Makalah mekanika tanah
FAKULTAS TEKNIK SIPIL
2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan
kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat yang diberikan kepada kita
semua sehingga penuisan makalah ini dapat kami susun sesuai dengan kemampuan
dan dapat kami selesaikan sesuai waktu yang diberikan.
Makalah ini memuat beberapa hasil
pemikiran dan penyajian atas beberapa permasalahan dalam kerangka ilmu tentang
klasifikasi tanah yang akan dijelaskan sebagai salah satu kelompok ilmu yang
pada intinya membahas dan mempelajari hasil-hasil pemikiran manusia berdasarkan
budayanya.
Inilah sekilas tentang gambaran
makalah ini. Semoga semua yang terhimpun disini dapat memperoleh tanggapan
untuk penyempurnaanya, dan semoga berguna untuk mengisi kebutuhan akan beragam.
DAFTAR
ISI
BAB I
1.
Pendahuluan.......................................................................................................
1.1 Latar Belakang.........................................................................................
1.2 Permasalahan...........................................................................................
1.3 Batasan Permasalahan............................................................................
Bab II
2. Pemadatan................................................................................................
2.1. Perinsip
Pemadatan.................................................................................
2.2. Pengujian Pemadatan
Tanah..................................................................
2.3. Faktor
Yang Mempengaruhi Hasil Pemadatan.............................................
2.4 Spesifikasi Pemadatan Tanah Di Lapangan...............................................
4.5 Alat-Alat
Pemadatan Dan Prosedur Pemadatan..........................................
Bab III
3. Metode
Penulisan.............................................................................................
Bab IV
4. Kesimpulan.......................................................................................................
BAB
I
1.1 Pendahuluan
Dalam
pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang
terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi
(terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah
melapuk (berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi
ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut.
Dalam
ilmu mekanika tanah yang disebut “tanah”
ialah semua endapan alam yang berhubungan dengan teknik sipil, kecuali batuan
tetap. Batuan tetap menjadi ilmu tersendiri yaitu mekanika batuan (rock mechanics). Endapan alam tersebut
mencakup semua bahan, dari tanah lempung (clay)
sampai berangkal (boulder).
Tanah
berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil,
disamping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan.
Jadi seorang ahli teknik sipil harus juga mempelajari sifat-sifat dasar dari
tanah, seperti asal usulnya, penyebaran ukuran butiran, kemampuan mengalirkan
air, sifat pemampatan bila dibebani (compressibility),
kekuatan geser, kapasitas daya dukung terhadap beban dan lain-lain.
Jadi
Mekanika Tanah (Soil Mechanics)
adalah cabang dari ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat fisik dari tanah dan
kelakuan massa tanah tersebut bila menerima
bermacam-macam gaya
Pada
tahun 1948 Karl Von Terzaghi seorang sarjana teknik sipil Jerman/Austria
berpendapat bahwa : Mekanika tanah adalah pengetahuan yang menerapkan kaidah
mekanika dan hidrolika untuk memecahkan persoalan-persoalan teknik sipil yang
berhubungan dengan endapan dan kumpulan butir-butir padat yang terurai/tidak
terpadu (unconsolidated) yang
dihasilkan oleh proses penghancuran (disintegration)
secara alami dan kimiawi batu-batuan. Oleh karena itu, Terzaghi disebut sebagai
Bapak mekanika tanah, karena jasanya memelopori pengembangan ilmu mekanika
tanah. Beliau lahir di Praha pada tanggal 2 Oktober 1883 dan meninggal dunia
pada tanggal 25 Oktober 1963 di Winchester, Massachusets USA.
Rekayasa
Geoteknik (geotechnical engineering),
didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan dan pelaksanaan dari bagian teknik sipil
yang menyangkut material-material alam yang terdapat pada (dan dekat dengan)
permukaan bumi. Arti secara umum rekayasa geoteknik juga mengikutsertakan
aplikasi dari prinsip-prinsip dasar mekanika tanah dan mekanika batuan dalam
masalah-masalah perancangan pondasi.
