LAPORAN TETAP PRAKTIKUM BIOFISIKA DAN MEKANIKA TANAH PEMADATAN TANAH

Transkripsi

1 LAPORAN TETAP PRAKTIKUM BIOFISIKA DAN MEKANIKA TANAH PEMADATAN TANAH OLEH KELOMPOK 10 Irma Lestari ( ) Mariana Siburian ( ) Ade Novriansah ( ) Afrid Panca N ( ) Briyant Muli S ( ) PRODI TEKNIK PERTANIAN JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDRALAYA 2013

2 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Tanah merupakan lapisan yang lunak juga mempunyai butiran yang lepas, sedangkam batuan merupakan lapisan yang keras dan melekat kuat. Karena itu tanah dianggap terdiri dari sebuah jaringan butiran yang padat dan mempunyai rongga atau pori. Rongga atau pori dapat terisi oleh air dan udara bahkan terisi oleh keduanya sekaligus. Suatu bentuk (phase) adalah suatu bagian dari sisi tanah secara fisik dan kimiawi berbeda dengan bagian bagian yang lain. Tanah merupakan bagian yang mempunyai phase seperti : Padat (biasanya berbutir butir mineral), Cair (biasanya air), Gas (biasanya udara). Ilmu tentang tanah sampai saat ini sudah sedemikian jauh berkembang dan ilmu tanah merupakan sebuah ilmu pasti yang dapat menentukan keadaan tanah secara keseluruhan dengan sekali pengujian, tetapi karena tanah tidak sama, maka pengujiannya harus dilakukan beberapa kali jika lokasi tanah tersebut akan digunakan untuk sebuah konstruksi. Dengan adanya percobaan parcobaan, kita dapat menentukan parameter parameter yang akan berpengaruh terhadap tanah, baik terhadap sifat fisik maupun sifat mekanisnya. Dalam pengertian teknik secara umum, Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Dalam ilmu rekayasa sipil, bangunan dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu: Upper Structure (bagian atas tanah), Sub Structure (bagian bawah tanah) Upper structure adalah seluruh bagian struktur dari bangunan yang ada diatas permukaan tanah, yang terdiri dari struktur beton bertulang, beton pratekan, baja atau bahan lain. Pada bagian ini yang diperlukan adalah perhitungan-perhitungan

3 kekuatan, kestabilan serta keamanan dari struktur tersaebut. Baik akibat berat sendiri, angin ataupun gempa beserta pengenalan perilaku bahan yang digunakan. Bagian sub structure adalah bagian bangunan yang ada dibawah tanah, yakni pondasi tempat seluruh bangunan bertumpu. Untuk mendapatkan pondasi yang baik, harus memenuhi dua kriteria yaitu daya dukung yang cukup dan penurunan yang tidak membahayakan bangunan. Dengan demikian diperlukan penguasaan terhadap gaya-gaya yang bekerja pada pondasi dan penguasaan sifat-sifat tanah, dimana pondasi itu bertumpu. Untuk mendapatkan desain pondasi yang baik dan memenuhi kriteria perlu dicari parameter tanah baik sifat fisik maupun mekanis tanah. Dengan demikian perlu dipelajari ilmu mekanika tanah dan uji tanah. Uji tanah langsung dilapangan atau laboraturium merupakan upaya silmulasi untuk mendapatkan parameter tanah yang mendekati sebenarnya. Pada pemadatan timbunan tanah untuk jalan raya, dam tanah, dan banyak struktur teknik lainnya, tanah yang lepas haruslah dipadatkan untuk meningkatkan berat volumenya. Pemadatan tersebut berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah, sehingga denagn demikian meningkatkan daya dukung pondasi diatasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan meningkatkan kemampatan lereng timbunan. Tingkat pemadatan tanah di ukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan. Bila air ditambahkan kepada suatu tanah yang sedang dipadatkan, air tersebut akan berfungsi sebagia unsur pembasah pada partikel-partikel tanah. Untuk usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik bila kadar air dalam tanah meningkat. Harap dicatat bahwa pada saat kadar air w = 0, berat volume basah dari tanah adalah sama dengan berat volume keringnya. Bila kadar airnya ditingkatkan terus secara bertahap pada usaha pemadatan yang sama, maka berat dari jumlah bahan padat dalam tanah persatuan volume juga meningkat secar bertahapmpula. Berat volume kering dari tanah pada kadar air dapat dinyatakan: Setelah mencapai kadar air tertentu w = w 2, 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

