Mekanika Tanah I
civil
engineering BAB I PEMADATAN TANAH
1.1 Tu Tujuan juan Percobaan Untuk menentukan hubungan kadar air optimum dan berat isi tanah maksimum pada percobaan pemadatan.
1.2 Teori Dasar Pada Pada pembua pembuatan tan timbun timbunan an tanah tanah untuk untuk jalan jalan raya, raya, dan tanah, tanah, dan banya banyak k struktur lainnya, tanah yang lepas (renggang) haruslah dipadatkan untuk meningkatkan berat volumenya pemadatan tersebut berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah atau memperbesar memperbesar kekuatan kekuatan dukung dukung tanah dan memperkecil memperkecil poripori poripori tanah sehingga gaya rembes air melalui tanah padat tersebut akan mengecil. Pemada Pemadatan tan merupa merupakan kan suatu suatu proses proses dimana dimana partik partikel el partik partikel el tanah tanah diatur diatur kembali dan dikemas menjadi bentuk yang padat dengan bantuan alat mekanis dan bertujuan untuk mengurangi porositas tanah sehingga memperbesar berat is i tanah atau berat isi kering tanah tersebut. Proses pemadatan berbeda dengan proses konsolidasi. !onso !onsolid lidasi asi
merupa merupakan kan proses proses pengur pengurang angan an volum volumee akibat akibat pembeban pembebanan an lama. lama.
"eda "edang ngka kan n pema pemada data tan n meru merupa paka kan n pros proses es peng pengur uran anga gan n pori poripo pori ri tana tanah h akib akibat at pembebanan yang singkat. Pemadatan juga dapat mengurangi besarnya penurunan tana tanah h yang yang tida tidak k diin diingi gink nkan an dan dan meni mening ngka katk tkan an kema kemant ntap apan an leren lereng g timb timbun unan an (enkbankments). enkbankments). Peralatan mekanis untuk pemadatan tanah yaitu penggilas besi berpermukaan halus (smooth - whell rollers), dan rollers), dan penggilas getar (vibratory rollers) adalah rollers) adalah alat # alat umum umum yang yang digu diguna naka kan n dila dilapa pang ngan an untu untuk k pema pemada data tan n tana tanah. h. $esin $esin getar getar dala dalam m (vibriflot) juga (vibriflot) juga banyak digunakan untuk memadatkan tanah yang berbutir
(granular
soil) sampai soil) sampai kedalaman yang cukup besar dari permukaan tanah. %ara pemadatan tanah dengan sistem ini disebut pemadatan getar apung ( vibroflotation ). vibroflotation ).
Mekanika Tanah I
civil
engineering 1.2.1 1.2.1 Prinsipprin Prinsipprinsip sip Umum Pemadat Pemadatan an
( ) , γ h a s a B i s I t a r e B
Butiran padat tanah γ 2
∆γ d
A i r
) 0 = w (
Butiran padat tanah
d γ
=
1 γ
0
w2
w1 Kadar air, w
&ambar 1.1 Prinsip Pemadatan
Pemadatan secara umum
mengeluarkan udara udara dari massa tanah.
'ingkat pemadatan tanah diukur dari berat isi kering (γ ( γ d) Perhatikan gambar diatas Pada saat * +
γ * * γ d atau γ * * γ d (*+) * γ 1
ila secara bertahap bertambah pada usaha pemadatan yang sama
( * 1) •
γ * γ 2 dan γ d (*1) * γ d (*+) - ∆γ d
al ini menunjukkan baha bila air ditambahkan pada saat pemadatan, air tersebut akan berfungsi sebagai unsur pelumas bagi partikelpartikel tanah sehingga partikelpartikelpartikel tanah tersebut saling bergeseran satu sama lain dan membentuk posisi yang lebih padat.
ila melampaui optimum (2)
Penambahan
kadar air justru
cenderung menurunkan dari tanah. •
al ini disebabkan karena air mengambil tempat yang seharusnya ditempati oleh partikelpartikel padat dari tanah.