1.2 LATAR
BELAKANG
Sejarah
Perkembangan Mekanika Tanah
Pengetahuan
tentang penggunaan tanah sudah ada sejak zaman prasejarah. Manusia pada zaman
itu mulai membangun dinding-dinding rumah tempat tinggal dan jalan untuk
transportasi yang memakai tanah.
Kemudian
pada zaman primitif orang menggunakan tanah sebagai bahan untuk fondasi dan
konstruksi lainnya yang tidak dibakar. Pengetahuan tentang tanah sebagai
fondasi dan jalan diperoleh dengan cara coba-coba (trial and error).
Baru pada permulaan abab ke-17 sarjana teknik militer Perancis turut
menyumbangkan ilmunya dalam mekanika tanah secara empiris dan analitis perihal
tekanan tanah pada dinding penahan untuk perencanaan benteng-benteng/kubu-kubu
pertahanan. Pada tahun 1715 Perancis mendirikan Departemen Jalan dan Jembatan, dan pada tahun 1747 mulai membuka sekolah jalan
dan jembatan yang terkenal di seluruh dunia saat itu, (Ecole desponts et chaussees). Yang terbesar andilnya ialah Charles
Augustin Coulomb 1776 yang telah memancangkan tonggak teori tekanan tanah pada
zamannya. Selanjutnya ilmu mekanika tanah mulai berkembang dan berkembang
hingga kini.
1.3. PERMASALAHAN
a. Bagaimana cara melakukan pemadatan tanah?
a. Bagaimana cara melakukan pemadatan tanah?
b. Alat apa yang harus digunakan saat melakukan
pemadatan tanah?
1.4. BATASAN MASALAH
a.
Melakukan Pemadatan tanah harus disertai dengan pengujian tas lab
b. Dalam melakukan pemadatan tanah harus di sertai alat berats seperti baby roller dll
b. Dalam melakukan pemadatan tanah harus di sertai alat berats seperti baby roller dll
BAB
II
TINJAUAN PUSTAKA
2 PEMADATAN
Pengertian
Pemadatan
Pemadatan adalah peristiwa bertambahnya berat volume
kering oleh beban dinamis. Pertambahan berat volume kering sebagai akibat
merapatnya partikel tanah yang diikuti dengan berkurangnya volume udara pada
volume air tetap. 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).
2.1. PRINSIP PEMADATAN
Pada
pemadatan tanah tanah semula akan diberi energy mekanis yang dinamis(berulang
ulang) sehingga volume tanah berkurang yang kemudian nilai berat volume
tanahnya bertambah. Pengurangan volume tanah terjadi karena volume udara
termampatkan. Contoh yang banyak ditemui adalah roler (stum) pada
pekerjaan pemadatan tanah jalan.
Bentuk lain dari pengurangan volume tanah adalah dengan
cara konsolidasi. Cara konsolidasi yaitu memberikan energy dengan beban yang
diam dalam jangka waktu tertentu. Cara ini khusus untuk tanah-tanah kohesif.
Derajat pemadatan suatu tanah diukur dalam berat
volume kering. Pada saat pemadatan air berfungsi sebagai pelunak (softening
agent). Pada mulanya saat kadar air 0% berat volume sama dengan berat volume
kering. Jika kadar air bertambah maka berat volume akan bertambah pula, tapi
pada batas tertentu (OMC dan MDD) apabila kadar air ditambah lagi berat volume
akan menurun. Hal ini disebabkan apabila sudah padat diberi air lagi partikel
tanah akan bergerak dan rongga akan diisi air. Untuk mengetahui berat
volume kering maksimum, dilakukan uji lab proctot standar.
