BAHAN AJAR MEKANIKA TANAH I

Transkripsi

1 BAHAN AJAR MEKANIKA TANAH I OLEH: SUPRIYONO PROGRAM DIPLOMA TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL, FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA JOGJAKARTA 2003

2 I. SIFAT SIFAT UMUM TANAH BUTIR TANAH Rongga: 1. Udara penuh 2. Udara + air 3. air penuh Tanah dapat terdiri dari beberapa bagian. Tanah yang ering terdiri dari padat atau butiran dan pori-pori rongga udara, tanah enyang air atau jenuh terdiri dari padat atau butiran dan air pori dan tanah basah (tida jenuh) terdiri dari tiga bagian yaitu bagian padat atau butiran, pori-pori udara dan air pori. Vs Vv Vw Va V Ws Ww Wa W = Volume bahan padat (volume butiran) = Volume poni (void) = Volume air = Volume udara = Volume total = berat bahan padat = berat air = berat udara (dianggap = 0) = berat total Hubungan antara Komponen Tanah 1. Berat jenis tanah (G) & berat volume bahan butiran ( ) Berat jenis bahan : perbandingan antara berat bahan dengan berat air pada volume yang sama

3 Berat volume bahan butiran (γ s ) : perbandingan antara berat & volume 2. Anga pori (e) & adar pori (n) Anga pori : perbandingan antara volume pori dengan volume bahan padat Kadar pori (porosity = n) Kadar pori : perbandingann antara pori dengan volume seluruh tanah 3. Derajat enyang air (S) Perbandingan antara volume air dengan volume pori Dalam desimal atau % 4. Kadar air tanah (w) Perbandingan antara berat air dengan berat butir Dalam % 5. Berat Volume Tanah (γ) Secara umum, berat volume tanah adalah perbandingan antara berat tanah total (termasu butiran dan air) dengan volume total tanah (termasu udara, air & tanah).

4 Hal hal husus tentang γ a. berat volume basah perbandingan antara berat butiran tanah termasu air dan udara (W) dengan volume total tanah (V) W γ b = V b. berat volume ering : perbandingan antara berat tanah dalam eadaan ering (berat butiran tanah) dengan seluruh volume tanah Ws γ = γ digunaan untu uuran epadatan tanah (dry density) V c. berat volume enyang air d. berat volume terendam Hubungan Antar Parameter 1. Hubungan antar anga pori (e) dengan adar pori (n) Keduanya dapat menunjuan epadatan tanah Main padat suatu tanah, e dan n main ecil arena volumenya berurang Dalam prate; e = (0,3 5 1) untu pasir n = (26 50)% e = (0,67 1) untu lempung n = (40 60)% 2. Hubungan antara berat basah (W) dengan berat ering (W) Jia tanah mempunyai adar air sebesar w Berat tanah basah: W = Ws + Ww

5 Bila tanah dieringann (air diuapan) W = Ws Ww = 0 ; berarti beratnya menjadi W = Contoh: Tanah beratnya W = 10g Kadar air w = 25 % Berapa berat tanah jia dieringan? W = W 10 = = 8g 1+ w 1+ 0,25 3. Hubungan antara berat jenis, anga pori, adar air dan derajat enyang air (G,e,w,S) Diambil volume bahan padat Vv Vs=1 V = 1 + e Vv Vvc.(c= ) Vs Vs + w Ws = G. 1 = G Ww = w.ws = w.g Vw = w.ws = w.g Vw = w.g Y w

6 Maa hubungan antara G, e, w, S adalah 4. Hubungan antara berat volume basah ( ), berat volume ering ( (w) ), dan adar air 5. Hubungan antara, G, e, pada ondisi ering, basah, enyang air & terendam a. Berat volume ering W Ws G Dari rumus γ = = maa γ = dan gambar butir tanah V V 1+ e b. Berat volume basah dengan adar air w c. Berat volume tanah enyang air ( urated ) Pada ondisi enyang air S = 1 d. Berat volume tanah terendam (tanah dalam air) Berat butir-butir tanah beratnya berurang sebesar berat dipindahan Maa berat butir-butirnya: W = Ws + Vs. w air yang

7 W Berat volume tanah dalam air γ = V ' G γ w Dari rumus terdahuluu : γ = 1 + e Satuan : T/m 3 Kg/dm 3 Gr/cm3 Ws Vs. γ w = V ' ' + ' γ G 1 = 1 + e ' γ = γ ' γ = γ 1 γ w Catatan: Vv e = Vs Vv n = V rumus-rumus berat volume terhadap n Hasil : Kondisi ering Kondisi basah Kondisi enyang a : γ = G( 1 n) : γ = G ( 1 n) + S. n air : γ = G( 1 n) n + Kondisi terendam ' : γ = G( 1 n) (1 n) Contoh : 1. Hitung harga dariγγ, γ, a. Tanah pasir dengan berat jenis G = 2,66 dengan anga pori e = 0,35 & e = 1 b. Tanah lempung yang mempunyai berat jenis G=2,70 dengan anga pori e=0,67 & e=1 Jawab : ' γ a. 1. Pasir dengan G = 2,65 dan e = 0,35

8 G 2,65 γ = = = 1, e 1 + 0,35 G + e γ = = 2, e ' G 1 2,65 1 γ = = = 1, e 1 + 0,35 atau ' γ = γ 1 = 2,22 1 gr / cm gr / cm = 1,22 2. dengan cara yang sama Pasir = 1,325 = 1,825 = 0,825 b. 1. Lempung dengan G = 2,7 dan e = 0,67 = 1,617 = 2,018 = 1, Lempung dengan G = 2,7 dan e = 1,5 = 1,08 = 1,68 = 0,68 2. Suatu tanah lembab, adar airnya w = 6 %, berat volume y = 1,88 gr/cm3, G= 2,65 Ditanyaan: a. berat volume ering; derajat enyang air; anga pori; dan adar pori tanah b. seandainya tanah ini menjadi enyang air berapa adar airnya Jawab: a. berat volume ering γ = γ 1+ w e γ mencari anga pori = e = 0,50 e adar pori n = n = 0, e 1,77 gr / cm G G = e = 1+ e γ 3 1 Universitas Gadjah Mada

9 G. w G.. w = e. S S = mencari S : e = 0,33 b. mencari w, bila tanah menjadi enyang air enyang air S=1 3. Suatu sample tanah, eadaannya enyang air beratnya 102,8 gr. Tanah ini dieringan dan beratnya menjadi 73,4 gr. G tanah = n 2,741, ditanyaan : w, e, n,, &? G. w = e w = e G = 0,19 = 19% Cara 1: Diagram Blo Pada ondisi enyang air Dieringan Maa berat air : Ww = 102,8 73,4 = 29,4 gr Volume air Volume butir Volume pori Volume tanah total : W 1 = W s + W w = 102,8 gr : W 1 = W s = 73,4 gr : Ww Ww Vw = = = 29,4cm γ 1 w Ws 73,4 : Vs = = = 26,79cm G 2,741 : Vv=Vw=29,4 cm 3 : V = Vs+Vw = 26,79 +29,4 = 56,19 cm Dari data tersebut dimasuan dalam rumus-rumus yang ada : Berat volume mula-mula : γ = γ W V 102,8 56,19 gr 1 = = = 1,83 / cm 3

10 Berat volume ering : γ Ws 73,4 = = V 56,19 = γ = Ww 29,4 Kadar air : w = = = 0,4 = 40% Ws 73,4 Vv 29,4 Anga pori : e = = = 1, 1 Vs 26,79 Vv 29,4 Kadar pori n = = = 0,52 = 52% : V 56,19 Cara 2 : Menggunaan rumus yang ada 1,31gr / cm Kadar air dihitung dengan persamaan: W 1 = W (1+ w) w = 40 % Anga pori dicari dengan ondisi enyang air (S=1): G.w = e.s ; e = 1,1 e Kadar pori : n = n = 52% 1 + e Berat volume ering = = G γ γ = 1, e G + e Berat volume mula : γ = atau γ = γ = (1 + w) arena w = w 1+ e 4. a. Tanah mempunyai BJ = 2,6. Dalam eadaan enyang air, adar air 30 %. Hitung Berat volume ering? b. Tanah beradar air 30 %, dengan adar air ini derajad enyang airnya 95 %; BJ tanah = 2,6 Berat volume ering? Jawab: a. Dicari e dari G.w = e.s S=1e=G.w=0,78 Maa γ G 2,6 = = 1+ e 1,78 = c. Dicari dulu e dari G.w = e.s 1,461 gr / cm G. w 2,6.0,3 e = = = 0,821 S 0,95 G 2,6 γ = = = 1,43 gr / cm 1+ e 1+ 0, Tanah beradar air 12 %, berat volume 1,44 gr/cm 3. Diinginan adar air nai 20 %. Berapa volume air yang ditambahan: a. pada 1,5 m 3 tanah b. pada 25 g tanah Jawab: Prinsip/umum : Tanah mempunyai adar air w 1, berapa tambahan air agar adar air menjadi w Universitas Gadjah Mada

11 5. a. Tanah mempunyai Berat volume ering 1,2 gr/cm 3. Tanah dipadatan sehingga berat volume ering = 1,5 gr/cm 3. Untu volume tanah setelah dipadatan sebanya 1250 m 3. Berapa banya tanah tida padat yang harus disediaan? b. Tanah mula-mulaa beranga pori 1,2 dipadatan sehingga anga pori 0,8. Jia tanah mula-mula 1500 m 3. Berapa volume tanah setelah dipadatan?

12 Jawab: Prinsip Umum: a. Tanah asal mempunyai berat volume ering mempunyai,, dipadatan sehingga b. Tanah semula mempunyai e 1 dipadatan sehingga mempunyai e 2 Diagram blo dengann Vs = 1 PERCOBAAN LABORATORIUM 1. Menentuan adar air tanah Kadar air Yang harus dietahui Ww = berat air yang ada dalam tanah Ws = berat butir tanah

13 Sampel = gram tanah yang masih basah, ditimbang emudian dieringan dalam oven, setelah ering ditimbang lagi W 2. misal W 1, Pada eadaan basah berat tanah W 1 = Ws + Ww setelah dieringan beratnya W 2 = W s Berat air dalam tanah Ww = W 1 - W 2 Catatan: suhu oven onstan C 2. Menentuan berat volume tanah yang harus dicari : W = berat tanah, termasu air dalam tanah V = volume tanah, termasu pori dalam tanah W = ditimbang V dengan beberapa cara: a. tanah ohesif basah tida terlalu eras 1) memotong membentu ubus/balo 2) cincin bajaa tajam : dietahui φ & tingginya diteanan e dalam tanah sepertii cetaan b. Tanah eras Gumpalan/potongan, aca ditempeli beberapa pau, mango penuh air rasa

14 Dengan memaai lempeng aca yang ditempeli pau gumpalan tanah ditean masu e dalam air rasa. c. Menentuan Berat Volume ering Tanah (= uuran epadatan) diperluan atau (seperti pada no. 2) dan adar air tanah w (seperti w no. 1) d. Menentuan Berat Jenis Tanah Berat butiran tanah Ws menimbang tanah yang telah ering Mencari volume butir tanah Vs dengan botol pinometer (tutup berlubang apiler sangat halus) 1) Pinometer osong ditimbang beratnya W 1 2) Pinometer diisi butiran tanah ering ditimbang W 1 3) Pinometer diisi dengan air sampai penuh (tanpa butiran tanah) beratnya W 3 4) Pinometer diisi butiran tanah, emudian diisi air sampai penuh ditimbang W 4 Sema penentuan b.j. Maa berat butiran tanah: Ws = (W 2 W 1 ) Berat air yang volumenya = volume butiran tanah

15 e. Menentuan Anga Pori dan adar pori tanah Dari G & Setelah e dietahui: Memerisa epadatan tanah di lapangan dicari Berat volume basah Berat volume ering Yang husus; penentuan volume contoh tanah (V) i) dengann silinder pengambil sampel tanah ohesif & tida mengandung eriil/batu - batu. Silinder baja, ujung tajam dipuul, didapat seperti cetaan sehingga volume tanah = volume silinder, beratnya ditimbang ii) dengann cara erucut ( sand cone method) botol transparan, erucut dan plat dasar berlubang pasir berbulir/seragam/uniform berat volume onstan =, volume = V 0 botol diisi pasir, ditimbang w 1 plat dasar diletaan diatas tanah tanah digali (V) berat tanah galian (W) dengan adar air (w) Botol + pasir dibali dan dipasang, eran dibua, pasir mengisi erucut & lubang galian (V + V 0 )

16 Kran ditutup, botol dan pasir ditimbang W 2 W 1 - W 2 = berat pasir yang mengisi erucut & lubang galian Volume erucut + lubang pasir uniform volume erucut (V 0 ) dietahui volume sampel tanah yang dicari V = V 1 V 0 sehingga V dan W dietahui dapat dicari w dietahui dapat dicari iii) Dengann cara balon aret ( Rubber Balloon Method ) Plat dasar berlubang, gelas uuran terisi air, pompa berupa bola aret, balon aret mua tanah dirataan plat dasar diletaan tanah dibawahnya digali & diuur/diumpulan W (berat) adar airnya (w), volume (V) dipasang seperti gambar