KOMPOSISI TANAH. Komposisi Tanah 2/25/2017. Tanah terdiri dari dua atau tiga fase, yaitu: Butiran padat Air Udara MEKANIKA TANAH I

Transkripsi

1 KOMPOSISI TANAH 2 MEKANIKA TANAH I UNIVERSITAS INDO GLOBAL MANDIRI NORMA PUSPITA, ST. MT. Komposisi Tanah Tanah terdiri dari dua atau tiga fase, yaitu: Butiran padat Air Udara 1

2 Komposisi Tanah Sehingga Volume Total Contoh Tanah V = V s + V v = V s + V w + V a Vs Vv Vw Va = Volume butiran padat (solid) = Volume pori (void) = Volume air (water) di dalam pori = Volume udara (air) di dalam pori Sedangkan Berat total contoh tanah adalah: W = W s + W w Ws Ww = Berat butiran padat = Berat air Komposisi Tanah Hubungan Volume yang sering dipakai dalam Mekanika Tanah yaitu Kadar air (w %), angka pori (e), porositas (n) dan derajat kejenuhan (Sr) Kadar Air (w) adalah perbandingan massa air terhadap massa butiran padat ω = M w 100 % M s Angka pori (e) adalah perbandingan Volume pori dan volume butiran padat e = V v V s Porositas (n) adalah perbandingan Volume pori terhadap Volume total contoh tanah n = V v V Derajat Kejenuhan (Sr) adalah perbandingan volume air dan volume pori Sr = V w V v Nilai derajat kejenuhan berkisar antara 0 1 (atau 100%), nilai 1 untuk tanah jenuh sempurna 2

3 Komposisi Tanah Volume spesifik (v) adalah volume total tanah yang mengandung satuan volume butiran padat v = 1 + e Kandungan udara (A) adalah perbandingan volume udara dan volume total tanah A = V a V Kerapatan butiran / bulk density (ρ) adalah perbandingan Massa total dan Volume total contoh tanah ρ = M V Berat isi tanah (γ) adalah perbandingan antara berat total dan volume toral contoh tanah γ = W V = Mg V g = gravitasi 9.8 m/s 2 Hubungan Antar Fase e = n 1 n n = e 1 + e M s G s = V s ρ w ρ w = 1000 kg/m 3 Sr = ω G s e ρ = G s(1 + ω) ρ 1 + e w G s ρ d = 1 + e ρ w γ w = 9. 8 kn/m 3 γ sat = G s + e 1 + e γ w n ω = (1 n)g s Sr = 1 ; e = ω G s ρ sat = G s + e 1 + e ρ w γ = G s(1 + ω) γ 1 + e w γ = G s e γ w γ d = G s γ w (1 n) γ = G s γ w (1 n)(1 + ω) A = e ω G s 1 + e A = n ( 1 Sr) γ = G s + Sr e 1 + e γ w γ = γ sat γ w D r = e maks e e maks e min 3

4 Contoh Soal Pada kondisi aslinya, sebuah contoh tanah mempunyai massa 2290 gr dan volume 1,15 x10-3 m 3. Setelah dikeringkan dalam oven, massanya menjadi 2035 gr. Gs = 2,68. Tentukan kerapatan butiran, berat isi, kadar air, angka pori, porositas, derajat kejenuhan, dan kandungan udara. Konsistensi Tanah Pada awal tahun 1900, seorang ilmuwan dari Swedia bernama Atterberg mengembangkan suatu metode untuk menjelaskan sifat konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang bervariasi. Apabila kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, atas dasar air yang dikandung tanah, tanah dapat dipisahkan ke dalam empat keadaan dasar, yaitu : padat, semi padat, plastis, dan cair Transisi dari keadaan padat ke keadaan semi-padat didefinisikan sebagai batas susut (shrinkage limit). Sedangkan transisi dari keadaan semi-padat ke keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis (plastic limit), dan dari keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair (liquid limit). Batas batas ini dikenal juga sebagai batas-batas Atterberg (Atterberg limits). 4