2.2. PENGUJIAN
PEMADATAN TANAH
•
Uji standard proctor / modified proctor
•
Metode uji kerucut pasir ( sand cone)
•
Metode uji balon karet
•
Metode nuklir
UJI PROCTOR
Proctor (1933),
telah mengamati bahwa ada hubungan yang pasti anatra kadar air dan berat volume
kering yang padat. Untuk berbagai jenis tanah pada umumnya salah satu nilai
kadar air optimum tertentu untuk mencapai berat volume kering maksimumnya
•
Proctor mendefinisikan 4 variabel pemadatan
tanah, yaitu :
–
Usaha pemadatan
–
Jenis tanah
–
Kadar air
–
Angka pori atau berat isi kering
•
Pengujian terbagi atas 2, yaitu :
-
Standar Compaction Test
-
Modified Compaction Test
Gambar Alat Uji
Proctor
Prosedur uji Standar Proctor
•
Contoh
tanah diambil sebanyak ± 15 kg, dikeringkan dan kemudian dihaluskan dengan
penumbuk kayu
•
Di
ayak dengan saringan No.4, dibagi kedalam 6 pan
•
2
buah pan ditambah air 50 dan 100 cc, 3 pan dijemur selama 30, 60 dan 90 menit;
satu pan adalah tanah asli
•
Penumbukan
tanah dalam tabung dengan 3 tahap, tahapannya yaitu :
•
Setelah
percobaan selesai, tabung+tanah ditimbang = Wm + Ws = …gram
Analisis perhitungan :
Berat isi tanah basah/ asli :
Dengan : gt = berat isi tanah basah/ asli
Ws = berat tanah basah
Wm = berat
tabung
Vs = isi tanah basah/ asli
Vm = isi tabung
Sebagian tanah dalam tabung diambil untuk dihitung
kadar airnya.
•
Berat isi kering tanah dapat dihitung :
Berat isi kering tanah dapat dihitung :
Dengan : gd = berat isi tanah kering (dry density)
w = kadar air
•
Pemadatan
proctor modifikasi hampir sama dengan standar, hanya saja tinggi jatuh palu dan
jumlah lapis tanah yang berbeda
•
Kurva
hasil percobaan pemadatan standar :
•
Pada saat derajat kejenuhan tanah S = 100% (rongga
udara/ kadar udara = 0), persamaan berat volume kering (gd) adalah:
Pada saat derajat kejenuhan tanah S = 100% (rongga
udara/ kadar udara = 0), persamaan berat volume kering (gd) adalah:
•
Berat volume kering setelah pemadatan, pada kadar air
w dengan kadar udara A, dihitung dengan persamaan :
Berat volume kering setelah pemadatan, pada kadar air
w dengan kadar udara A, dihitung dengan persamaan :
Hubungan berat volume kering tanah dengan tanpa rongga
udara dan kadar air ditunjukkan dengan gambar :
Contoh soal
:
Tabel hasil uji pemadatan standar proctor :
|
No. percobaan
|
Kadar air (%)
|
gb (kN/m3)
|
|
1
|
17,5
|
20,6
|
|
2
|
15,1
|
21
|
|
3
|
12,4
|
21,2
|
|
4
|
10,01
|
21,3
|
|
5
|
8,92
|
20,4
|
|
6
|
7,4
|
18,9
|
1.
Gambarkan
kurva hasil percobaan
2.
Tentukan
kadar air optimum dan berat volume kering maksimum
3.
Gambarkan
garis – garis kadar udara 0% dan 8%, bila Gs = 2,67
kurva hasil
pemadatan :
Uji Rasio Daya
Dukung California (CBR)
•
Digunakan
secara luas untuk evaluasi daya dukung subgrade / tanah dasar
•
Menjadi
standar oleh korps angkatan darat amerika untuk perencanaan perkerasan
(pavement) yang fleksibel
•
Selain
laboratorium,bisa dilaksanakan untuk pengujian lapangan
Jenis –
jenis CBR
1.
CBR
lapangan (field CBR)
1.
Untuk
perencanaan tebal perkerasan yang lapisan tanahnya sudah tidak dipadatan lagi
2.
Pemeriksaan
dilakukan pada musim penghujan atau kondisi terburuk
3.