γ d setelah kompaksi akan naik seiring dengan naiknya kadar air ().
Mekanika Tanah I
civil
engineering !adar air dimana γ d mencapai maksimum disebut kadar air optimum (optimum moisture content). moisture content).
1.2.2 1.2.2 Uji Pemadatan Pemadatan di /aboratorium /aboratorium dan "pesifikasiny "pesifikasinyaa Pengujian pemadatan pemadatan di laboratorium untuk evaluasi γ d dan optimum, yang terdiri dari 2 cara yaitu yaitu 1. Uji Proctor "tandar
0nergi Pemadatan (0)
* 3 k45m3.
2. Uji Proc Procto tor r $ $odifikasi
0nergi pemadatan (0)
* 2.6 k45m3.
"Zero Air Void" Curve Modifed
γ d
Proctor Test
Standard Proctor Test
Kadar air
&ambar 1.2 asil Uji Pemadatan Proctor $odifikasi dan Proctor "tandar
7ari gambar diatas dapat disimpulkan 'ergantung kepada energi pemadatan. γ d ma8 dan opt 'ergantung $akin tinggi energi pemadatan
$akin
tinggi γ d
$akin tinggi energi pemadatan
$akin
rendah 9opt
ma8
'idak ada bagian dari kurva pemadatan yang boleh terletak disebelah kanan (memotong) kurva “zero air void”. :ilai γ d ma8 dan opt yang bersesuaian bervariasi untuk setiap jenis tanah.
Mekanika Tanah I
civil
engineering Untuk mendapatkan γ d ma8 dan opt dari suatu tanah adalah sbb $inimal 8 melakukan uji pemadatan dengan kadar air bervariasi. "etelah pemadatan selesai, berat isi basah (γ (γ ) dapat dihitung sebagai berikut
γ
=
V
7imana
9 * erat tanah ;
* ;olume ;olume tanah
"etelah kadar airnya () diketahui,
γ d dapat dihitung sebagai berikut
γ d
$embuat kurva hubungan antara dan
sehingga didapatkan γ d ma8 dan
opt. teoritis pada suatu tertentu tertentu dengan kondisi kondisi “zero air voids” γ d ma8 secara teoritis (poripori tanah sudah tidak ada udaranya lagi) dapat ditulis sbb
=
γ zav
!s . γ w 1+ e
=
!s . γ w 1 + w . !s
γ w
=
w
1 +
!s
7imana
e
* . &s (untuk keadan tanah jenuh, "*1++<)
γ =av =av * γ
e
erat isi pada kondisi “zero air voids”
* erat isi air * >ngka >ngka pori
&s *
erat spesifik butiran padat tanah.
1.2.3 1.2.3 ?aktorfak ?aktorfaktor tor yang $empengaruh $empengaruhii pemadatan
Mekanika Tanah I
civil
engineering 7isamping !adar air, faktorfaktor lain yang mempengaruhi pemadatan antara lain 1. 2.
'ipe tanah (soil type) Usah saha pem pemad adat ataan ("ompa"tion effort).
Pengaruh Tipe / Jenis Tanah 7istribusi ukuran butiran. entuk butiran tanah. erat spesifik bagian padat tanah. 4umlah dan jenis mineral lempung yang ada pada tanah.