4 sebetulnya dapat ditempati oleh partikel-partikel padat dari tanah. Kadar air dimana harga berat volume kering maksimum tanah dicapai tersebut kadar air optimim. Kadar air mempunyai pengaruh yang besar terhadap tingkat kemadatan yang dapat dicapai oleh suatu tanah. Disamping kadar air, faktor-faktor lain yang juga mempengaruhi pemadatan adalah jenis tanah dan usaha pemadatan. Lee dan Sedkamp (1972) telah mempelajari kurva-kurva pemadatan dari 35 jenis tanah. Mereka menyimpulkan bahwa kurva pemadatan tanah-tanah tersebut dapat dibedakan hanya menjadi empat tipe umum. Energi yang dibutuhkan untuk pemadatan pada uji Proctor Standart, dapat dituliskan sebagai berikut: Dari kurva pemadatan untuk empat jenis tanah (ASTM D-698) terlihat bahwa: 1. Bila energi pemadatan bertambah, harga berat volume kering maksimum tanah hasil pemadatan juga bertambah, dan 2. Bila energi pemadatan bertambah, harga kadar air optimum berkurang. B. Tujuan Tujuan dari praktikum ini yaitu : 1.) Mengetahui prinsip-prinsip dari proses pemadatan dengan metode Modify Proctor. 2.) Mengetahui pengujian pemadatan tanah dengan metode Modify Proctor. 3.) Mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi hasil dari proses pemadatan dengan metode Modify Proctor..

5 II. TINJAUAN PUSTAKA 1. Pengertian Pemadatan Tanah Pemadatan adalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan salah satu cara mekanis. Untuk setiap daya pemadatan tertentu, kepadatan tang tercapai tergantung kepada banyaknya air di dalam tanah tersebut yaitu kadar airnya. Bila mana kadar air dalam suatu tanah rendah maka tanah itu kaku dan sukar dipadatkan. Bila kadar air ditambah maka air itu berlaku sebagai pelumas sehingga tanah tersebut akan lebih mudah dipadatkan dan ruangan kosong diantara butir menjadi lebih kecil. Pada kadar air tinggi, kepadatannya akan turun lagi. (Braja, dkk:1985) 2. Prinsip-prinsip pemadatan Pada awal proses pemadatan, berat volume tanah kering(γ d ) bertambah seiring dengan ditambahnya kadar air. Pada kadar air nol(w=0), berat volume tanah basah(γ b ) sama dengan berat volume tanah kering(γ d ). Ketika kadar air berangsurangsur ditambah(dengan usaha pemadatan yang sama), berat butiran tanah padat per volume satuan(γ d ) juga bertambah. Pada kadar air lebih besar dari kadar air tertentu, yaitu saat kadar air optimum, kenaikan kadar air justru mengurangi berat volume keringnya. Hal ini karena, air mengisi rongga pori yang sebelumnya diisi oleh butiran padat. Kadar air pada saat berat volume kering mencapai maksimum(γ dmak ) disebut kadar air optimum. (Hardiyatmo:2004) 3. Pengujian pemadatan Untuk menentukan hubungan kadar air dan berat volume, dan untuk mengevaluasi tanah agar memenuhi persyaratan kepadatan, maka umumnya dilakukan pengujian pemadatan. Proctor (1933) telah mengamati bahwa ada hubungan yang pasti antara kadar air dan berat volume kering tanah padat. Untuk berbagai jenis tanah pada umumnya, terdapat satu nilai kadar air optimum tertentu untuk mencapai berat volume kering maksimumnya (gdmaks). Hubungan berat volume kering (gd) dengan berat volume basah (gb) dan kadar air (w), dinyatakan dalam persamaan :

6 Berat volume kering setelah pemadatan bergantung pada jenis tanah, kadar air, dan usaha yang diberikan oleh alat penumbuknya. Karakteristik kepadatan tanah dapat dinilai dari pengujian standar laboratorium yang disebut uji Proctor. Prinsip pengujiannya diterangkan dibawah ini. Alat pemadat berupa silinder (mould) yang mempunyai volume 9,44 x 10-4 m3. Tanah di dalam mould dipadatkan dengan penumbuk yang beratnya 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30,5 cm (1 ft). Tanah dipadatkan dalam 3 (tiga) lapisan dengan tiap lapisan ditumbuk sebanyak 25 kali pukulan. Di dalam uji Proctor dimodifikasi (Modified Proctor), mould yang digunakan masih tetap sama, hanya berat penumbuknya diganti dengan yang 4,54 kg dengan tinggi jatuh penumbuk 45,72 cm. Pada pengujian ini, tanah di dalam mould ditumbuk dalam 5 (lima) lapisan. (Dandung Novianto:2012) Dalam uji pemadatan, percobaan diulang paling sedikit 5 (lima) kali dengan kadar air tiap percobaan divariasikan. Kemudian, digambarkan sebuah grafik hubungan kadar air dan berat volume keringnya (Gambar 3.2). Kurva yang dihasilkan dari pengujian memperlihatkan nilai kadar air yang terbaik (w opt ) untuk mencapai berat volume kering terbesar atau kepadatan maksimum (gdmaks). Pada nilai kadar air rendah, untuk kebanyakan tanah, tanah cenderung bersifat kaku dan sulit dipadatkan. Setelah kadar air ditambah, tanah menjadi lebih lunak. Pada kadar air yang tinggi, berat volume kering berkurang. Bila seluruh udara di dalam tanah dapat dipaksa keluar pada waktu pemadatan, tanah akan berada dalam kedudukan jenuh dan nilai berat volume kering akan menjadi maksimum. Akan tetapi, dalam praktek, kondisi ini sulit dicapai. 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, gzav (pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali), dapat dihitung dari persamaan : Karena saat tanah jenuh 100 % (S = 1) dan e = w Gs, maka : g zav g w = berat volume pada kondisi zero air voids = berat volume air

7 e = angka pori Gs = berat spesifik butiran padat tanah Berat volume kering (gd) setelah pemadatan pada kadar air (w) dengan kadar udara (air content), A (A = Va/V = volume udara/volume total) dapat dihitung dengan persamaan : Hubungan berat volume kering pada kadar udara tertentu dengan kadar air, dari hasil uji Standar Proctor dan Proctor dimodifikasi untuk tanah dengan berat jenis Gs = 2,65 (Dandung Novianto:2012). 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pemadatan Menurut Hardiyatmo(2004) faktor-faktor yang mempengaruhi pemadatan antara lain : a.pengaruh macam tanah Macam tanah, seperti distribusi ukuran butiran, bentuk butiran, berat jenis dan macam mineral lempung yang terdapat dalam tanah sangat berpengaruh pada berat volume maksimum dan kadar air optimumnya. Pada tanah pasir, berat volume tanah kering cenderung berkurang saat kadar air bertambah.pengurangan berat volume tanah kering ini merupakan akibat dari pengaruh hilangnya tekanan kapiler saat kadar air bertambah. Pada kadar air rendah, tekanan kapiler dalam tanah yang berada di dalam rongga pori menghalangi kecenderungan partikel tanah untuk bergerak sehingga butiran cenderung merapat(padat). b.pengaruh usaha pemadatan Jika energi pemadatan ditambah, maka berat volume kering tanah juga bertambah. Jika energy pemadatan ditambah, kadar air optimum berkurang. Kedua hal tersebut berlaku untuk hamper semua jenis tanah. Namun, harus diperhatikan bahwa derajat kepadatan tidak secara langsung proposional dengan energi pemadatan.

8 III. PELAKSANAAN PRAKTIKUM A. Tempat dan Waktu Adapun praktikum pembuatan papan partikel ini di laksanakan di lahan Jurusan Teknologi Pertanian Universitas Sriwijaya. Praktikum ini dilaksanakan pada jam matakuliah praktikum biofisika dan mekanika tanah, hari kamis tanggal 28 November 2013, pukul wib sampai selesai. B. Alat dan Bahan Adapun alat yang digunakan yaitu alat pemadatan tanah tradisional yang disebut penetrometer ILE. Adapun Bahan yang digunakan dalam praktikum pemadatan tanah ini adalah sebuah lahan (tanah). C. Langkah Kerja Adapun cara kerja yang digunakan dalam praktikum pemadatan tanah ini adalah sebagai berikut: 1. Siapkan sebuah lahan yang akan digunakan untuk praktikum pemadatan tanah. 2. Lakukan pemadatan tanah pada lima titik di lahan tersebut. 3. Mata penetrometer (alat untuk menekan tanah) 4. Cocokkan diameter beban tergantung dari jenis tanah, semakin keras tanah maka semakin kecil diameter alat yang digunakan. 5. Setelah itu, lakukan pemadatan sampai 3cm, lihat berapa besar nilai tekanan yang diberikan dengan satuan pound. 6. Lakukan percobaan samapai 5 titik yang berbeda.

9 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Titik Tanah Mata Penetrometer Nilai Tekanan (pound) I 2 56 Pound II 4 36 Pound III 1 38 Pound IV 1 38 Pound V 1 68 Pound B. Pembahasan Praktikum pemadatan tanah ini dilakukan dengan menggunakan sebuah alat yang disebut penetrometer. Pada percobaan ini setiap kelompok mengamati lima titik tanah pada sebuah lahan. Penggunaan alat ini masih dibilang tradisioanal, karena hasil yang didapatkan tidak secara otomatis. Untuk percobaan ini menggunakan mata penetrometer yang mempunyai diameter yang berbeda-beda, semakin keras tanah maka diameter mata penetrometer yang digunakan semakin kecil. Percobaan yang kami lakukan, pada titik tanah yang ke-2 kami menggunakan mata penetrometer yang ke-4, hal ini disebabkan karena tanah pada titik yang ke-2 ini sangat mudak untuk ditekan atau lembut tidak keras. Dan pada titik yang pertama kami menggunakan mata penetrometer yang ke-2 karena sifat tanahnya tidak terlalu keras dan tidak terlalu lempung. Untuk titik-titik yang lain kami menggunakan mata penetrometer yang ke-1 atau yang paling kecil karena sifat tanahnya yang keras. Tekanan yang paling besar diberikan pada percobaan di titik tanah ke-5 sbesar 68 pound karena sifat tanahnya yang sangat keras sulit untuk dipadatkan. Selanjutnya nilai tekanan yang paling kecil terdapat pada percobaan di titik tanah yang ke-2 dengan nilai 36 pound ini menunjukkan bahwa sifat tanahnya lempung yang begitu mudah untuk ditekan atau dipadatkan, sehingga tekanan yang diberikan tidak begitu besar.

10 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan 1. Alat yang digunakan untuk pemadatan tanah disebut penetrometer ILE. 2. Mata penetrometer memiliki diameter yang berbeda-beda. 3. Semakin keras sifat tanah yang akan dipadatkan maka semakin kecil diameter mata penetrometer yang digunakan. 4. Sifat tanah dalam satu lahan ternyata tidak sama. B. Saran Untuk kedepannya, percobaan pemadatan tanah ini lebih baik lagi dan asistensi materi praktikum lebih banyak lagi supaya praktikan mengetahui lebih banyak mengenai materi praktikum. Peralatan pratikum sebaaiknya diperbanyak untuk mempermudah pelaksanaan pratikum

11 DAFTAR PUSTAKA Hardiyatmo, Hary Christady Mekanika Tanah 1. Jakarta: GRAMEDIA Job sheet Pengujian Tanah 1. Bandung: PDEC Bandung M.Das, Braja, dkk Mekanika Tanah 1. Surabaya: Erlangga M.Das, Braja, dkk Mekanika Tanah 2. Surabaya: Erlangga Novianto, Dandung Mekanika Tanah. Tidak diterbitkan

12 LAMPIRAN