Evaluasi
kepadatan yang sudah dicapai
2.
CBR
lapangan rendaman(U S CBR)
1.
Memperoleh
nilai CBR saat tanah mengalami pengembangan (swell) maksimum
2.
Pemeriksaan
dilakukan dimusim kemarau
3.
Pemeriksaan
CBR dikakukan setelah pengembangan selesai
3.
CBR
Laboratorium
Alat CBR laboratorium
•
California
Bearing Ratio merupakan suatu perbandingan antara beban percobaan (test load)
dengan beban standar (standard load) dan dinyatakan dalam persentase
•
Dinyatakan
dengan persamaan :
Dimana : PT
= beban percobaan (test load)
PS = beban standar (standard load)
•
CBR
laboratorium dapat dibedakan atas 2 macam :
1.
CBR
laboratorium rendaman (soaked laboratory CBR)
2.
CBR
laboratorium tanpa rendaman (unsoaked laboratory CBR)
•
Beban
standar yang dipakai yaitu :
|
Penetrasi plunyer(in)
|
Beban standar (lb)
|
Penetrasi plunyer(in)
|
Beban standar (kg)
|
Beban standar (kN)
|
|
0,1
|
3,0
|
2,5
|
1,370
|
13,50
|
|
0,2
|
4,5
|
5,0
|
2,055
|
20,00
|
|
0,3
|
5,7
|
7,5
|
2,630
|
25,50
|
|
0,4
|
6,9
|
10,0
|
3,180
|
31,00
|
|
0,5
|
7,8
|
12,5
|
3,600
|
35,00
|
Hasil percobaan CBR
Contoh hitungan
•
Dari
suatu percobaan CBR di laboratorium diperoleh data – data sebagai berikut :
tentukan nilai CBR?
|
Penetrasi (mm)
|
Beban plunyer (kN)
|
|
0,625
|
0,32
|
|
1,250
|
0,78
|
|
1,875
|
1,19
|
|
2,500
|
1,51
|
|
3,750
|
1,96
|
|
5,000
|
2,26
|
|
6,250
|
2,50
|
|
7,500
|
2,64
|
Diplot dalam kurva berikut :
Setelah dikoreksi diperoleh hasil – hasil sebagai
berikut :
•
Beban
pada penetrasi = 2,500 mm
•
Beban
plunyer : PT = 1,70 kN
•
Beban standar : PS = 13,50 kN
Beban standar : PS = 13,50 kN
•
Beban
pada penetrasi = 5,000 mm
•
Beban
plunyer = PT = 2,35 kN
•
Beban standar : PS = 20,00 kN
Beban standar : PS = 20,00 kN
CBR tanah = 12,59%
2.3. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI HASIL PEMADATAN
A.
Pengaruh Macam Tanah
Macam
tanah, seperti distribusi ukuran butir , bentuk butiran , berat jenis dan macam
mineral lempung yang terdapat dalam tanah sangat berpengaruh pada berat volume
maksimum dan kadar air optimumnya.
B.
Pengaruh Usaha Pemadatan
Energi pemadatan per volume satuan (E), dinyatakan dalam persamaan :
E = 
Dengan :
N
b = Jumlah pukulan
per lapisan
N I = Jumlah lapisan
W = Berat pemukul
H = Tinggi jatuh pemukul
V = Volume mould
2.4. SPESIFIKASI PEMADATAN TANAH DI LAPANGAN
Tujuan pemadatan adalah untuk memperoleh stabilitas
tanah dan memperbaiki sifat-sifat teknisnya. Oleh karena itu, sifat teknis
timbunan sangat penting di perhatikan, tidak hanya kadar air dan berat volume
keringnya.
Terdapat dua
kategori spesifikasi untuk pekerjaan tanah :
1.
Spesifikasi hasil akhir dari pemadatan
2.