120 #anau berpasir
#e$pun! berlanau
115
γ d
(lb/ft3) 110
#e$pun! "adar tin!!i asir ber!radasi buru"
105
100 5
10
15
20
w (%) &ambar 1.3 entuk Umum !urva Pemadatan untuk 0mpat 4enis 'anah 'anah (>"'$ 7 # 6@)
1.2.A Pengaruh Usaha Pemadatan Energi yang dibutuhkan untuk peadatan pada uji proctor yaitu
Mekanika Tanah I
civil
engineering
jumlah j umlah berat j ting atuh tumbkanx x x l apisn penumbk penumbk perlaisn E= volumectakn 0nergi pemadatan pada uji proctor standar 25 x 3 x 5,5 x 1
125 = E
1 / 30
=
12'3&5 ft − lb / ft 3 ( ≈ 5%2,5 ## = 31 # = 2
+aris pti$u$
120
3 kJ / m 1,*5 )
1
Kur-a .A
0nergi pemadatan pada uji proctor modifikasi (+s = 2,&) γ d E =
25 x 5 x 10 x 1,5
115
(lb/ft3)
1 / 30
=
50 5'tu$bu"an/lapis 250 ft − lb / ft 3
3 ( ≈ 2%3,3 kJ / m1* ) γ d
("/$3)
30 tu$bu" t u$bu"an/lapis an/lapis 4ika usaha pemadatan per satuan volume tanah berubah, kurva pemadatan 110
juga akan berubah.
1& 25 tu$bu"a t u$bu"an/lapis n/lapis
105
20 tu$bu"an/ lapis 1
100 10
15,2 12
1
1
w (%)
1*
20
22
2
Mekanika Tanah I
civil
engineering
&ambar 1.A Pengaruh 0nergi Pemadatan Pada Pemadatan " uatu /empung erpasir
1.2. "truktur 'anah 'anah !ohesif 7ipadatkan saha e$adatan in!!i 6 n a t a d a p e K
B
4
A
saha e$adatan endah
w &ambar 1. Pengaruh Pemadatan Pada "truktur 'anah /empung (menurut /ambe, 1@)
ila lempung dipadatkan dipadatkan pada kondisi kondisi kadar air disebelah disebelah kiri 9opt (titik >) "truktur
yang terbentuk adalah BflokulasiC ini akan menghasilkan orientasi
partikel yang acak dan γ d yang rendah. >pabila meningkat (pada titk ) >kan menghasilkan derajat flokulasi yang lebih rendah dan γ d yang tinggi.
Mekanika Tanah I
civil
engineering 4ika 4ika teru teruss dita ditamb mbah ah (dar (darii titi titik k
%) >kan >kan mengha menghasilk silkan an struktu struktur r
BdispersiC. BdispersiC. Pada suatu kadar air tertentu, tertentu, usaha pemadatan pemadatan yang lebih tinggi akan menghasilka menghasilkan n lebih banyak partikelpart partikelpartikel ikel lempung lempung dengan dengan orientasi orientasi yang sejajar sehingga lebih banyak struktur tanah terdispersi. Partikelpartikel lebih dekat satu sama lain γ yang lebih tinggi (titik > D 0).
Pengaruh Peadatan pada !i"at#si"at Tanah $ohesi"
Pemadatan
$enimbulkan struktur tanah kohesif.
Perubahan tersebut meliputi #ermeability (daya #ermeability (daya rembes) $ompressibility (kemampumampatan) $ompressibility (kemampumampatan) %oil %trenght (kekuatan (kekuatan tanah). &.'. #ermeability (7aya #ermeability (7aya Eembes)
1075
107 " (8$/dt")
107&
130 9enun:u""an perubahan "adar air dan berat isi
12
γ d 122 (lb / ft3) 11* 11 110 12
13
1
15
1
w %
1&
1*
1
Mekanika Tanah I
civil
engineering
&ambar 1.6 Pengaruh Pemadatan Pada 7a ya Eembes 'anah /empung /empung (menurut /ambe, 1@)
arga koefisien rembesan (k) mengecil dengan bertambahnya . :ilai k mencapai minimum pada saat mencapai optimum, sesudah opt
:ilai k sedikit bertambah. :ilai k pada sisi kering dari opt tin tinggi
Frien Frienta tasi si acak parti partike kell
$enghasilkan susunan ruang pori yang lebih besar. bes ar.