5 Batas Cair (Liquid Limit) Untuk menentukan Batas Cair (LL) dilakukan dengan menggunakan alat yang terdiri dari mangkok kuningan yang bertumpu pada dasar karet yang keras, yang dapat diangkat dan dijatuhkan dengan menggunakan pengungkit yang diputar. Cara melakukan pengujian, pasta tanah diletakkan di dalam mangkok kuningan, kemudian tanah digores ditengahnya dengan menggunakan alat standar. Dengan menjalankan alat pemutar, mangkok kuningan dinaikturunkan dari ketinggian (10 mm) sampai goresan tanah menutup kembali. Jumlah putaran sampai saat goresan tanah menutup dicatat sebagai jumlah pukulan (N) untuk kadar air yang terdapat pada sampel tanah. Pengujian ini ulang kembali paling sedikit 4x dengan kadar air yang berbeda, untuk mendapatkan jumlah pukulan (N) setiap kali pengujian antar 15 sampai 35 pukulan. 5

6 Batas Plastis (Plastic Limit) Batas Plastis (PL) didefinisikan sebagai kadar air, dimana apabila tanah digulung sampai dengan diameter ⅛ inch (3,2 mm) menjadi retak-retak. Batas Plastis merupakan batas terendah dari tingkat keplastisan suatu tanah. Cara pengujiannya sangat sederhana, yaitu dengan cara menggulung massa tanah berukuran elipsoida dengan telapak tangan diatas kaca datar. Indeks Plastisitas [Plasticity Index (PI)] adalah perbedaan antara batas cair (LL) dan batas batas palstis (PL) suatu tanah. PI = LL PL Pemeriksaan Batas Cair No Cawan Berat Tanah + Cawan (gr) Berat Tanah Kering + Cawan (gr) Berat Cawan (gr) Berat Tanah Kering (gr) Berat Air (gr) Kadar Air (%) Kadar Air Rata - Rata (%) Jumlah Pukulan Pemeriksaan Batas Plastis No Cawan 1 2 Berat Tanah + Cawan (gr) Berat Tanah Kering + Cawan (gr) Berat Cawan (gr) Berat Tanah Kering (gr) Berat Air (gr) Kadar Air (%) Kadar Air Rata - Rata (%) 6

7 Indeks Plastisitas (PI) Batas Cair (LL) merupakan kadar air % pada jumlah pukula N = 25 Batas Plastis (PL) merupakan kadar air rata rata % pada pemeriksaan / uji batas plastis Indeks Plastisitas (PI) = Batas Cair (LL) Batas Plastis (PL) 7

8 Batas Susut (Shrinkage Limit) Batas Susut (SL) dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut : w i m m m 2 SL = wi (%) - w (%) % ( Vi V w m ) w 100 % dimana : w i = kadar air tanah mula-mula pada saat ditempatkan di dalam mangkok uji batas susut m 1 = massa tanah basah dalam mangkok pada saat permulaan pengujian (gram) m 2 = massa tanah kering (gram) w = perubahan kadar air tanah (yaitu antara kadar air mula-mula dan kadar air pada batas susut) V i = volume contoh tanah basah pada saat permulaan pengujian (cm 3 ) V f = volume tanah kering sesudah dikeringkan di dalam oven (cm 3 ) ρ w = kerapatan air (gr/cm 3 ) f 2 Grafik Plastisitas Garis empiris A memisahkan antara tanah lempung anorganik (inorganic clay) dari tanah lanau anorganik (inorganic silt). Tanah lempung anorganik terletak di atas garis A, dan lanau anorganik terletak di bawah garis A. Tanah lanau anorganik dengan kemampuan memampat sedang (di bawah garis A dengan LL berkisar antara 30 s/d 50). Tanah lempung organik (organic clay) berada di dalam daerah yang sama seperti tanah lanau anorganik dengan kemampuan memampat tinggi (di bawah garis A dengan LL > 50). Keterangan dalam bagan plastisitas merupakan dasar dalam pengelompokan tanah berbutir halus dengan sistem unified (USCS) 8

9 Aktivitas Hubungan antara PI dengan fraksi berukuran lempung untuk tiap-tiap tanah mempunyai garis yang berbeda-beda. Skempton mendefinisikan suatu besaran yang dinamakan Aktivitas (Activity) yang merupakan kemiringan dari garis yang menyatakan hubungan antara PI dan persen butiran yang lolos ayakan 2μ PI A (% berat fraksi berukuranlempung) Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan mengembang dari suatu tanah lempung. 9