav
= berat volume pada kondisi zero air voids
γw
= berat volume air
e
= angka pori
Gs
= berat spesifik butiran padat tanah.
Untuk keadaan tanah jenuh 100%, e= wGs ; jadi
γ zav
Gsγ w
1 wGs
γ w
1
1
(.3)
Gs
di mana : w kadar air.
Untuk mendapatkan variasi dari γzav terhadap kadar air, gunakan prosedur berikut : 1. Tentukan berat spesifik butiran padat tanah. 2. Cari berat volume air γw 3. Tentukan sendiri beberapa harga kadar air w, misalnya : 5%,10%,15%,… dan seterusnya
‘13
7
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
4. Gunakan persamaan.3 untuk mencari γzav dari kadar air-kadar air tersebut.
Gambar 4. Hasil uji pemadatan proctor untuk lempung berlanau
‘13
8
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Gambar 5. Hasil kurva untuk uji standar proctor dan modified proctor
‘13
9
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Gambar.6. Hasil uji standar procor di laboratorium
‘13
10
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
4. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Pemadatan Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pemadatan Tanah
Pengaruh Jenis Tanah
Pengaruh Energi Pemadatan
4.1 Pengaruh Jenis Tanah
Gambar.7. Bentuk umum kurva pemadatan untuk berbagai jenis tanah
‘13
11
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
4.2 Pengaruh Energi Pemadatan Energi yang dibutuhkan untuk pemadatan (E) pada uji proctor standar dapat ditulis sbb :
jumlah jumlah tinggi x berat x jatuh tumbukan x pelapisan lapisan penumbuk penumbuk E
volume cetakan
atau :
E
(25)(3)(5,5)(1)
1 / 30
12.375 ft lb / ft 3 ( 592,5 kJ / m 2 )
Gambar 8 Pengaruh energi pemadatan pada pemadatan suatu lempung berpasir.
‘13
12
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Dari gambar 8 di atas dapat dilihat :
Bila energi pemadatan bertambah, harga berat volume kering maksimum tanah hasil pemadatan juga bertambah
Bila energi pemadatan bertambah, harga kadar air optimum berkurang
5. Uji Proctor yang Dimodifikasi Dengan berkembangnya alat-alat pengilas berat yang digunakan pada pemadatan lapangan uji Proctor Standar harus dimodifikasi untuk dapat mewakili kondisi lapangan.Uji Proctor yang dimodifikasi ini disebut Uii Proctor Dimodifikasi (ASTM Test Designation D-1557 dan AASHTO Test Designation T-1 80).
Untuk pelaksanaan uji Proctor dimodifikasi ini :
Dipakai cetakan yang sama dengan volume 1/30 (944 cm3 seperti pada Proctor standar.
Tanah dipadatkan dalam lima lapisan dengan menggunakan penumbuk seberat 10 lb (massa = 4,54 kg).
Tinggi jatuh penumbuk adalah 18 in. (457.2 Jumlah tumbukan per lapisan adalali tetap yaitu 25 kali sebigaimana pada Proctor standar (Gambar 8.8).
E
Energi pemadatan yang dilakukan dalam uji dimodifikasi dapat dihitung sbb:
(5 lapisan )(25 tumbukan )(10 lb)(1,5 ft / jatuhan) 1 30
= 56.250 ft - lb/ft3 (2693,3 kJ/m3)
Karena energi pemadatannya lebih besar, uji Proctor yang dimodifikasi ini juga menghasilkan suatu harga berat kering maksimum yang lebih besar. Peningkatan berat volume kering ini disertai dengan penurunan kadar air optimum
‘13
13
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Gambar 9. Perbandingan antara kurva standar proctor dan modified proctor
6. Spesifikasi ASTM dan AASHTO untuk Uji Pemadatan Spesifikasi yang diberikan untuk uji Proctor umumnya dipakai untuk tanali-tanah berbutir halus yang lolos ayakan Amerika No. 4. Sebenarnya, pada masing-masing ukuran cetakan masih ada empat metode lain yang disarankan, yang berbeda-beda menurut ukuran cetakan, jumlah tumbukan per lapisan, dan ukuran partikel tanah maksimum pada aggregat tanah yang dipadatkan. Ringkasan dari metode uji tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
‘13
14
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
‘13
15
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
SOAL :
Sebuah data percobaan laboratorium untuk Uji Proctor Standar memberikan hasil-hasil sebagaimana tabel berikut.
Berat tanah basah dalam
Kadar air (%)
cetakan (g)
2010
12,8
2092
14,5
2114
15,6
2100
16,8
2055
19,2
a. Gambar kurva kepadatan dan carilah berat volume kering maksimum dan kadar air optimum tanah yang diuji. b. Hitunglah berat volume kering untuk kondisi zero air void jika Gs = 2,67. Gambarkan kurva ρzavl terhadap kadar air. c. Gambarkan kurva dengan kandungan udara 10%. d. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengujian pemadatan laboratorium dan apa kaitan antara pengujian laboratorium dan lapangan. e. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kepadatan suatu tanah. f.
Dari pengujian Pemadatan Tanah yang telah di pelajari pada Modul ini, carilah ketentuan pengujian laboratorium berdasarkan ASTM atau SNI
g. Buatlah materi presentasi mengenai pengujian Pemadatan Tanah / C o m p a c t i o n
‘13
16
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
Daftar Pustaka a. M Das, Braja, Indrasurya B Mochtar dan Noor Endah. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis), jilid 1. Jakarta : Erlangga. b. Craig . R.F dan Budi Susilo. 1989. Mekanika Tanah.Jakarta : Erlangga c. Kovacs, WD dan Holtz. An Introduction to Geotechnical Engineering . d. Bowlesh,E Joseph.1984.Physical and Geotechnical Properties of Soils. McGraw Hill.
‘13
17
Mekanika Tanah 1
Pusat Bahan Ajar dan eLearning