&.'. $ompressibility (!emampumampatan) $ompressibility (!emampumampatan)
;
e
e$adatan Kerin! e$adatan Basah
e$adatan Kerin!
e e$adatan Basah
e"anan (<"ala #=!) $onso%idasi $onso%id asi dengan Te Tekanan kanan &endah
e"anan (<"ala #=!) $onso%idasi $onso%idas i dengan Te Tekanan kanan Tinggi
&ambar 1.G Pengaruh Pemadatan Pada !e mampumampatan "atu 7imensi 'anah /empung
Pada tekanan yang rendah, rendah, tanah yang dipadatkan dipadatkan pada sisi basah dari akan lebih
opt
mudah memampat dibandingkan dibandingkan tanah yang yang dipadatkan dipadatkan pada sisi
kering dari opt. Pada tekanan yang tinggi, tinggi, tanah yang dipadatkan dipadatkan pada sisi kering dari
opt
akan lebih mudah mampat karena tekanan cenderung mengubah arah orientasi partikel menjadi tegak lurus arah tekanan dan jarak antar partikelpartikel lempung berkurang sedangkan tanah yang dipadatkan pada sisi basah hanya mengurangi jarak antar partikelpartikel lempung saja.
Mekanika Tanah I
civil
engineering Pada tekanan yang sangat besar adalah mungkin mungkin untuk mendapatkan mendapatkan struktur yang sama bagi tanah yang dipadatkan pada sisi basah maupun sisi kering dari
opt.
(!ekuatan 'anah) &.'.* %oil %trenght (!ekuatan
Flokulasi kekuatan desak tak terbatas untuk = qu Tegangan Tegangan ( )
Dispersi
w
Contoh Tanah
d
w &ambar 1.@ Pengaruh Pemadatan Pada !ekuatan 'anah /empug
!eku !ekuat atan an tana tanah h lempu lempung ng yang yang dipa dipada datk tkan an umum umumny nyaa berk berkur uran ang g deng dengan an bertambahnya kada air (). Pada kirakira opt, terjadi penurunan kekuatan tanah yang besar.
Mekanika Tanah I
civil
engineering 'anah yang dipadatkan pada sisi kering dari opt akan memiliki kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan tanah yang dipadatkan pada sisi basah dari opt.
1.2. Pemadatan Pemadat an 'anah 'anah Frganik Proses Proses terjadinya terjadinya tanah organik organik
$erupakan
campuran fragmenfragmen
material organik yang berasal dari tumbuhtumbuhan yang membusuk. >dan >danya ya baha bahan n orga organi nik k
%ender %enderung ung mengu mengurang rangii kekuat kekuatan an tanah tanah dan tidak tidak
disukai sebagai tanah urug. !adar organik (organi" (organi" "ontent + $ ) didefinisikan sebagai + + F% * !ehilangan berat kering akibat pemanasan dala dalam m oven dari 1+ % A++ A ++ % erat kering tanah pada suhu 1++%
105 100
35
%5
30
) %0 x a t f / *5 m ( b l
25 t ) p o
% ( 20 w
d
*0
15
&5
10
&0 5 0
10
15
20
25
!adar organik (%)
Kerin! dara
0
4a$puran "erin! =-en 4=nt=h tanah asli "erin! =-en 4a$puran "erin! udara 5
Kerin! ,-en
5
10
15
20
kadar organik (%)
30
Pengaruh !adar Frganik
Mekanika Tanah I
civil
engineering Pengaruh kadar organik terhadap
'erhadap 'erhadap opt
erat Hsi !ering $aksimum (ranklin, roz"o dan %emrav, &/)
&ambar 1. Pengaruh !adar Frganik terhadap erat Hsi !ering $aksimum dan 9 opt
ila kadar organik lebih dari @< 1+< !ada !adarr air air opti optimi mim m
(opt)
γ d ma8 menurun tajam.
untuk untuk suatu suatu usaha usaha pemada pemadatan tan mening meningkat kat dengan dengan
bertambahnya kadar organik. 1.2.1+ Pemadatan di /apangan /apangan 4enis penggilas yang paling umum dipakai adalah Penggilas besi berpermukaan halus. Penggilas ban karet. Penggilas kaki kambing. Penggilas getar. "ecara umum, pemadatan di lapangan tergantung pada beberapa faktor 1. 2. 3. A. .