Spesifikasi untuk cara pemadatan
Untuk spesifikasi hasil akhir, kepadatan relative
atau persen kepadatan tertentu dispesifikasikan (Kepadatan Relatif : adalah
nilai banding dari berat volume kering dilapangan dengan berat volume kering
maksimum dilaboratorium menurut percobaan standar, seperti Percobaan Standar
Proctor atau Modeifikasi Proctor). Dalam spesifikasi hasil akhir ( Banyak
digunakanpada proek-proyek jalan raya dan pondasi bangunan).
Perlu diingat bahwa memadatkan tanah pada sisi
basah optimum (wet side of optimum), umumnya menghasilkan kuat geser tanah hasil
pemadatan lebih rendah bila dibandingkan dengan kadar air pada sisi kering
optimum (dry side of optimum),
Sifat-sifat tanah yang lain seperti permeabilitas dan potensi kembang susut
juga dipengaruhi oleh kadar air saat pemadatan. Karena itu, selain persen
kepadatan ditentukan, rentang kadar air tanah yang akan dipadatkan sebaiknya
juga ditentukan.
Untuk spesifikasi cara pemadatan, macam dan berat
mesin pemadat, jumlah lintasan serta ketebalan setiap lapisan juga ditentukan.
Hal ini banyak dipakai untuk proyek pengerjaan tanah yang besar seperti
bendungan.
Hampir semua pemadatan di lapangan menggunakan penggilas(rollers) jenis
penggilas yang umum dipakai adalah :
a. penggilas besi berpermukaan halus (atau
penggilas bentuk drum),
b. penggilas ban-karet (angin),
c. penggilas kaki-kambing
d. penggilas getar
a.
Penggilas besi berpermukaan halus cocok untuk meratakan permukaan tanah dasar (subgrades) dan untuk
pekerjaan penggilasan akhir pada timbunan tanah pasir atau lempung. Penggilas tipe ini dapat memadatkan 100%
luasan muka tanah yang diialui rodanya dengan tekanan kontak antara tanah dan
roda sebesar antara 45 sampai 55 psi (antara 310 sampai 380 kN/m2). Penggilas tipe ini tidak cocok untuk
pekerjaan yang menginginkan tingkat pemadatan yang tinggi pada lapisan yang
tebal.
b.
Penggilas ban-karet dalam
banyak hal masih lebih baik daripada penggilas besi berpermukaan halus. Penggilas ban-karet ini pada dasarnya
merupakan sebh kereta bermuatan berat dan beroda karet yang tersusun dalam
beberapa baris. Baris-baris ban karet
ini berjarak dekat satu sama lain di mana pada setiap baris ban terdapat empat
sampai enam buah ban. Tekanan kontak di
bawah ban berkisar antara 85 sampai 100 psi. (585 sampai 690 kN/m2), dan
baris-baris ban tersebut memadatkan antara 70 sampai 80% luasan tanah yang
dilalui penggilas. Penggilas ban-karet
ini dapat digunakan pada pemadatan tanah tanah pasir dan lempung. Pemadatan dicapai dari kombinasi antara
tekanan dan "kneading action" (pemadatan dengan diremas-remas).
c.
Penggilas getar sangat
berfaedah untuk pemadatan tanah berbutir (pasir, kerikil, dan sebagainya). Alat getar dapat saja dipasang pada penggilas
besi berpermukaan halus, penggilas ban-karet, atau pada penggilas kaki-kambing
untuk menghasilkan getaran pada tanah. Pada Gambar 3 ditunjukkan dari prinsip-prinsip dari
penggilas getar. Getaran dihasilkan dari
berputarnya suatu beban yang tidak sentris.
Pelat
penggetar yang dioperasikan dengan tangan sangat efektif dalam pemadatan tanah
berbutir bila ruang gerak yang tersedia sangat terbatas. Model pelat penggetar seperti ini ada yang
dilengkapi dengan mesin yang dapat
menggetarkan beberapa pelat sekaligus.
Mesin seperti ini dapat digunakan ditempat -tempat di mana ruang
geraknya lebih leluasa tetapi tidak cukup leluasa untuk penggilas getar yang
besar.
d.