'ipe komp kompac acto tor r 'ipe ta tanah !adar ai air !eteba !etebalan lan layer layer (lap (lapisa isan n tana tanah) h) 4uml 4umlah ah lint lintasa asan n pengg penggil ilas. as. 1* w = 1&,* %
1&
w = 11, %
1 γ d ("/$3)
15 1 13 #e$pun! berlanau Batas 4air = 3 Batas Batas lasti lastis s =1
12 11
0
*
1
2
>u$lah #intasan en!!ilas
32
Mekanika Tanah I
civil
engineering
&ambar 1.1+ !urva Pemadatan Untuk 'anah /empung erlanauI ubungan >ntara erat ;olume !ering dan 4umlah /intasan Penggilas.
!urva kepadatan untuk tanah lempung berlanau dengan berat penggilas , ton (@A, !:) dan tebal lapisan tanah lepas yang dipadatkan inch (22@,6 mm) pada kadar air () yang berbeda.
Penentuan Berat Isi Hasi% Peadatan di 'apangan
Prosedur standar untuk menentukan berat isi di lapangan 1. "and "and %one %one $eth $ethod od (0%12 (0%12 3esignation 3-&44) 2. Eubb Eubber er all allon on $etho $ethod d (0%12 3esignation 3-'&) 3. Penggu Penggunaa naan n alat ukur ukur kepa kepadat datan an nukli nuklir. r. !pesi"ikasi Peadatan Tanah di 'apangan
>da 2 kategori spesifikasi untuk pekerjaan tanah 1.
"pes "pesif ifik ikas asii asil asil >kh >khir ir dari dari Pema Pemada datan tan
Pada pemadatan tanah berbutir, berbutir, spesifikasi spesifikasi pemadatanny pemadatannyaa dapat dalam bentuk istilah !epadatan5!erapatan Eelatif (7r) atau Pemadatan Eelatif (E) yaitu sbb
Dr =
γ γ − γ d ($in) d (maks ) d (lap ) γ γ − γ d (maks ) d ($in) d (lap)
Mekanika Tanah I
civil
engineering 2.
"pes "pesif ifik ikas asii unt untuk uk %ara %ara Pema Pemada data tan n a.
$acam dan berat mesin pemadatan.
b.
4umlah lintasan.
c.
!etebalan tiap lapisan.
()* A%at dan Bahan +ang Digunakan
1. %etakan %etakan (mould) (mould) berdiameter berdiameter 1+2 mm berkap berkapasitas asitas A3 J 1+6 # @
1+ m2.
2. >lat tumbu tumbuk k dengan dengan permukaan permukaan rata, rata, berdiam berdiameter eter +,@ +,@ seberat seberat A, kg. kg. 3. >lat >lat pengel pengeluar uar conto contoh h tanah tanah ( 0kstru 0kstrunde nderr ). A. >yakan :o. :o. A (A,G (A,G mm) mm) dan dan :o. :o. K (1 mm). mm). . 'imb 'imbang angan an dengan dengan kete keteliti litian an +,+1 +,+1 gram gram.. 6. Fven Fven dengan dengan pengat pengatur ur suhu suhu (11+ (11+
)
G. 4ang 4angka ka soro sorong ng (cali (calipe per) r).. @. >lat perata, perata, mistar, mistar, spatula, spatula, talam, talam, sendok, sendok, palu palu karet karet dan caan buah.
(), Persiapan !ape%
1. %ontoh %ontoh tanah tanah dikering dikeringkan kan lalu lalu dikeluark dikeluarkan an dengan dengan penumbu penumbuk k dari karet karet 2. 'ana 'anah h yang sudah sudah dihal dihalus uska kan n diba dibagi gi dalam dalam bagi bagian an dan masi masing ng # masin masing g contoh tanah dimasukkan dalam plastik dan didiamkan selama 2A jam. 3. "ebel ebelum um
dim dimasu asukkan kkan
ked kedalam alam
plast lastik ik
cont conto oh
tan tanah
terl terleb ebih ih
dahu dahulu lu
ditambahkan air dengan volume berbeda
()- .ara Me%akukan Percobaan
1. $enimbang $enimbang cetakan cetakan pada timbangan timbangan dengan dengan ketelitian ketelitian +,+1 +,+1 gram. gram. 2. $emasang $emasang cetakan cetakan dengan dengan keping kepingan an alas, kemudian kemudian memasuk memasukkan kan contoh contoh tanah tanah 15 tinggi cetakan kemudian ditumbuk 2 kali. /apis kedua dan ketiga diisi lagi dengan ketinggian yang sama dan jumlah yang sama. 3. $emasang $emasang leher leher penyam penyambung bung pada lapisan ketiga (terakhir). (terakhir). A. $ele $elepa pass lehe leherr peny penyam ambu bung ng tana tanah h yang ang ting tinggi giny nyaa lebi lebih h dirat diratak akan an deng dengan an spatula. . $enimb $enimbang ang berat berat cetaka cetakan n dan tanah tanah yang yang dipada dipadatka tkan. n.
Mekanika Tanah I
civil
engineering 6. $engel $engeluar uarkan kan contoh contoh tanah dengan dengan alat pengelu pengeluar ar contoh contoh tanah tanah lalu diambil diambil bagian atas, tengah dan baah, kemudian memasukkan kedalam caan dan menimbangnya. G. %ontoh %ontoh dalam dalam caan caan dioven dioven selama selama 2A jam untuk untuk dihitung dihitung kadar kadar airnya. airnya. @. "etiap "etiap contoh contoh tanah tanah dengan dengan kadar kadar air yang yang berbeda berbeda tadi tadi dilakuka dilakukan n percobaa percobaan n seperti langkah diatas. () $esipu%an dan !aran
1.G.1. !esimpulan >ir dalam dalam proses proses pemadat pemadatan an berfun berfungsi gsi sebaga sebagaii peluma pelumass dan apabil apabilaa air kurang atau lebih pada proses pemadatan maka pemadatan maksimum sukar dicapai. Pema Pemada datan tan dilak dilakuk ukan an untu untuk k meni mening ngka katk tkan an day daya duku dukung ng tana tanah h dan dan memperkecil permeabilitas tanah. 7ari 7ari hasil hasil percob percobaan aan,, dipero diperoleh leh kepada kepadatan tan kering kering maksim maksimum um sebesar sebesar A,2 gram5cm 3 dan kadar air optimum sebesar @,6 <. "elain itu, didapatkan besarnya nilai berat volume jenuh air antara 1, k:5m3 sampai +,G2@ k:5m 3. 1.G.2 "aran Untuk memperoleh data yang teliti agar memperhatikan hal#hal sebagai sebagai berikut !etebalan tiap lapisan diusahakan sama. 4umlah 4umlah tumbuk tumbukan an diperh diperhati atikan kan,, jangan jangan sampai sampai kurang kurang atau atau lebih lebih untuk untuk setiap lapisan. 'inggi 'inggi jatuh dari hammer selalu sama. Posisi hammer selalu tegak lurus.
Mekanika Tanah I
civil
engineering
()0 1abar A%at Percobaan
%etakan ($old)
>lat Penumbuk (ammer)
0kstruder (>lat pengeluar contoh tanah)
Mekanika Tanah I engineering
civil