Penggilas
kaki-kambing adalah berupa silinder (drum)
yaiig mempunyai banyak kaki-kaki yang
menjulur keluar dari drum. Kaki-kaki ini
mempunyai luas proyeksi penampang sekitar 4 sampai 13 in2 (25 sampai 85 cm2 ).
Alat ini saiigat efektif untuk memadatkan tanah lempung. Tekanan kontak di ujung kaki-kaki kambing
dapat mencapai antara 200 sampai 1000 psi ( 1380 sampai 6900 kNm2 ). Pada waktu pemadatan di lapangan,
mula-mula pada awal lintasan bagian tanah yang dipadatkan ialah bagian sebelah
bawah dari "lift". Catatan:
suatu timbunan tanah tidak langsung setinggi timbunan tersebut, tetapi
dihamparkan selapis demi selapis dan setiap lapisan itu dipadatkan dengan
baik. Setiap lapisan disebut
"lift".) Pada lintasan-lintasan berikutnya barulah tanah di bagian
tengah dan atas dari lift ikut terpadatkan.
Hal-hal lain yang perlu
diperhatikan dalam mendapatkan berat volume pemadatan yang diinginkan di
lapangan, yaitu :. tebal
"lift" (satu lapisan tanah yang dipadatkan), intensitas tekanan yang
dihasilkan oleh alat pemadat, dan besar luasan muka tanah dimana tekanan itu
bekerja.
Sebabnya ialah bahwa tekanan yang diberikan pada permukaan tanah akan
berkurang menurut kedalamanannya, jadi tingkat pemadatan tanah juga berkurang
menurut kedalamannya. Selama pemadatan,
berat volume kering dari tanah juga berubah menurut banyaknya jumlah lintasan
tanah terhadap jumlah lintasan penggilas.
Gambar 5a menunjukkan kurva kepadatan tanah terhadap jumlah lintasan
penggilas pada tanah lempung berlanau.
Berat volume kering dari tanah pada kadar air tertentu akan meningkat
(dengan makin bertambahnya jumlah lintasan penggilas) sampai pada kira –kira
suatu titik tertentu. Setelah itu,
kepadatan tanah akan menjadi konstan.
Umumnya, kira-kira 10 sampai 15 lintasan sudah akan menghasilkan berat
volume kering maksimum yang secara ekonomis dapat dicapai.
2.5. ALAT-ALAT
PEMADATAN DAN PROSEDUR PEMADATAN
Alat-alat pemadat
Macam alat penggilas (pemadat) yang akan dipakai
bergantung pada tipe tanah yang akan dipadatkan. Penggilas roda halus atau roda
drum (smooth wheel,smooth drum ruller)
dapat memadatkan tanah 100 % di bawah rodanya. Penggilas PENEUMATIK,
atau penggilas roda karet (pneumatic tire
roller) dapat menggilas 80% dari total area.Saat ini yang paling banyak
dipakai adalah penggilas kaki kambing (sheeps
foot roller ).
Steel
Wheel and a Pneumatic Tire Roller Working Side-by-Side.
Used
pneumatic tyre roller Sakai TS150
BAB
III
3. METODE PENULISAN
Metode makalah ini adalah
sebagai berikut :
1. Metode studi pustaka
Dengan metode ini kami merncari segala informasi memgenai materi
dan perubahan setra aplikasinya
dalam buku.
2. Browsing internet
Dengan metode ini kami merncari
segala informasi memgenai pemadatan tanah serta aplikasinya melalui internet.
BAB
IV
4. KESIMPULAN
Pada
pemadatan timbunan tanah banyak struktur teknik lainnya, tanah yang lepas
haruslah dipadatkan untuk meningkatkan berat volumenya. Pemadatan tersebut
berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah, sehingga dengan demikian
meningkatkan daya dukung pondasi diatasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi
besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan meningkatkan kemampatan
lereng timbunan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar