praktikum mekanika tanah
BAB 1
PEMERIKSAAN KEKUATAN TANAH DENGAN SONDIR
1.1 Referensi
Das, Braja M. Mekanika Tanah Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2 : Bab 13 hal 229 - 230. Erlangga. 1985.
1.2 Dasar Teori
Cone Penetration Test (CPT) atau lebih sering disebut sondir adalah salah satu survey lapangan yang berguna untuk memperkirakan letak lapisan tanah keras. Tes ini baik dilakukan pada lapisan tanah lempung. Dari tes ini didapatkan nilai perlawanan penetrasi konus. Perlawanan penetrasi konus adalah perlawanan tanah terhadap ujung konus yang dinyatakan dalam gaya per satuan luas. Sedangkan hambatan lekat adalah perlawanan geser tanah terhadap selubung bikonus dalam gaya per satuan panjang. Nilai perlawanan penetrasi konus dan hambatan lekat dapat diketahui dari bacaan pada manometer
Komponen utama sondir adalah konus yang dimasukkan kedalam tanah dengan cara ditekan. Tekanan pada ujung konus pada saat konus bergerak kebawah karena ditekan, dibaca pada manometer setiap kedalaman 20 cm. Tekanan dari atas pada konus disalurkan melalui batang baja yang berada didalam pipa sondir (yang dapat bergerak bebas, tidak tertahan pipa sondir). Demikian juga tekanan yang diderita konus saat ditekan kedalam tanah, diteruskan melalui batang baja didalam pipa sondir tersebut ke atas, ke manometer.
1.3 Tujuan Percobaan
1. Mengetahui perlawanan penetrasi konus. 2. Mengetahui hambatan lekat tanah.
(2)
1.4 Alat Percobaan
1. Alat sondir manual.
2. Seperangkat pipa sondir lengkap. 3. Konus dan Bikonus.
4. Manometer. 5. Angker 2 buah.
6. Kunci-kunci pipa, alat-alat pembersih, oli, minyak hidrolik, dll.
1.5 Dokumentasi Praktikum
(3)
1.6 Prosedur Percobaan
(4)
1.7 Data Pengamatan dan Pengolahan
Pada percobaan sondir ini, rumus yang digunakan adalah:
Local Friction
Penurunan rumus :
0.1F 100 F 10 q friction local cm 100 bikonus Luas F 10 C 10 F C 10 Friksi P F C 10 : 2 Bacaan P C 10 : 1 Bacaan 10 p cm 10 konus ujung Luas , A P s 2 2 F Fqs 0.1
100 10
(1.1)
Dimana:
qs : Localfriction (kg/cm2).
C : Cone Resistance, pembacaan pertama (kg/cm2).
(C+F) : Total Resistance, pembacaan kedua (kg/cm2).
Friction ( Hambatan Lekat )
Karena yang diamati setiap kedalaman 20 cm, maka
F F F qsHL 0.1 202 20
(5)
Friction = 20 qs (1.2)
Friction Ratio
C q
fr s x 100% (1.3)
Dimana: fr : Friction Ratio (%).
qs : Local friction (kg/cm2).
C : Cone Resistance (kg/cm2).
PERHITUNGAN DATA SONDIR
Depth C C+F F Local Friction ΣTotal Jenis Tanah Friction
(qs)
Friction (HL)
Ratio (fr) (%) Friction
A B C C-B (C-B)*0.1 (C-B)*2 [(C-B)*0.1/B]*100 Σ(C-B)*2
0,00 0 0 0 0,00 0,00 0,00
0,20 40 50 10 1,00 20,00 2,5 20,00 Silty sands 0,40 23 32 9 0,90 18,00 3,9 38,00 Silts 0,60 7 14 7 0,70 14,00 10,0 52,00 Clays 0,80 8 16 8 0,80 16,00 10,0 68,00 Clays 1,00 23 27 4 0,40 8,00 1,7 76,00 Silty sands 1,20 10 22 12 1,20 24,00 12,0 100,00 clays 1,40 10 19 9 0,90 18,00 9,0 118,00 Clays 1,60 13 23 10 1,00 20,00 7,7 138,00 Clays 1,80 11 22 11 1,10 22,00 10,0 160,00 Clays 2,00 11 19 8 0,80 16,00 7,3 176,00 Clays 2,20 11 25 14 1,40 28,00 12,7 204,00 Clays 2,40 10 23 13 1,30 26,00 13,0 230,00 Clays 2,60 15 27 12 1,20 24,00 8,0 254,00 Clays 2,80 16 38 22 2,20 44,00 13,8 298,00 Clays 3,00 12 35 23 2,30 46,00 19,2 344,00 Clays 3,20 9 37 28 2,80 56,00 31,1 400,00 Clays
(6)
3,40 36 49 13 1,30 26,00 3,6 426,00 Silts 3,60 19 40 21 2,10 42,00 11,1 468,00 Clays 3,80 17 49 32 3,20 64,00 18,8 532,00 Clays 4,00 20 50 30 3,00 60,00 15,0 592,00 Clays 4,20 22 53 31 3,10 62,00 14,1 654,00 Clays 4,40 20 48 28 2,80 56,00 14,0 710,00 clays 4,60 29 77 48 4,80 96,00 16,6 806,00 Clays 4,80 54 80 26 2,60 52,00 4,8 858,00 Silty clays 5,00 18 55 37 3,70 74,00 20,6 932,00 Clays 5,20 8 47 39 3,90 78,00 48,8 1010,00 Clays 5,40 6 34 28 2,80 56,00 46,7 1066,00 Clays 5,60 19 40 21 2,10 42,00 11,1 1108,00 Clays 5,80 20 49 29 2,90 58,00 14,5 1166,00 Clays 6,00 16 56 40 4,00 80,00 25,0 1246,00 Clays 6,20 20 60 40 4,00 80,00 20,0 1326,00 Clays 6,40 25 62 37 3,70 74,00 14,8 1400,00 Clays 6,60 38 76 38 3,80 76,00 10,0 1476,00 Clays 6,80 36 72 36 3,60 72,00 10,0 1548,00 Clays 7,00 32 79 47 4,70 94,00 14,7 1642,00 Clays 7,20 22 75 53 5,30 106,00 24,1 1748,00 Clays 7,40 22 57 35 3,50 70,00 15,9 1818,00 Clays 7,60 15 60 45 4,50 90,00 30,0 1908,00 Clays 7,80 37 80 43 4,30 86,00 11,6 1994,00 Clays 8,00 120 170 50 5,00 100,00 4,2 2094,00 Silts 8,20 >150 170
Tabel 1.1 Data Pengamatan dan Perhitungan Data
Contoh Perhitungan :
Kedalaman = 0.4 m C = 23
C+F = 32
F =(C+F) - C= 32-23 = 9
Local Friction (qs) = 10 F / 100 = 0.1F = 0.9
Friction (HL) =0.1F x 20 = 2F =18
Friction Ratio (Fr) = (qs / C) x 100% = (0.9/23)x100% = 3.9%
(7)
Grafik 1.1 Jumlah Hambatan Lekat Vs Kedalaman Tanah
Grafik 1.2 Perlawanan Penetrasi Konus Vs Kedalaman Tanah
Grafik Jumlah Hambatan Lekat Vs Kedalaman Tanah
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400
Jumlah Hambatan Lekat
K e d a la m a n T a n a h
Grafik Perlawanan Penetrasi Konus Vs Kedalaman Tanah
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
0 20 40 60 80 100 120 140
Perlawanan Penetrasi Konus
K e d a la m a n Ta n a h
(8)
Gambar 1.3 Friction Ratio Vs C
1.8 Analisis Percobaan
Nilai perlawanan penetrasi konus semakin besar menunjukkan bahwa tanah semakin keras. Hal tersebut dapat dilihat dari grafik perlawanan penetrasi konus terhadap kedalaman tanah. Dari data hasil percobaan sondir, nilai perlawanan penetrasi konus sangat bervariatif. Pada kedalaman 0 – 1,0 m tanah cenderung semakin keras, sedangkan dari kedalaman 1,0 – 2,4 m tanah cenderung lunak. Pada kedalaman 2,4 – 8,0 m nilai penetrasi konus cenderung naik. Pada kedalaman 4,8 m didapat nilai yang sangat tinggi ( Hal ini diperkirakan karena adanya batu atau tanah keras ), dan pada kedalaman 5,2 - 5,4 m terdapat lapisan yang lunak.
Secara umum perubahan nilai hambatan lekat kumulatif terhadap kedalaman adalah konstan. Hal ini terlihat dari grafik jumlah hambatan lekat terhadap kedalaman tanah yang mendekati garis lurus
(9)
Jenis tanah didapat dari grafik yang ditentukan dari hasil perbandingan coneresistance (C) dengan friction ratio (Fr).
Pengukuran hanya dilakukan sampai kedalaman 8.20 m karena pada
kedalaman tersebut nilai tahanan ujung lebih besar dari 150 kg/cm2. Ini berarti lapisan tanah keras sudah dicapai\
1.9 Kesimpulan
Secara umum, jenis tanah pada lokasi tes sondir tersebut adalah lempung (clay). Pada kedalaman 0 – 1,0 m lapisan tanahnya merupakan tanah lanau, sedangkan pada kedalaman 1,0 – 8,0 m lapisan tanahnya merupakan tanah lempung.
Dari nilai perlawanan penetrasi konus, tanah yang berada di lapisan permukaan dengan kedalaman 0 – 0,4 m menunjukkan nilai perlawanan penetrasi konus yang besar. Oleh karena itu, secara konseptual lapisan tanah tersebut merupakan tanah hasil pemadatan.
(10)
BAB II HAND BORING 2.1 Referensi
- Laboratorium Mekanika Tanah. Buku Panduan Praktikum Mekanika
Tanah. ITB. 2005.
2.2 Dasar Teori
Pemboran tanah adalah pekerjaan paling umum dan paling akurat dalam survey geoteknik lapangan. Pemboran tanah yang dimaksud adalah pembuatan lubang kedalam tanah dengan menggunakan alat bor manual maupun alat bor mesin, untuk tujuan berikut :
Mengidentifikasi jenis tanah sepanjang kedalaman lubang bor, yang dilakukan terhadap contoh tanah terganggu yang diambil dari mata bor atau core barrel,
Untuk memasukkan alat tabung pengambil contoh tanah asli di kedalaman yang dikehendaki, untuk mengambil contoh tanah asli,
Untuk memasukkan alat uji penetrasi baku (Standart Penetration Test, STP) di kedalaman yang dikehendaki,
Untuk memasukkan alat-alat uji lainnya di kedalaman yang dikehendaki.
Pemboran pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan alat bor tangan. Prinsip percobaan ini adalah untuk memperoleh sampel pada suatu kedalaman tertentu guna diteliti lebih lanjut pada percobaan di laboratorium. Pemboran dilakukan untuk mendapatkan gambaran visual setiap kelipatan kedalaman 20 cm.
2.3 Tujuan Percobaan
Untuk mengetahui keadaan lapisan tanah di bawah yang akan menjadi pondasi.
(11)
Menetapkan kedalaman untuk pengambilan contoh tanah asli atau tidak asli.
Mengumpulkan data/informasi untuk menggambarkan profil tanah
2.4 Alat Percobaan
a. Bor tangan
Helical augers (bor spiral) alat bor kecil dengan diameter
minimum 1 ½”
Post hole auger ( Iwan type, tanpa casing )
Drive hand
Stick apparatus
b. Casing (jika diperlukan), terdiri dari pipa baja dengan diameter yang lebih besar dari mata bor yang dipakai
c. Perlengkapan :
Label-label
Formulir profil bor
Kantong sampel
(12)
2.5 Dokumentasi Praktikum
Gambar 2.2 Alat Bor Tangan
2.6 Prosedur Percobaan
Tentukan titik yang akan dibor, diusahakan dekat dengan titik sondir Bersihkan boring site dari rumput, akar dan sebagainya
Drad-drad pada stang bor harus bersih dari kotoran
Buat lubang dengan memutar mata bor sampai kedalaman yang diperlukan cabut mata bor
keluarkan tanah untuk dideskripsikan dan diklasifikasikan secara visual Ulangi pemboran sampai kedalaman maksimum yang dikehendaki
(13)
Casing digunakan pada tanah-tanah yang tidak stabil, dimana lubang bor tak dapat terbuka, atau jika pemboran dilakukan di bawah permukaan air. Diameter casing harus lebih besar daripada diameter luar mata bor yang digunakan. Casing dimasukkan pada kedalaman tertentu, dengan tidak melebihi kedalaman sampel yang diambil.
2.7 Data dan Pengolahan
BORING LOG
Depth (m)
Thickness
(m) Log Warna Deskripsi
0,2 0,2
coklat muda, ada material seperti batu bata,semen
& kerikil lempung berpasir
0,4 0,2 coklat, mengandung sedikit kerikil lempung berpasir
0,6 0,2
coklat tua, sebagian tanah ada yang berwarna
hijau lanau
0,8 0,2
coklat tua pekat, mengandung batu-batuan lanau
1 0,2 coklat tua pekat, mengandung batu-batuan lanau
2.8 Analisis Percobaan
Semakin dalam pengeboran, warna tanahnya semakin pekat.
o Kedalaman 0.2 m, tanah berwarna coklat muda, o Kedalaman 0.4 m, tanah berwarna coklat, o Kedalaman 0.6 m, tanah berwarna coklat tua, o Kedalaman 0.8 m, tanah berwarna coklat tua pekat, o Kedalaman 1 m, tanah berwarna coklat tua pekat.
(14)
Berdasarkan penilaian visual, secara umum jenis tanah yang diamati adalah lanau. Hal ini didasarkan pada butir-butirnya yang tidak tampak oleh mata telanjang dan permukaannya agak kasar, dan ketika sampel tanah dipilin di tangan patah-patah. Selain itu sampel tanah juga terasa agak lunak dan terdapat beberapa dari sampel tanah yang berwarna hijau kebiruan.
Adanya kandungan material batu bata, semen, dan kerikil pada tanah kedalaman 0.2 - 0.4 m dapat disebabkan karena tanah pada kedalaman tersebut merupakan tanah timbunan.
2.9 Kesimpulan
Jenis lapisan tanah pada kedalaman 0.2 – 0.4 m adalah tanah lempung berpasir dan pada kedalaman 0.6 – 10 m adalah lanau.
(15)
BAB III
BERAT VOLUME TANAH
3.1 Referensi
Das, Braja M. Mekanika Tanah I. Bab Komposisi Tanah : Hubungan Antara Berat Volume, Angka Pori, Kadar Air dan Berat Spesifik.
3.2 Dasar Teori
Prinsip percobaan yang utama adalah menghitung harga berat volume dari suatu sampel tanah yang telah diukur beratnya untuk volume tertentu. Sample tanah yang akan diuji harus yang undisturbed, karena yang akan dicari berat volume tanah keadaan asli.
Yang dimaksud dengan berat volume adalah perbandingan antara berat tanah seluruhnya dengan volume tanah seluruhnya.
= W/V dimana :
= berat volume W = berat tanah V = volume tanah
Selain itu dapat dicari berat kering tanah (setelah dioven), yaitu didapat dari penurunan rumus berat volume.
= W/V
W = Wsolid + Wwater = (Wsolid + Wwater) / V
= Wsolid 1 + (Wwater/Wsolid)/V = Wwater/Wsolid
= Wsolid (1+)/V ………..(1)
Definisi dari berat kering
(16)
(2) disubtitusikan ke (1) = d (1+)
Jadi d = / (1 +)
3.3 Tujuan Percobaan
Untuk menentukan density tanah di lapangan dengan cara berat silinder untuk tanah yang relatif undisturbed dengan cara menusukkan silinder baja tipis ke dalam tanah melalui driving head khusus.
3.4 Alat Percobaan
a. Dua buah silinder (ring), diameter + 2 - 5 1/2 inchi (50 mm - 140 mm)
b. Ada 2 type silinder (ring)
tanpa draat dengan draat
Silinder yang memakai draat digunakan untuk kedalaman yang lebih dari satu meter. Silinder-silinder tersebut diberi nomor yang berbeda dan dengan cepat dapat diketahui sebelum ditimbang.
c. Drive Head
Untuk kedalaman kurang dari 1 meter, digunakan sliting weight untuk menusukkan silinder kedalam tanah.
Dan kedalaman lebih dari satu meter digunakan hammer dengan extention drive rod untuk menusukkan silinder kedalam tanah.
d. Straigtedge atau pisau
Terbuat dari baja dengan satu sisi yang tajam untuk memotong ujung sample pada permukaan silinder.
e. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr.
f. Alat pengering (drying oven)
g. Shovel
Seperti sekop, untuk menggali silinder keluar setelah ditusukkan pada kedalaman yang dangkal.
(17)
Angker
Tipe Iwan atau tipe Auger lainnya untuk membuat lubang sampai kedalaman yang akan ditusuk dengan silinder.
h. Alat Lain-Lain
Seperti sikat, katrol untuk hammer, kaleng dengan tutupnya untuk test kadar-air, dan sebuah sendok besar.
3.5 Dokumentasi Praktikum
(a) (b)
Gambar 3.1 Alat praktikum (a) Neraca (b) Straightedge
(18)
3.6 Prosedur Percobaan
Timbang dan Ukur Volume Cylinder
Untuk Kedalaman Tes Kurang Dari 1 meter
Untuk Kedalaman Tes Lebih Dari 1 meter
Buat lubang bor, Bersihkan dasar lubang
bor dari material yang jatuh dari mata bor
Sambung cylinder dengan
drive head, masukkan
cylinder pada lubang bor lalu tumbukkan hammer
pada cylinder melalui
drive head
Sampel diputus dengan menggerak rod dan
cylinder (±2 putaran). Cabut cylinder dari lubang, cabut drive head. Bersihkan permukaan
yang akan dites. Buat lubang bor, material yang jatuh ke dasar dibersihkan. Ukur
kedalamannya.
Pasang cylinder lalu drive headnya. cylinder ditekan
dengan menginjak drop hammer hingga ujung atas cylinder melampaui
muka tanah ½ inch
Buka drive head, gali
cylinder dengan sekop. Sebelum cylinder dicabut,
potong tanah beberapa inch di bawah uung
cylinder
Bersihkan yang melekat pada cylinder, tanah dipotong pada ujung-ujung cylinder dengan
straightedge
Timbang sample+cylinder, keluarkan dari cylinder
ambil ±100gr untuk tes kadar air.
(19)
3.7 Data Dan Pengolahan
Tabel 3.1 Data percobaan berat volume tanah Contoh perhitungan :
Wtanah = (Wtanah + Wring) – Wring
= 87.75– 34.95 = 52.8 gram.
m
=
ring ah
V Wtan
=
3 52.8
1.70 / 31.13 g cm
d
= wm 1
= 1.696
1 0.4622 = 1.160 g/cm
3
Kadar Air, w (%) 46.22 %
No. Cawan AA BB
Wtanah + Wring (gr) 87.75 86.86
Wring 34.95 33.85
Wtanah 52.8 53.01
Vtanah = Vring 31.13 30.45
m
(gr/cm3) 1.70 1.74
m
rata-rata (gr/cm3) 1.72
d
(20)
3.8 Analisis
Berat volume contoh tanah dari percobaan ini adalah 1.18 gr/cm3 untuk tanah
kering dan 1.72 gr/cm3 untuk kondisi tanah basah.
Tanah sampel ini adalah jenis soft clay (lempung lembek).
Type Tanah Berat Volume Kering (gr/cm3)
Pasir dan kerikil
Lumpur dan lempung
Gambut
Lempung dan lumpur organik
1.5 – 2.3 06 - 1.8
0.1 – 0.3 0.5 – 1.5
Tabel 3.2 Tabel Referensi Hansbo
Menurut Tabel Berat Volume untuk tanah ini (clay) yaitu
d
=0.5 – 1. 5 g/cm3. Sedangkan hasil yang didapat yaitud
= 1.18 g/cm3. Jadi sesuai dengan range.3.9 Kesimpulan
Berat volume contoh tanah dari percobaan ini adalah
1.18 gr/cm3 untuk tanah kering,
(21)
BAB IV WATER CONTENT 4.1 Referensi
Braja M. Das. Principles of Geo technical Engineering. Fifth Edition. Bab 3
4.2 Dasar Teori
Suatu tanah pada umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu tanah, air, dan udara. Istilah–istilah yang umum dipakai untuk hubungan berat adalah kadar air(moisture content) dan berat volume (unit weight). Definisi dari istilah – istilah tersebut adalah sebagai berikut :
Kadar air didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air yang terkandung alam tanah dengan berat tanah tersebut, yaitu berat tanah kering.
% 100
Ws Ww w
dimana : Ww = berat air (weight of water) Ws = berat butir (weight of soil)
Kadar air dari tanah selalu dinyatakan dalam persen, dalam keadaan aslinya, besarnya kadar air pada umumnya antara 15 % sampai 100%.
4.3 Tujuan Percobaan
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan kadar air dari contoh tanah (sampel tanah biasanya diperoleh dengan pekerjaan hand boring atau NSPT).
4.4 Alat Percobaan
(22)
b. Cawan kedap udara dan tidak berkarat, dengan ukuran yang cukup. Cawan dapat dibuat dari gelas atau logam, misalnya aluminium.
c. Desikator d. Neraca :
i. Neraca dengan ketelitian 0.01 gram. ii. Neraca dengan ketelitian 0.1 gram. iii. Neraca dengan ketelitian 1.00 gram.
4.5 Dokumentasi Percobaan
(a) (b)
Gambar 4.1 Alat praktikum. (a) Oven (b) Neraca
(23)
4.7 DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
No. Cawan I II
Wwet + Cawan (W1), (gr) 30.25 30.54
Wdry + Cawan (W2), (gr) 22.64 22.33
Wwater (W3=W1-W2), (gr) 7.61 8.21
Wcawan (W4), (gr) 5.7 5.05
Wdry soil (W5=W2-W4), (gr) 16.94 17.28 Water Content (W3/W5), (%) 44.92 47.51
Average % 46.22
Tabel 4.1 Data Percobaan Kadar Air
Contoh perhitungan : Benda uji ditempatkan dalam cawan yang bersih,
kering dan diketahui beratnya.
Cawan dan isinya kemudian ditimbang dan berat dicatat.
cawan ditempatkan di oven atau pengering
lainnya paling sedikit
4 jam Cawan
ditutup kemudian didinginkan
di dalam desikator.
Setelah dingin ditimbang dan
beratnya dicatat.
(24)
% 100 3 2
2
1
W W
W W W
I 30.25 22.64 100% 44.92%
22.64 7.61
W
II 30.54 22.33 100% 47.51%
22.33 8.21
W
44.92% 47.51%
46.22% 2
Average
4.8 Analisis Percobaan
Kadar air di dalam sampel tanah percobaan bernilai 46.22 %, nilai ini menggambarkan rasio antara massa air dan massa solid (tanah).
Dalam menentukan kadar air percobaan harus dilakukan dengan cara yang teliti. Percobaan ini sangat peka dengan kelembaban ruang laboratorium. Karena banyaknya sampel di dalam oven memungkinkan terjadinya pengurangan massa tanah akibat terjatuh atau tercampur dengan sample lain. Hal ini juga mempengaruhi ketepatan hasil.
Kadar air dapat digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya untuk menentukan berat volume.
4.9 Kesimpulan
a. Kadar air sample tanah I adalah 44.92 %. b. Kadar air sample tanah II adalah 47.51 %. c. Kadar air rata-rata adalah 46.22 %
(25)
BAB V
PEMERIKSAAN BERAT JENIS TANAH 5.1 REFERENSI
a. M Das, Braja.1993. Mekanika Tanah Jilid I. Jakarta: Erlangga. Bab 1 Tanah dan batuan, Hal 15 -17.
5.2 DASAR TEORI
Berat jenis tanah sering juga disebut specific gravity, dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara berat isi butir tanah dengan berat isi air. Nilai daripada berat isi butir tanah adalah perbandingan antara berat butir tanah dengan volumenya. Sedangkan berat isi air adalah perbandingan antara berat air dengan volume airnya, biasanya mendekati nilai 1 g/cm3. Jika terdapat keadaan dimana volume butiran tanah sama dengan volume air, maka dengan demikian berat jenis tanah dapat diambil sebagai perbandingan, diukur pada suhu tertentu, antara berat butir tanah dengan berat air suling.
Berat spesifik suatu massa tanah (Gs) dapat dihitung dengan rumus berikut :
)
W
-(W
-)
W
-(W
)
W
-(W
=
Gs
2 3 1 4 1 2dimana : Gs = Berat Jenis w1 = Berat piknometer
w2 = Berat piknometer + bahan kering w3 = Berat piknometer + bahan kering + air w4 = Berat piknometer + air
5.3 TUJUAN PERCOBAAN
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan berat jenis tanah yang mempunyai butiran lewat saringan no.4 dengan piknometer.
(26)
5.4 ALAT PERCOBAAN
a. Piknometer dengan kapasitas minimum 100 ml atau botol ukur dengan kapasitas minimum 50 ml.
b. Desikator.
c. Oven yang dilengkapi dengan pengatur suhu untuk memanasi sampai (110±5)C.
d. Neraca dengan ketelitian 0,01 gram.
e. Termometer ukuran 0o-5o C dengan ketelitian pembacaan 1o C. f. Saringan No.4, No.10, No.40 dan penadahnya.
g. Botol berisi air suling. h. Bak perendam.
i. Pompa hampa udara (vaccum, 1-11/2 PK) atau tungku listrik (Cookplat).
Gambar5-1 Alat percobaan berat jenis tanah Keterangan Gambar
1. Piknometer 3. Hot plate
2. Cawan perendam
(27)
(a) (b)
Gambar 5.2 Alat praktikum (a) Piknometer (b) Cawan dan Penumbuk
(28)
masukkan benda uji ke dalam picnometer dan timbang bersama tutupnya dengan ketelitian 0,01
gram (W2)
tambahkan air suling sampai picnometer terisi 2/3
tinggi picnometer.
didihkan picnometer selama minimal 10 menit, & miringkan botol sekali-sekali untuk mempercepat
pengeluaran udara tersekap
Isilah picnometer dengan air suling & biarkan agar suhu konstan di dalam bejana air atau dalam kamar
(24 jam)
tambahkan air suling seperlunya sampai tanda batas atau sampai penuh
Tutuplah picnometer, keringkan bagian luarnya dan timbang (W3)
Benda uji ditumbuk sampai halus
Gambar5-3 Flowchart prosedur percobaan berat jenis
5.7 DATA DAN PENGOLAHAN
1 Piknometer No. 4
2 Temperatur 26o c
3 Berat Piknometer + sample (W2) 32.99
4 Berat Piknometer (W1) 24.83
5 Berat bahan kering 8.16
6 Berat piknometer + air (W4) 73.9
7 Berat piknometer + air (koreksi) (WK) 73.88
8 Berat total 82.04
9 Berat piknometer + air + bahan kering (W3) 79
10 Volume bahan kering 3.04
11 Berat Jenis 2.68421
(29)
W1 = 24.83gram W3 = 79 gram
W2 = 32.99 gram W4 = 73.9gram
WK = W4 x 0.9997 = 73.88 gram
) W -(W -) W -(W ) W -(W = Gs 2 3 1 K 1 2
Gs =
) 99 . 32 79 ( ) 83 . 24 88 . 73 ( ) 83 . 24 99 . 32 (
Gs =
04 . 3 16 . 8 = 2.68421 Kalibrasi piknometer:
a. Piknometer dibersihkan, dikeringkan, ditimbang dan beratnya dicatat (W1). Piknometer diisi air suling dan dimasukkan ke dalam bejana air
pada suhu 25ºC, sesudah itu isi botol (piknometer) mencapai suhu 25ºC tutupnya dipasang. Bagian luar piknometer beserta isinya ditimbang(W25).
b. Dari nilai W25 yang ditentukan pada temperatur 25ºC disusun tabel harga
W4 untuk suatu urutan suhu kira-kira 18ºC sampai 31ºC. Jika
temperature tidak sama dengan 25ºC maka harga W4 dihitung :
W4 = W25 x K
W4 = Berat piknometer dan air yang telah dikoreksi
W25 = Berat piknometer dan air pada suhu 25ºC
K = Faktor Koreksi
c. Faktor Koreksi sebagai berikut:
Temperatur 18 19 20 21 22 23 24 Koreksi 1.0016 1.0014 1.0012 1.001 1.0007 1.0005 1.0003
Temperatur 25 26 27 28 29 30 31 Koreksi 1 0.9997 0.9995 0.9992 0.9989 0.9986 0.9983
Tabel 5-2 Faktor Koreksi Terhadap Temperatur
Nilai berat jenis atau specific gravity dari sampel tanah yang diuji adalah GS =
(30)
5.8 ANALISIS PERCOBAAN
Harga berat jenis tanah yang didapat dari percobaan ini adalah, Gs = 2.684 gr/cm3.
Sumber kesalahan yang mungkin mempengaruhi hasil percobaan kemungkinan adalah :
· Campuran air dengan tanah yang tidak merata
· Adanya kandungan udara dalam larutan yang menyebabkan volume bertambah
5.9 KESIMPULAN
Berat jenis merupakan besaran yang membandingkan berat butiran tanah terhadap volume yang ditempatinya.Nilai berat jenis atau specific gravity dari sampel tanah yang diuji adalah GS = 2,684 gr/cm3, dengan kemungkinan tanah
tesebut tersebut masuk golongan lanau atau lempung, karena tanah lanau atau lempung mempunyai berat jenis berkisar antara 2,6 – 2,9.
(31)
BAB VI
PLASTIS LIMIT DAN LIQUID LIMIT
6.1 LIQUID LIMIT 6.1.1 REFERENSI
a. Craig, RF. Mekanika Tanah. BAB I Klasifikasi Dasar Tanah : Plastisitas Tanah Berbutir Halus.
b. Das, Braja M. Mekanika Tanah I. BAB II Komposisi Tanah : Konsistensi Tanah, Hal 43-47.
6.1.2 DASAR TEORI
Tanah memiliki beberapa keadaan tertentu, yaitu dari keadaan cair sampai beku, seperti yang digambarkan dalam diagram sebagai berikut:
Keadaan PADAT
Keadaan SEMIPLATIS
Keadaan PLASTIS
Keadaan CAIR
Batas Susut Batas Plastis Batas Cair
Gambar 6-1. Keadaan Tanah
Keadaan yang paling penting adalah batas cair dan batas plastis yang disebut sebagai batas-batas Atterberg. Batas cair didefinisikan sebagai nilai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan plastis. Atau dapat dikatakan batas cair adalah batas suatu tanah berubah dari keadaan cair menjadi keadaan plastis.
Penentuan Batas Atterberg dilakukan secara rutin untuk sebagian besar penyelidikan tanah yang berbutir halus.
Cara penentuan batas cair dilakukan dengan memakai alat, yang dalam pelaksanaannya dilakukan dengan kadar air yang berbeda dan banyaknya air dihitung tiap ketukan.
Penentuan kadar air: WW = Wwet - Wdry
(32)
WD = Wdry - Wcon W% = Ww / WD x 100% dengan:
Ww = berat air.
Wwet = berat sampel tare basah. Wdry = berat sampel tare kering. Wcon = berat container.
Wd = berat tanah kering. W% = kadar air, %
Batas cair adalah kadar air tanah pada 25 ketukan.
Parameter-parameter tanah yang berhubungan dengan percobaan ini adalah: a. Plasticity Index ( PI )
Adalah selisih harga liquid limit LL dengan plastic limit PL. b. Flow Index ( If )
Adalah kemiringan dari kurva kadar air terhadap jumlah ketukan. c. Toughness Index ( It )
Adalah perbandingan antara plasticity dengan flow index. d. Liquidity Index ( L )
L = (W - PL)/LL
Rumus empiris untuk mencari batas cair atau liquid limit adalah:
W1 =Wn x (N/25)0,121 dengan:
W1 = liquid limit
Wn = kadar air pada ketukan ke N. N = jumlah ketukan.
6.1.3 TUJUAN PERCOBAAN
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukanbatas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit), serta indeks plastisitas (plasticity index) yang dimiliki oleh suatu tanah.
(33)
6.1.4 ALAT PERCOBAAN
a. Alat batas cair standard. b. 4 buah container.
c. Timbangan atau neraca dengan ketelitian 0,01 gram.
d. Oven yang dilengkapi dengan pengukur suhu untuk memanasi sampai dengan suhu (110 15) C.
e. Air suling.
f. Spatula dengan panjang 12,5 cm. g. Pelat kaca 45 cm × 45 cm × 0,9 cm. h. Sendok dempul.
i. Alat pembuat alur.
Gambar 6-2. Alat Percobaan Batas Cair Keterangan gambar:
1. Mangkok
2. Pen penggantung mangkok 3. Baut penjepit
4. Baut pengatur tinggi jatuh
5. Tuas pemutar 6. Alas
7. Alat pembuat alur ASTM
8. Alat pembuat alur Cassagrande
(34)
KELOMPOK 20 VI - 4
(a). (b).
(c).
Gambar 6-3. (a). Alat Batas Cair Standar
(b).Pembuatan Sample Uji Batas Cair (c). Alat Pembuat Alur (Grooving Tool)
(35)
KELOMPOK 20 VI - 5 6.1.6 PROSEDUR PERCOBAAN
Di atas kaca, aduk 100 gram benda uji dengan menambah air suling sedikit demi sedikit sampai
homogen.
Setelah merata, ambil sebagian benda uji dan letakkan di atas mangkok alat
batas cair, ratakan permukaannya sejajar dengan dasar alat, bagian
paling tebal harus ± 1 cm.
Buat alur dengan membagi dua benda uji di mangkok dengan alat pembuat alur, tegak lurus permukaan mangkok.
Putar mangkok hingga naik/jatuh dengan kecepatan 2 putaran per detik.
Pemutaran dilakukan hingga dasar alur benda uji bersinggungan sepanjang 1.25 cm dan catat jumlah
ketukannya ketika bersinggungan.
Ulangi langkah di atas hingga diperoleh jumlah ketukan yang sama guna mengetahui apakah pengadukan
sudah merata kadar airnya. Jika sudah sama maka ambil benda ujinya
lalu masukkan ke cawan dan periksa kadar airnya.
Kembalikan benda uji ke atas plat kaca, bersihkan mangkok alat batas cair. Benda uji diaduk kembali dengan merubah kadar airnya. Ulangi langkah seperti menguji benda uji awal hingga diperoleh perbedaan jumlah ketukan
sebesar 8 – 10.
Gambar 6-4 Flowchart percobaan modul 6
6.1.7 DATA DAN PENGOLAHAN Tabel Perhitungan dan Grafik:
TABEL PERHITUNGAN LIQUID LIMIT TEST
Type of test LL LL LL LL
Number of blow (N) 10.00 19.00 24.00 35.00
Wt. Sample + Tare (wet) gr 42.10 37.40 37.80 42.70
(36)
KELOMPOK 20 VI - 6
Wt. of Water gr 16.13 14.50 8.59 15.09
Tare gr 9.00 6.70 7.50 8.68
Wt. of dry soil gr 16.97 16.20 21.71 18.93
Water Content (w) %
95.0500 9
89.5061 7
39.5670
2 79.71474
Tabel 6.1. Perhitungan Liquid Limit Contoh Perhitungan Manual:
Untuk Liquid Limit dengan 10x pukulan
1. Wsample + Tare (wet) = 42.10 gr (data percobaan) 2. Wsample + Tare (dry) = 25.97 gr (data percobaan)
3. Wair = 42.10 55.1 – 25.97
= 16.13 gr
4. Tare = 9.00 gr (data percobaan)
5. W dry of soil = 25.97 gr – 9.00 = 16.97 gr
6. Kadar air = (16.13 /16.97) x 100%
= 95.05009 %
y = -22,256Ln(x) + 142,62
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Jumlah Ketukan k a da r a ir ( %
(37)
KELOMPOK 20 VI - 7 6.1.8 ANALISA PERCOBAAN
Dari grafik yang didapat maka nilai batas cair atau LIQUID LIMIT (yaitu nilai kadar air pada jumlah ketukan sebanyak 25) adalah sebesar 74.26 %. Jadi nilai Liquid Limit-nya (LL) adalah 74.26 %.
6.1.9 KESIMPULAN
Batas cair adalah nilai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan plastis. Atau dapat dikatakan batas cair adalah batas suatu tanah berubah dari keadaan cair menjadi keadaan plastis. Pada percobaan didapat nilai liquid limit sebesar 74,26%.
6.2 PLASTIC LIMIT 6.2.1 REFERENSI
a. Craig, RF. Mekanika Tanah. BAB I Klasifikasi Dasar Tanah : Plastisitas Tanah Berbutir Halus.
b. Das, Braja M. Mekanika Tanah I. BAB II Komposisi Tanah : Konsistensi Tanah.
6.2.2 DASAR TEORI
Batas plastis didefinisikan sebagai kadar air, yang dinyatakan dalam persen, di mana tanah apabila digulung sampai dengan diameter 1/8 inch (3,2 mm) menjadi retak-retak. Batas plastis merupakan batas terendah dari tingkat keplastisan tanah.
6.2.3 TUJUAN PRAKTIKUM
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan kadar air suatu tanah pada ke-adaan batas plastis.
6.2.4 ALAT PERCOBAAN
Adapun peralatan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :
(38)
KELOMPOK 20 VI - 8
a. Plat kaca 45 X 45 X 0,9 cm. b. Sendok dempul panjang 12,5 cm.
c. Batang pembanding dengan diameter 3mm panjang 10cm. d. Neraca dengan ketelitian 0,01 gram.
e. Cawan untuk menentukan kadar air 2 buah. f. Botol tempat air suling.
g. Air suling.
h. Oven yang dilengkapi pengukur suhu untuk memanasi sampai (110 ± 5)°C.
6.2.5 DOKUMENTASI PRAKTIKUM
Gambar 6.5 Pembuatan Sampel Batas Plastis
(39)
KELOMPOK 20 VI - 9 6.2.6 PROSEDUR PERCOBAAN
Letakkan benda uji di atas plat kaca, aduk hingga kadar air
merata.
Buat bola-bola tanah dari benda uji seberat 8 gram, kemudian di geleng-geleng di atas plat kaca
dengan telapak tangan dengan kecepatan 80-90 gelengan per
menit.
Penggelengan dilakukan terus hingga benda uji membentuk batang dengan diameter 3 mm. Jika benda uji sudah retak sebelum itu maka satukan kembali ditambah air sedikit lalu diaduk sampai merata. Jika penggelengan bola lebih kecil dari 3mm tanpa menunjukkan keretakan, maka benda
uji perlu dibiarkan beberapa saar di udara agar kadar airnya berkurang.
Pengadukan dan penggelengan diulangi terus hingga retakan-retakan itu terjadi tepat pada saat
gelengan mempunyai diameter 3mm.
Periksa kadar air tanah di atras, pemeriksaan dilakukan
gandabenda uji untuk perbedaan kadar air 5 %
(maksimum).
Gambar 6-7 Flowchart percobaan modul 6
6.2.7 DATA DAN PENGOLAHAN DATA
TABEL PERHITUNGAN PLASTIS LIMIT TEST
Type of test PL PL
Wt. Sample + Tare (wet) gr 18.30 14.15
Wt. Sample + Tare (dry) gr 14.67 11.43
Wt. of Water gr 3.63 2.72
Tare gr 9.00 6.16
Wt. of dry soil gr 5.67 5.27
Water Content (w) % 64.02116 51.6129
Water Content (w) % 57.81703362
Tabel 6-2. Perhitungan Plastic Limit Contoh Perhitungan Manual:
(40)
KELOMPOK 20 VI - 10
a. Wsample + Tare (wet) = 18.30 gr (data percobaan) b. Wsample + Tare (dry) = 14.67 gr (data percobaan)
c. Wair = 18.30 – 14.67
= 3.63 gr
d. Tare = 9.0 gr (data percobaan)
e. W dry of soil = 14.67 gr – 9.0 gr = 5.67 gr
f. Kadar air = (2.99/9.22) x 100% = 57.82%
6.1.8 ANALISIS PERCOBAAN
Analisis yang didapat dari data :
a. Dari percobaan-percobaan di atas didapat: 1). Liquid Limit 74.26 % 2). Plastic Limit 57.82 %
b. Sehingga nilai Plastisitas Index, PI, yang merupakan nilai selisih dari batas cair dan batas plastis dapat dihitung sebagai berikut:
PI = LL – PL = 74.26 – 57.82 = 16.44 %
6.1.9 KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan di atas adalah tanah mempunyai batas plastisitas dan batas cair tertentu, kedua batas tersebut dipengaruhi oleh kadar air pada tanah. Pada percobaan didapat nilai PI sebesar 16,44%
(41)
BAB VII ANALISIS SARINGAN
7.1 ANALISIS SARINGAN
7.1.1 Referensi
M Das, Braja.1993. Mekanika Tanah Jilid I. Jakarta: Erlangga. Bab 1 Tanah dan Batuan 17 - 24.
7.1.2 Tujuan Percobaan
Menentukan gradasi atau pembagian ukuran butir tanah (grain size distribution) dari suatu sample tanah dengan menggunakan suatu saringan.
7.1.3 Dasar Teori
Sifat-sifat tanah tertentu banyak tergantung pada ukuran butirnya. Maka dari itu pengukuran besarnya butir tanah sering dilakukan di laboratorium mekanika tanah.
Dengan mengetahui pembagian besarnya butir dari suatu tanah, maka kita dapat menentukan klasifikasi terhadap suatu macam tanah tertentu atau dengan kata lain dapat mengadakan deskripsi tanah.Besarnya butiran tanah biasanya digambarkan dalam grafik yang disebut grafik lengkung gradasi atau grafik lengkung pembagian butir.
Dari grafik ini dapat kita lihat pembagian besarnya butiran tanah tertentu dan juga dapat kita lihat batas antara kerikil dan pasir, pasir dan lanau, dsb.
Koefisien Uniformitas
Cu = koefisien keseragaman
D60 = diameter yang bersesuaian dengan 60% lolos ayakan.
D10 = diameter yang bersesuaian dengan 10% lolos ayakan.
10 60 D D Cu
(42)
Koefisien Gradasi
Cc = koefisien gradasi
D30 = diameter yang bersesuaian dengan 30% lolos ayakan.
Tanah yang bergradasi baik akan mempunyai Cu>4 dan Cc antara 1 dan 3
untuk tanah berkerikil,
Untuk tanah pasir memiliki Cu>6 dan Cc antara 1 dan 3.
Tanah dikatakan bergradasi buruk (poorly graded) jika sebagian dari butirannya mempunyai ukuran yang sama, tidak beragam ukurannya. Bergradasi baik (well graded) jika ukuran butiran tanah terbagi merata artinya ukuran dari yang besar sampai ke yang kecil ada disana.
7.1.4 Alat Percobaan
a. Enam buah saringan type ASTM, masing-masing No.10, 18, 35, 60, 140, 200.
b. Sikat untuk membersihkan dan mengeluarkan tanah dari saringan c. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr.
d. Talam-talam
Gambar7-1-1 Gambar saringan standar ASTM 10
60 2 30
D D
D Cc
(43)
Keterangan gambar:
1. Penjepit saringan 9. Palang penggantung
2. Puli 10. Tutup saringan
3. Sabuk pemutar 11. Pan
4. Saklar 12. Landasan
5. Motor panggerak 13. Tiang penggantung
6. Condensor 14. Baut penjepit tiang
7. Saringan 15. Sentrik
8. Penggantung saringan
7.1.5 Dokumentasi percobaan
(a) (b)
Gambar 7-1-3 Alat Praktikum: (a) Neraca, (b) Saringan
(44)
Gambar7-1-2 Diagram alirpercobaan analisis saringan
7.1.7 Data dan Pengolahan
US. STANDARD Sample Cumulative Cumulative
(45)
Diameter (mm)
No. Retained (gram)
% Retained
Retained (gram)
% Retained
Passing (gram)
% Passing
4.75 4 0.00 0.00 0.00 0.00 200.00 100.00
2.00 10 0.05 0.03 0.05 0.03 199.95 99.97
1.00 18 0.12 0.06 0.17 0.09 199.83 99.91
0.50 35 0.63 0.32 0.80 0.41 199.20 99.59
0.25 60 1.46 0.73 2.26 1.14 197.74 98.86
0.15 100 1.39 0.70 3.65 1.84 196.35 98.16
0.075 200 1.07 0.54 4.72 2.38 195.28 97.62
< 0.075 > 200
195.28 97.62 200.00 100.00 0.00 0.00
Berat Sampel
Total (gram) 200.00
Tabel7-1-1 Perhitungan analisis saringan Contoh perhitungan :
a. Menghitung % tertahan
Contoh untuk diameter 0.25 mm dengan berat tertahan 1.46 gr dan berat
total 200 gr maka % tertahan = 100% 0.73% 200
1.46
b. Menghitung % kumulatif tertahan
Contoh untuk diameter 0.25 mm dengan berat kumulatif tertahan 2.26 gr, merupakan kumulatif dari data % tertahan = 0.00+0.03+0.06+0.32+0.73 = 1.14 %
c. Menghitung % kumulatif lolos
Contoh untuk diameter 0.25 mm dengan berat kumulatif lolos 2.26 gr maka % kumulatif lolos = 100 – 1.14 = 98.86%
(46)
97.50 98.00 98.50 99.00 99.50 100.00 100.50
0.01 0.10
1.00 10.00
Diameter (mm)
%
K
u
m
u
la
ti
f
L
o
lo
s
Grafik7-1-1 Kurva distribusi ukuran butiran sieve analysis
7.1.8 Analisis percobaan
Berdasarkan data dari analisis saringan yang dilakukan, maka dapat di analisis melalui kurva distribusi bahwa klasifikasi tanah berdasarkan USCS, dapat dikelompokkan sebagai berikut :
o kerikil 76.2 s/d 4.75 (mm) 0 % o pasir 4.75 s/d 0.075 (mm) 2.38 % o halus (lanau dan lempung)< 0.075 (mm) 97.62 %
Berdasarkan American Association of State Highway and Transportaton Officials (AASHTO), tanah tersebut dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
o kerikil 76.2 (mm) s/d 2 (mm) 0.03 % o pasir 2 (mm) s/d 0.075 (mm) 2.38 % o lanau dan lempung < 0.075 (mm) 97.62 %
(47)
Dari hasil analisis gradasi diperoleh bahwa butiran tanahdikelompokkan sebagai tanah berbutir halus (fine-grained soils).
Pada bagian tanah yang kasarnya, persentasenya tidak terlalu banyak dan juga tidak terlalu sedikit, yaitu hanya 2.38 %. Dan pada bagian tanah kasarnya ini, hampir seluruhnya adalah sand (pasir), bahkan hampir tidak dijumpai gravel (kerikil) yang jumlahnya hanya 0.03 %.7.2 ANALISIS HIDROMETER
(48)
M Das, Braja.1993. Mekanika Tanah Jilid I. Jakarta: Erlangga. Bab 1 Tanah dan Batuan 17 - 24.
7.2.2 Tujuan Percobaan
Menentukan gradasi atau pembagian ukuran butir tanah ( grain size distribution ) dari suatu sample tanah dengan ukuran partikel yang lebih kecil dari 0,075 mm.
7.2.3 Dasar Teori
Pada percobaan Hydrometer analysis, diselidiki sifat sifat butiran tanah halus dengan cara mengukur specific gravity yang berubah-ubah dari sebuah suspensi tanah pada saat butiran tanah sedang mengalami proses pengendapan.
Dengan dasar hukum Stokes dapat ditentukan ukuran butiran dengan mendasarkan kepada kecepatan jatuh dari partikel. Agar persamaan Stokes dapat diterapkan pada percobaan Hidrometer diasumsikan :
a. Masing-masing butir tanah dianggap berbentuk bola.
b. Tidak ada interferensi antar partikel dan antara partikel dengan dinding. Untuk tujuan ini digunakan jumlah tanah yang relatif sedikit yaitu 50 gr/liter dan juga dipakai tabung gelas dengan 1000 cc campuran.
c. Specific gravity dari partikel diketahui.
Selanjutnya untuk perhitungan diameter efektif (D) butir tanah, dipergunakan rumus-rumus berikut :
(1) ... ... ... g ). -( 18. = k w s (2) ... ... ... ... t r k. = D Z dimana :
(49)
w = Berat volume air pada suhu percobaan(gr/cm3). s = Berat volume butir(gr/cm3).
g = Percepatan gravitasi (gr/cm3).
D = Diameter butir (cm).
Zr = Jarak permukaan campuran (suspensi) ke pusat volume hidrometer (ada tabel untuk ini).
t = Waktu (menit).
Harga k didapat dari tabel berikut :
Tabel 7- 2-1 Tabel penentuan harga k untuk Gs Yang Berbeda
T Specific gravity of soils
2.45 2.5 2.55 2.6 2.65 2.7 2.75 2.8 2.85
16 0.0151 0.01505 0.01481 0.01457 0.01435 0.01414 0.01349 0.01374 0.01356 17 0.01511 0.01488 0.01462 0.01439 0.01417 0.01396 0.01376 0.01356 0.01338 18 0.01492 0.01467 0.01443 0.01421 0.01399 0.01378 0.01359 0.01339 0.01321 19 0.01474 0.01449 0.01425 0.01403 0.01382 0.01361 0.01342 0.01323 0.01305 20 0.01456 0.01431 0.01408 0.01386 0.01365 0.01344 0.01325 0.01307 0.01289 21 0.01438 0.01414 0.01391 0.01369 0.01348 0.01328 0.01309 0.01291 0.01273 22 0.01421 0.01397 0.01374 0.01353 0.01332 0.01312 0.01294 0.01276 0.01258 23 0.01404 0.01381 0.01358 0.01337 0.01317 0.01297 0.01279 0.01261 0.01243 24 0.01388 0.01365 0.01342 0.01321 0.01301 0.01282 0.01264 0.01246 0.01229 25 0.01372 0.01349 0.01327 0.01306 0.01286 0.01267 0.01249 0.01232 0.01215 26 0.01357 0.01334 0.01312 0.01292 0.01272 0.01253 0.01235 0.01218 0.01201 27 0.01342 0.01319 0.01297 0.01277 0.01258 0.01239 0.01221 0.01204 0.01188 28 0.01327 0.01304 0.01283 0.01264 0.01244 0.01255 0.01208 0.01191 0.01175 29 0.01312 0.0129 0.01269 0.01249 0.0123 0.01212 0.01195 0.01178 0.01162 30 0.01298 0.01276 0.01256 0.01236 0.01217 0.01199 0.01182 0.01165 0.01149
Specific Gravity
Corrrection Factor ()
(50)
Tabel7-2-2 Faktor Koreksi untuk Gs yang berbeda
Hydrometer 152 H
Actual Effective Actual Effective Actual Effective Hydrometer Depth Hydrometer Depth Hydrometer Depth
Reading L (cm) Reading L (cm) Reading L (cm)
0 16.3 21 12.9 42 9.4
1 16.1 22 12.7 43 9.2
2 16 23 12.5 44 9.1
3 15.8 24 12.4 45 8.9
4 15.6 25 12.2 46 8.8
5 15.5 26 12 47 8.6
6 15.3 27 11.9 48 8.4
7 15.2 28 11.7 49 8.3
8 15 29 11.5 50 8.1
9 14.8 30 11.4 51 7.9
10 14.7 31 11.2 52 7.8
11 14.5 32 11.1 53 7.6
12 14.3 33 10.9 54 7.4
13 14.2 34 10.7 55 7.3
14 14 35 10.6 56 7.1
15 13.8 36 10.4 57 7
16 13.7 37 10.2 58 6.8
17 13.5 38 10.1 59 6.6
18 13.3 39 9.9 60 6.5
19 13.2 40 9.7
20 13 41 9.6
Tabel7-2-3Tabel penentuan harga Zr untuk R yang berbeda
2.8 0.97
2.75 0.98
2.7 0.99
2.65 1.00
2.6 1.01
2.55 1.02
2.5 1.03
(51)
Prosentase yang lewat (N) dapat dihitung dari :
% 100
W Ra R
N ... (3)
dimana: R = Pembacaan skala Hidrometer dalam suspensi. Ra = Pembacaan skala Hidrometer dalam air.
W = Berat butir/tanah kering yang lolos saringan No. 200. α = Faktor Koreksi.
Prosentase yang sebenarnya (N') dicari dengan : N' = N x (Wc/Ws)
= N x (% lolos saringan No.200)/100
= N x (N sisa dari sieve analysis) ...(4) dimana :
Wc = Berat tanah kering yang lewat saringan No. 200.
Ws = Berat total dari tanah kering yang digerakkan pada perhitungan pada analisis saringan.
7.2.4 Alat Percobaan a. Hydrometer
Bentuk bulb yang khusus, skala menunjukan berat butir dalam larutan yang bervolume 1 liter. Pada Hidrometer terbaca 1.00 pada larutan air murni (aquadest) pada suhu 19,45C.
b. Gelas ukur,diameter 2,5" dan tinggi 18" c. Timbangan ( dengan ketelitian 0,01 gram ) d. Alat mixer
e. Thermometer f. Tabung porselin g. Saringan No.200
(52)
Gambar7-2-1 Gambar Hidrometer & Mechanical Stirer
7.2.5 Dokumentasi percobaan
(a) (b)
Gambar7-2-2 (a) Mechanical stirer , (b) Gelas ukur
Keterangan gambar: 1. Bak kaca
2. Pemanas air 3. Mechanical stirer 4. Mangkok pengaduk 5. Soil hydrometer
(53)
7.2.6 Prosedur Percobaan
Gambar7-2-2 Diagram alir percobaan analisis hidrometer
(54)
waktu R=1000 Ra=1000 Temp. R-Ra N Zr √Zr/t D N'
(menit) (r-1) (Ra-1) (0C) % (cm) (mm) %
0.25 47 -1 27 48 95.616 8.6 5.865 0.0734 93.359
0.5 41 -1 27 42 83.664 9.6 4.382 0.0549 81.690
1 40 -1 27 41 81.672 9.7 3.114 0.0390 79.745
2 36 -1 27 37 73.704 10.4 2.280 0.0285 71.965
5 30 -1 27 31 61.752 11.4 1.510 0.0189 60.295
15 23 -1 27 24 47.808 12.7 0.920 0.0115 46.680
30 20 -1 27 21 41.832 13 0.658 0.0082 40.845
60 17 -1 27 18 35.856 13.5 0.474 0.0059 35.010
250 10 -1 27 11 21.912 14.7 0.242 0.0030 21.395
1440 4 -1 27 5 9.96 15.6 0.104 0.0013 9.725
Tabel 7-2-4 Perhitungan analisis Hidrometer Gs = 2.667
Sieve = 97.64 %
Contoh perhitungan: (untuk contoh digunakan yang baris pertama). a. t = 0,25 menit (sudah ditentukan)
b. R = 47 (actual hydrometer reading) c. Ra = -1 (faktor kalibrasi dari alat) d. Temperatur = 27°C
e. R-Ra = 47-(-1) = 48
f.
0.9966 100% 95.674%50 48 % 100 ) ( % W Ra R N
g. Dimana 0.9966 (didapat dari interpolasi data Gs dari tabel 7-2-2 h. Zr = 8.6 (didapatkan dari tabel 7-2-3)
i. 5.86
25 , 0 6 . 8 t Zr
j. 0.012524,7830,0734
t Zr k
D mm, (k didapatkan dari tabel 7-2-1)
(55)
0 20 40 60 80 100 120 0.0010 0.0100 0.1000 Diameter (mm) % K u m u la ti f L o lo s
Grafik7-2-1 Kurva distribusi ukuran butiran analisa hidrometer
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0.00 0.01 0.10 1.00 10.00 Diameter (mm) % K u m u la ti f L o lo s
Sieve Analysis Hidrometer Analysis
(56)
7.2.8 Analisis percobaan
Dari kurva gabungan analisis saringan dan hidrometer dapat di analisis sebagai berikut :
- Koefisien uniformitas (Cu) sampel tanah tersebut adalah 14,509 yang masuk dalam kategori well graded yakni lebih besar dari 6.
- Koefisien gradasi sampel tanah tersebut adalah 1,024
Menurut kriteria untuk tanah akan tergradasi dengan baik apabila memiliki Cu lebih besar dari 4 dan memiliki Cc antara 1 dan 3. Karena
sampel tanah yang diamati memiliki Cu lebih besar daripada 4, dan Cu
diantara 1 dan 3. Maka dapat disimpulkan bahwa tanah tersebut tergradasi dengan baik.
Dari kurva yang didapat juga dapat ditentukan nilai prosentase pembagian butiran yang didasarkan pada American Association of State Highway and Transportaton Officials (AASHTO) sebagai berikut:
o kerikil 76.2 s/d 2 (mm) 0.03 % o pasir 2 s/d 0.075 (mm) 2.38 % o lanau 0.075 s/d 0.002 (mm) 86.92 % o lempung < 0.002 (mm) 7.155 %
7.2.9 Kesimpulan
Dari kurva gabungan tampak kurva mempunyai rentang yang tersebar sebagian besar pada tanah halus, atau dengan kata lain tanah sampel mempunyai gradasi yang buruk. Sedang dari grafik gabungan tidak dapat dapat ditentukan harga koefisien keseragaman dan koefisien gradasi, karena tanah yang diuji merupakan tanah halus.
Klasifikasi Tanah (AASHTO)
Dalam hal ini, klasifikasi tanah yang dilakukan berdasarkan American Association of State Highway and Transportaton Officials (AASHTO). Dari praktikum yang telah dilakukan telah didapat data-data dan parameter-parameter sebagai berikut:
Kira-kira 0.03 % dari total tanah tergolong tanah tergolong kerikil (hampir tidak dijumpai kerikil.
Kira-kira 2.38 % dari total tanah tergolong pasir.
Kira-kira 86.92 % dari total tanah tergolong lanau
(57)
Maka, berdasarkan parameter-parameter dan data-data di atas dapat ditentukan klasifikasi tanahnya sebagai berikut:
Tanah dikelompokkan sebagai tanah berbutir halus (fine-grained soils) yaitu 86,92 % merupakan lanau.
Pada bagian tanah yang kasarnya, persentasenya tidak terlalu banyak, yaitu hanya 2.38 %. Dan pada bagian tanah kasarnya ini, hampir seluruhnya adalah sand (pasir), bahkan hampir tidak dijumpai gravel.
(58)
BAB VIII
PEMERIKSAAN KEPADATAN STANDAR 11.1. REFERENSI
Braja M. Das. Principles of Geotechnical Engineering.Chapter 5 Soil Compaction.
11.2. DASAR TEORI
Pemadatan merupakan usaha untuk meningkatkan berat jenis tanah dengan cara mendesak tanah dengan memakai energi mekanis untuk merapatkan partikel – partikel tanah yang bertujuan untuk meningkatkan kekuatan tanah dan mengurangi kompresibilitas dan settlement. Dalam proses pemadatan penambahan air terhadap tanah yang dipadatkan dapat membantu meningkatkan kepadatan tanah karena dengan penambahan air tersebut dapat melumasi partikel – partikel tanah sehingga memudahkan pergerakan partikel – partikel tanah untuk membentuk suatu struktur yang lebih padat. Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam proses pemadatan diantaranya adalah kadar air , jenis tanah dan energi kompaksi
Kenaikan kadar air tanah pada suatu tanah yang dipadatkan akan menaikkan berat volume tanah.Perlu diperhatikan bahwa pada saat kadar air = 0, berat volume basah tanah () adalah sama dengan berat volume keringnya (d) atau
= d(w=0)
Bila kadar airnya ditingkatkan terus secara bertahap pada usaha pemadatan yang sama, maka berat dari jumlah bahan padat dalam tanah per satuan volume juga meningkat secara bertahap pula atau dapat dituliskan :
= d(w=0) + d
Setelah mencapai kadar air tertentu, adanya penambahan kadar air justru cenderung menurunkan berat volume kering dari tanah karena air tersebut
(59)
kemudian menempati ruang-ruang pori dalam tanah yang sebetulnya dapat didisi oleh paretikel-partikel solid dari tanah. Kadar air tanah yang menyebabkan harga berat volume kering maksimum disebut kadar air optimum.
Untuk suatu kadar air tertentu, berat volume kering maksimum secara teoretis 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 (teoretis) pada suatu kadar air tertentu dengan kondisi zero air voids (pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali) dapat ditulis sebagai berikut:
s zav
G w
wet
1
dimana:
zav = berat isi tanah bila tidak ada rongga udara (void) di dalam tanah Gs = berat jenis tanah (specific gravity)
w = kadar air (%)
wet = berat volume air (1 gr/cm3)
11.3. Tujuan Percobaan
1. Menentukan hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah. 2. Menentukan kepadatan tanah maksimum dan kadar air optimum.
11.4. Alat Percobaan
1. Mold untuk compaction dengan tinggi 7".
2. Spacer disk 2.5" sebagai dasar blow.
3. Silinder.
4. Hammer penumbuk 4.54 kg ( 10 lbs ) dan tinggi jatuh 45.7 cm (18").
5. Alat pengeluar contoh.
6. Timbangan kapasitas kira – kira 11,5 kg dengan ketelitian 5 gram. Neraca kapasitas minimal 1 kg dengan ketelitian 0,1 gram.
(60)
7. Oven yang dilengkapi dengan pengatur suhu untuk memanasi (110+5)oC.
8. Alat perata dari besi.
9. Saringan 50 mm (2”), 19 mm (3/4”) dan 4,75 mm (no.4). 10. Talam , alat pengaduk dan sendok.
11.5. Dokumentasi Praktikum
Gambar I. Dokumentasi percobaan
(61)
Gambar II. Flowchart prosedur percobaan
Cetakan dan keping alas ditimbang dengan ketelitian 5 gram (B1). Keping alas, cetakan dan leher dijadikan satu dan tempatkan pada alas/dasar yang kuat.
Aduk dan padatkan salah satu contoh. Jumlah seluruh tanah harus tepat, sehingga setelah leher dilepas kelebihan tinggi tanah tidak lebih dari 0.5 cm. Padatkan tanah sebanyak 5 lapisan dan masing-masing dipadatkan dengan 56 kali tumbukan.
Potong kelebihan tanah disekeliling leher dan lepaskan leher sambung. Ratakan kelebihan tanah tersebut dengan alat perata sehingga dapat betul-betul rata dengan permukaan cetakan.
Timbang cetakan yang berisi benda uji tersebut dengan alat timbang yang mempunyai ketelitian 5 gram (B2).
Ambil bagian atas, tengah dan bawah dari sampel untuk pengujian kadar air (w).
Ketiga sampel tersebut dimasukkan ke dalam wadah (container) untuk dilakukan pengujian kadar air (w).
(62)
11.7. Data dan Pengolahan
Tabel I. Data percobaan dan pengolahan
Tabel II. Data percobaan dan pengolahan data
500 ml 650 ml 800 ml 950 ml 1100 ml
Top Mid Bot Top Mid Bot Top Mid Bot Top Mid Bot Top Mid Bot Wc + Wwet, gr 35,44 26,62 27,37 31,42 39,12 31,69 28,43 25,3 19,5 25,25 30,35 26,41 23,21 28,13 22,37 Wc + Wdry, gr 30,66 22,99 23,72 25,16 33,54 27,79 24,41 21,2 16,95 20,45 24,7 21,28 18,84 22,53 18,21 Wwater
= (2) - (3), gr 4,78 3,63 3,65 6,26 5,58 3,9 4,02 4,1 2,55 4,8 5,65 5,13 4,37 5,6 4,16 Wcont, gr 6,19 5,76 6,05 5,17 5,87 6,41 6,21 5,99 5,79 5,65 5,48 4,9 5,79 5,26 5,99 Wdry
= (3) - (5), gr 24,47 17,23 17,67 19,99 27,67 21,38 18,2 15,21 11,16 14,8 19,22 16,38 13,05 17,27 12,22 W
= (4):(6).100% 19,534 21,068 20,656 31,316 20,166 18,241 22,088 26,956 22,849 32,432 29,396 31,319 33,487 32,426 34,043
Wrata-rata 20,4 23,24 23,96 31,05 33,3
1 Mixture of water , cc 500 650 800 950 1100 2 Number of blows 56 56 56 56 56
3 Number of layers 5 5 5 5 5
4 Weight of mold+soil , gr 7285 7455 7600 7905 7854 5 Weight of mold, gr 4160 4160 4285 4285 4285 6 Weight. of Soil = (4) - (5) 3125 3295 3315 3620 3569 7 Moisture content % 20.4 23.24 23.96 31.05 33.3 8 Weight. of dry soil = 2596 2674 2674 2762 2677 (6):(1+(7):100), gr 9 Volume of soil, cm3 2086 2086 2086 2086 2086 10 Dry density d (8):(9) , gr/cm3 1.244 1.282 1.282 1.324 1.284 11 G 2.720 2.720 2.720 2.720 2.720 12 Zav 1.749 1.667 1.647 1.475 1.427
(63)
1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800
18.00 23.00 28.00 33.00 38.00
Series1 zav
Gambar III. Grafik Dry Density vs Water Content Contoh Perhitungan :
Untuk Mixture of water = 950 ml ( Top )
Contoh perhitungan kadar air:
o Wc + Wwet = 25.25 gr
o Wc + Wdry =020.45 gr
o Wwater = 25.25 - 20.45 = 4.8 gr
o Wcontainer = 5.65 gr
o Wdry = 20.48 – 5.65 = 14.80 gr o w(water content) = (4.80/14.80) * 100% = 32.432 %
Contoh perhitungan dry density:
o weight of mold + soil = 7905 gr
o weight of mold = 4285 gr
o weight of soil = 7905 – 4285 = 3620 gr
o moisture content = 31.05 % (rata-rata dari Top-Midle-Bottom) o weight of dry soil = 3620 / (1+ [ 31.05 / 100 ] ) = 2762 gr o volume of soil = 2086 cm3
o dry density = 2762 / 2086 = 1.324 gr/cm3
Contoh perhitungan zero air voids:
o Gs = 2.72
o Zav = 2.72/ ( 1 + [ 2.72*{ 31.05/100} ] )
(64)
11.8. Analisis Percobaan
Dari uji pemadatan yang telah dilakukan terhadap 5 sampel tanah dengan kadar air yang berbeda – beda , seperti yang terlihat pada grafik dry density vs water content penambahan kadar air terhadap sampel tanah yang dipadatkan akan meningkatkan berat volumnya hingga pada suatu kadar air tertentu penambahan kadar air justru akan menurunkan berat volumnya. Dari grafik diatas dapat ditentukan bahwa kadar air optimum untuk pemadatan adalah 31.05 % dan d max = 1.324 gr/cm3.
Melalui grafik tersebut dapat terlihat bahwa kurva Zero air void berada di atas kurva kadar air.
11.9. Kesimpulan
Penambahan air pada sampel tanah yang dipadatkan akan menaikkan kadar air pada sampel tanah tersebut. Peningkatan kadar air tersebut akan meningkatkan berat volum sampel tanah tersebut. Peningkatan kadar air tersebut akan meningkatkan berat volumnya hingga pada suatu saat peningkatan kadar air justru menurunkan berat volumnya. Nilai kadar air yang mengakibatkan berat volum mencapai nilai maksimum (akibat penambahan kadar air) disebut kadar air optimum.
Zero air void curve adalah kurva yang menunjukkan berat kering tanah maksimal absolut yang dapat dicapai oleh kadar air tertentu pada nilai specivic gravity tertentu pula.
(65)
Catatan
1. Tanah yang telah dipadatkan dapat digunakan lagi untuk percobaan bila butir tanah tidak pecah akibat penumbukan.
2. Untuk tanah yang berbutir halus, petunjuk yang baik untuk mendapatkan kadar air yang optimum adalah batas plastis. Kadar air optimum untuk mendapatkan modified kira-kira 2 - 4% di bawah batas plastis.
3. Alat tumbuk mekanis harus dikalibrasi. 4. Kerataan alat perata harus diperhatikan.
5. Alas untuk meletakkan cetakan waktu dilakukan pemadatan dapat dibuat dari beton dengan berat tidak kurang dari 91 kg dan diletakkan pada dasar yang relatif stabil.
Bila di lapangan dapat dipergunakan lantai beton atau permukaan gorong-gorong persegi atau lantai jembatan.
(66)
BAB IX
CALIFORNIA BEARING RATIO
1. REFERENSI
Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah.
2. DASAR TEORI
CBR adalah perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap bahan standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Hasil perbandingan ini digunakan untuk menentukan kekuatan tanah. Cara ini mula-mula dilakukan oleh California State Highway Departement untuk menentukan kekuatan tanah sebagai dasar jalan (subgrade).
3. TUJUAN PERCOBAAN
Untuk menentukan CBR tanah dan campuran tanah agregat yang dipadatkan pada laboratorium pada kadar air tertentu.
4. ALAT PERCOBAAN
1. CBR mold 6" dan tinggi 4.5" 2. Spacer disk
3. Pesawat Penetrasi 4. Gelas ukur
5. Container
6. Oven
7. Straightedge dan pisau 8. Mixing pan dan sekop
(67)
10. Stopwatch
11. Alat pembongkar sampel
12. Hammer, berat 10 lbs; 2" dan tinggi jatuh 18"
Gambar 13.2 Alat CBR
5. PROSEDUR PERCOBAAN
Langkah-langkah yang dilakukan pada percobaan ini yaitu :
a. Dari contoh tanah yang sama dengan percobaan Modified AASHTO Compaction Test, ambil 3 buah sampel mesing-masing 5 kg.
b. Saring dengan ayakan no.4
c. Air ditambahkan sedemikian banyak sehingga tanah dalam keadaan kepadatan optimum. Banyaknya air diperoleh dari percobaan Modified AASHTO.
d. Diamkan sampel selama 24 jam. e. Kerjakan untuk tiap-tiap sampel
Sampel 1 : Sampel dimasukkan ke dalam Mold 5 lapis, tiap lapis ditumbuk 10 kali.
Sampel 2 : Sampel dimasukkan ke dalam Mold 5 lapis, tiap lapis ditumbuk 25 kali
Sampel 3 : Sampel dimasukkan ke dalam Mold 5 lapis, tiap lapis ditumbuk 56 kali
(68)
f. Contoh tanah dalam mold yang sudah dipadatkan ini diratakan permukaannya dengan pisau, kemudian direndam dalam air.
g. Mold ditimbang bersama tanah di dalamnya.
h. Sampel tanah dipenetrasi dengan cara meletakkannya terbalik pada pesawat penetrasi.
i. Keluarkan tanah dari mold dan mold ditimbang.
j. Periksa kadar air tanah dari masing-masing sampel pada bagian atas, tengah, dan bawah.
Gambar 13.1 Flowchart CBR Test
(69)
Langkah-langkah Perhitungan:
Perhitungan dilakukan dengan tabel dan menggunakan rumus dan langkah-langkah sebagai berikut :
Hitung kadar air kering udara dan penambahan air.
Load = dial reading × kalibrasi ; kalibrasi = 5,086 lbs/10-4 inchi
Pressure = load / luas piston ; luas piston = 3 sqi
Dibuat grafik Pressure vs Penetrasi masing-masing contoh tanah. Untuk awal penetrasi jika terjadi lengkung yang cukup keatas, maka lengkung itu perlu dikoreksi sehingga tidak terdapat cekung ke atas.
Dari grafik di atas dihitung harga CBR 0,2" dan CBR 0,1".
% 100 1000 " 1 , 0 Pr 01 x penetrasi pada essure CBR % 100 1500 " 2 , 0 Pr 02 x penetrasi pada essure CBR
Hitung kadar airnya, kemudian hitung untuk tiap sampel berat volume keringnya.
Buat grafik antar CBR dengan d.
Harga design CBR dari tanah tersebut adalah pada 95 % dari harga d max.
Tabel 13.1 Data Water Content
water content sampel 1 (56 x) = 25.70% water content sampel 2 (25 x) = 25.97% water content sampel 3 (10 x) = 28.46%
Tabel 13.2 Data dan Perhitungan Dry Density m d 1 w
(70)
10 x 25 x 56 x
1. wcont+wet 5355 5612 5975
2. wmold 3113 3113 3113
3. wwel =(1)-(2) 2242 2499 2862
4. Vmold 2086 2086 2086
5. gm = (3) / (4) 1.07 1.20 1.37
6. w (%) 25.70 25.97 28.46
7..gd=(5)/[1+(6)] 0.86 0.95 1.07
Contoh Perhitungan untuk tabel pressure dan penetration:
Contoh perhitungan yang akan digunakan adalah untuk kondisi: surcharge load = 56 ×
elapsed time = 0.5 menit
penetration = 0.025 inch
Perhitungannya sebagai berikut:
kalibrasi = 5.8939 lbs/10-4 inch
luas piston = 3 sqi
dial reading = 36.00 10-4 inch
load = 36.00 x 5.8939
= 212.18 lbs
pressure = 212.18 / 3
(71)
Tabel 13.3 Data Loading Test (Pressure and Penetration)
Project Soil sample 1lb 0.454 kg
Location Test no Bbn awal 10 lbs
Boring No Tested by corection 5.8939
Depth Date lbs/10^-4"
Surcharge load I = 56 x II = 25 x III = 10 x
56 x 25 x 10 x
Elapsed Penetra- Dial read Load Pressure Dial read Load Pressure Dial read Load Pressure Time (min) tion (in) 10^-4 in lbs (Lbs/in2) 10^-4 in lbs (Lbs/in2) 10^-4 in lbs (Lbs/in2)
0.0 0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.5 0.025 36.00 212.18 70.73 18.00 106.09 35.36 11.00 64.83 21.61 1.0 0.050 75.00 442.04 147.35 42.00 247.54 82.51 15.00 88.41 29.47 1.5 0.075 119.00 701.37 233.79 64.00 377.21 125.74 19.00 111.98 37.33 2.0 0.100 159.00 937.13 312.38 78.00 459.72 153.24 23.00 135.56 45.19 2.5 0.125 198.00 1166.99 389.00 86.00 506.88 168.96 29.00 170.92 56.97 3.0 0.150 232.00 1367.38 455.79 89.00 524.56 174.85 31.00 182.71 60.90 3.5 0.175 261.00 1538.31 512.77 83.00 489.19 163.06 35.00 206.29 68.76 4.0 0.200 292.00 1721.02 573.67 84.00 495.09 165.03 39.00 229.86 76.62 5.0 0.250 341.00 2009.82 669.94 99.00 583.50 194.50 46.00 271.12 90.37
SOIL MECHANICS LABORATORY
(72)
6.0 0.300 390.00 2298.62 766.21 116.00 683.69 227.90 54.00 318.27 106.09 7.0 0.350 428.00 2522.59 840.86 131.00 772.10 257.37 62.00 365.42 121.81 8.0 0.400 473.00 2787.81 929.27 149.00 878.19 292.73 69.00 406.68 135.56 9.0 0.450 510.00 3005.89 1001.96 157.00 925.34 308.45 75.00 442.04 147.35 10.0 0.500 540.00 3182.71 1060.90 166.00 978.39 326.13 82.00 483.30 161.10
(73)
0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
Penetration
Pr
e
s
s
u
re
56 25 10
Gambar 13.3 Grafik Hubungan Penetrasi dengan Tekanan
Tabel 13.4 Tabel Hasil Perhitungan CBR
Penetra-
Pressure
(Lbs/in2) CBR
tion (in) 56 x 25 x 10 x 56 x 25 x 10 x 0.100 312.380 153.240 45.190 31.24 15.32 3.01 0.200 573.670 165.030 76.620 38.24 11.00 5.11
Tabel 13.5 Dry Density dan Nilai CBR
Jumlah
Pukulan y dry 0.1 0.2 56 1.07 31.24 38.24 25 0.95 15.32 11.00
(74)
CBR Vs DRY DENSITY
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00
0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10
DRY DENSITY
CBR
CBR 01 CBR 02
Gambar 13.4 Grafik Hubungan Dry Density dengan Nilai CBR
Tabel 13.6 CBR Design
dry max (gr/cm3)
dry max
CBR 0,1"
CBR 0,2"
1.07 1.017 25 28
7. ANALISIS PERCOBAAN
Tabel 13.7 Deskripsi CBR Untuk Fondasi
Dari hasil test CBR, didapatkan nilai CBR design 0,1” adalah 25 % dan untuk 0,2” adalah 28 % berarti dapat dikategorikan sebagai tanah yang
good. Berarti tanah sample cukup baik untuk digunakan dalam design.
CBR Deskripsi
0 - 3 very poor
3 - 7 poor
7 - 20 fair
20 - 50 good
(75)
Seharusnya nilai CBR 0,1 lebih besar daripada CBR 0,2, jika nilai penetrasi CBR 0,2 lebih besar sebaiknya percobaan diulangi. Hasil praktikum kami menunjukkan nilai CBR 0,2 lebih besar dari CBR 0,1, tetapi karena keterbatasan waktu kami tidak mengulangi percobaan. Maka harga CBR yang kami ambil harga pada penetrasi CBR 0,2.
8. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan didapatkan : 10 pukulan : CBR0,1 =04.52 %
CBR0,2 =05.11 %
25 pukulan : CBR0,1 = 15.32 %
CBR0,2 = 11.00 %
56 pukulan : CBR0,1 = 31.24 %
CBR0,2 = 38.24 %
Sedangkan nilai CBR design untuk sample tanah tersebut adalah :
CBR0.1 = 25 %
(76)
PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH 2006/2007
KELOMPOK 20
XIV- 1 BAB X
KONSOLIDASI
1 REFERENSI
Das, Braja M. 1985. Mekanika Tanah jilid 1. Penerbit Erlangga: Jakarta.
Bab 7, “Kemampumampatan Tanah”, Hal. 177.
2 DASAR TEORI
Telah kita ketahui bahwa ketika sebuah material dibebani atau ditekan, material tadi akan berdeformasi atau meregang. Terkadang, respons terhadap beban tadi adalah seketika itu juga. Material lainnya seperti tanah membutuhkan waktu yang relatif lama untuk menunjukkan deformasinya, hal ini khususnya terjadi pada tanah lempung.
Ketika tanah dibebani oleh timbunan atau struktur bangunan, maka deformasi akan muncul. Total deformasi vertikal pada permukaan yang disebabkan oleh beban disebut settlement. Pergerakan itu bisa ke bawah dengan penambahan beban atau ke atas dengan berkurangnya beban (swelling). Total settlement, st, dari tanah yang dibebani terdiri dari tiga komponen, yaitu:
s c i
t s s s
s
dimana si = penurunan segera (immediate settlement)
sc = penurunan konsolidasi (consolidation settlement)
ss = pemampatan sekunder (secondary compression)
Dari ketiga komponen settlement tersebut, pada kesempatan ini dilakukan uji konsolidasi. Penurunan konsolidasi adalah proses yang bergantung pada waktu yang muncul pada tanah berbutir halus yang jenuh dan memiliki nilai kofisien permeabilitas yang kecil. Sehingga tingkat dari settlementnya sangat bergantung pada tingkat drainase air porinya.
(77)
PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH 2006/2007
KELOMPOK 20
XIV- 2 Pada umumnya konsolidasi ini berlangsung dalam satu arah saja atau disebut juga one dimensional consolidation. Pergerakan dalam arah horizontal dapat diabaikan, karena tertahan oleh lapisan tanah sekelilingnya. Selama peristiwa konsolidasi berlangsung, tanah akan mengalami penurunan (settle).
Dua hal yang penting mengenai penurunan ialah : Besarnya penurunan yang terjadi.
Kecepatan penurunan tersebut. Besarnya penurunan yang terjadi Analisa Terzaghi:
n
2i i
i 1 0 1i
P Cc
U H log
1 e P
dengan:U = besarnya penurunan ultimate (waktu tak hingga)
Cc = Indeks pemampatan, diperoleh dari lengkung pemampatan
e = angka pori
Hi = tebal lapisan yang mengalami pemempatan
P1 = tekanan lapangan efektif (sebelum ada pembebanan)
P2 = P1 + P
P = perubahan tekanan akibat peningkatan tekanan pada umumnya Penentuan Nilai Cc (indeks pemadatan)
Untuk menentukan nilai Cc, sebelumnya kita perlu menentukan terlebih dahulu besarnya tekanan prakonsolidasi. Casagrande (1936) menyarankan suatu cara yang mudah untuk menentukan besarnya tekanan prakonsolidasi, pc, dengan
berdasarkan grafik angka pori (e) terhadap log p yang digambar dari hasil percobaan konsolidasi di laboratorium.
(78)
PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH 2006/2007
KELOMPOK 20
XIV- 3 Prosedurnya adalah sebagai berikut (lihat gambar di bawah).
1. Dengan melakukan pengamatan secara visual pada grafik, tentukan titik a di mana grafik e versus log p memiliki jari-jari kelengkungan yang paling mnimum.
2. Gambar garis datar ab.
3. Gambar garis singgung ac pada titik a.
4. Gambar garis ad yang merupakan garis bagi sudut bac.
5. Perpanjang bagian grafik e versus log p yang merupakan garis lurus hingga me-motong garis ad di titik f.
6. Absis untuk titik f adalah besarnya tekanan prakonsolidasi (pc).
Gambar 14.1 Penentuan Tekanan Prakonsolidasi
Setelah mendapatkan harga tekanan prakonsolidasi, maka harga Cc dapat ditentukan dengan menggunakan prinsip sebagai berikut:
Dari grafik e vs log p dicari bagian grafik yang paling linear pada bagian dimana tanah sudah melewati tekanan prakonsolidasi.
(79)
PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH 2006/2007
KELOMPOK 20
XIV- 4 Diambil dua titik ujung pada grafik yang paling linear tersebut
Mengaplikasikan rumus berikut:
1 2 c 2 1 e e C p log p dengan:
Cc : indeks kompresi
e1, e2 : void ratio pada ujung bagian linear kurva e versus log p
setelah tanah mengalami tekanan yang melampaui tekan-an prakonsolidasi
p1, p2 : tekanan yang berkaitan dengan e1 dan e2.
Penentuan t90
Grafik pembacaan penurunan vs akar pangkat dua dari waktu untuk setiap pembebanan dapat digunakan untuk mencari besarnya t90. Setelah didapat nilai t90 untuk masing-masing pembebanan maka dapat dicari besar nilai Cv.
Harga koefisien konsolidasi ditentukan dengan metoda akar waktu (time square root method) adalah sebagai berikut (lihat gambar di bawah):
1. Gambar suatu garis AB melalui bagian awal kurva (ambil kurva yang lurus).
2. Gambar suatu garis AC sehingga OC = 1.15 OB. Absis titik D, yang merupakan perpotongan antara garis AC dan kurva konsolidasi merupakan perpotongan an-tara garis AC dan kurva konsolidasi, memberikan harga akar waktu untuk terca-painya konsolidasi 90 %.
3. Hitung koefisien konsolidasi dengan menggunakan rumus berikut: 2 dr v 90 0.848 H C t
(80)
PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH 2006/2007
KELOMPOK 20
XIV- 5 Gambar 14.2 Cara Penentuan t90
Kecepatan penurunan
Berbicara mengenai kecepatan penurunan, kita selalu berhubungan dengan waktu yang dibutuhkan untuk penurunan tersebut. Waktu penurunan dihitung dengan rumus :
Cv TH t
2 dr dengan:
t = waktu
(81)
PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH 2006/2007
KELOMPOK 20
XIV- 6 Hdr = jarak lintas drainage (tergantung susunan lapisan
tanah)
Cv = koefisien konsolidasi, dicari dari lengkung konsolidasi.
3 TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan sifat pemampatan suatu jenis tanah, yaitu sifat-sifat perubahan isi dan proses keluarnya air dari dalam pori tanah yang diakibatkan adanya perubahan tekanan vertikal yang bekerja pada tanah. Selain hal tersebut percobaan ini juga bertujuan untuk:
Menentukan nilai Cc (Indeks Kompresibilitas) Menentukan nilai Cv (Koefisien Konsolidasi)
4 ALAT PERCOBAAN
Satu set alat konsolidasi.
Tabung contoh tanah.
Silinder penolong untuk mengisi contoh tanah kedalaman tabung contoh tanah.
Silinder ring yang berisi batu pori.
Pelat tembaga untuk meratakan gaya pembebanan dengan peluru di tengah-tengah.
Oedometer.
(1)
KELOMPOK 20
XIV- 16 Grafik Akar Waktu vs Settlement
1 kg/cm2
R2 = 0.9827
8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 9.1
0 2 4 6 8 10 12
akar waktu se tt le m en t
pembebanan 1 kg/cm2 Poly. (pembebanan 1 kg/cm2)
Grafik 14.5 Deformasi vs Akar Waktu Beban 1 kg/cm2 Grafik Akar Waktu vs Settlement
2.5 kg/cm2
R2 = 0.9868
7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4
0 2 4 6 8 10 12
akar waktu s e tt le m e n t
pembebanan 2.5 kg/cm2 Poly. (pembebanan 2.5 kg/cm2)
(2)
Grafik Akar Waktu vs Settlement
5 kg/cm2
R2 = 0.9903
6.6 6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3
0 2 4 6 8 10 12
akar waktu
se
tt
le
m
en
t
pem bebanan 5 kg/cm 2 Poly. (pem bebanan 5 kg/cm 2)
(3)
KELOMPOK 20
XIV- 18
Applied
Final Dial 2H From
H =
4H/H Void Height Void Ratio (t90)1/2 t90 Cv= Pressure
Dial Change
Dial
Change mm 2H - 2Ho e=(2H-2Ho)/ menit sec 0.848H2/t90
kg/cm2 mm mm mm mm 2Ho cm2/sec
0.00 10 0 20 10 8.629253501 0.758949297
0.10 9.641 -0.359 19.641 9.8205 8.270253501 0.727374978 6 2160 0.000378625 0.20 9.408 -0.233 19.408 9.704 8.037253501 0.706882454 7.7 3557.4 0.000224473 0.40 9 -0.408 19 9.5 7.629253501 0.670998549 5.85 2053.35 0.000372718 1.00 8.249 -0.751 18.249 9.1245 6.878253501 0.604947538 5.3 1685.4 0.000418901 2.50 7.22 -1.029 17.22 8.61 5.849253501 0.514446218 6.2 2306.4 0.000272563 5.00 6.598 -0.622 16.598 8.299 5.227253501 0.459740853 6.2 2306.4 0.000253229
Tabel 14.5 perhitungan Cv
Contoh perhitungan sebagai berikut:
Contoh perhitungan diambil untuk applied pressure 0,1 kg/cm2
Dari percobaan didapat nilai final dial 9,641 mm, sedangkan final dial dari applied pressure sebelumnya 10 mm, maka:
(4)
Dial Change = 9.641 mm – 10 mm = -0.359 mm
Tinggi sampel adalah 10 mm, karena pada konsolidasi ini air mengalir ke atas dan ke bawah (double drainage) maka 2H = (2 x 10 mm)-359 mm = 19,641 mm
H = 4H/H = 9,8205 mm = 0,98205 cm H solid =
w s
s
G A
W . .
Dimana: Ws = Berat solid A = Luas sampel Gs = Specific gravity w = Berat jenis air
H solid = = 1.137 cm = 11.37 mm
Void Height = 2H-H solid = 2H – 2Ho = 20 – 11.37 = 8.6293 mm maka e = [2H – 2Ho] / 2Ho = 0.7599
Besarnya harga indeks pengembangan dapat dihitung sebagai berikut:
→ Untuk pembebanan 0.2 kg/cm2 Dari grafik didapat nilai t90 = 3557.4 dtk H = 9.704 mm
Cv = 0.848 ( H2) / t90
(5)
KELOMPOK 20
XIV- 20
Grafik Cv vs p
0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005
0.10 1.00 10.00
p
Cv
Grafik 14.9 Cv vs log p
Dari hasil pengamatan terlihat bahwa terjadi penurunan ketinggian tanah (benda uji). Penurunan ini sebanding dengan besarnya beban dan lamanya pembebanan. Penurunan ini dapat terjadi karena keluarnya sejumlah air pori yang ada di dalam tanah sebagai akibat penambahan tegangan vertikal pada tanah (prinsip dasar konsolidasi).
Tekanan prakonsolidasi adalah tekanan efektif over burden maksimum yang pernah dialami tanah sebelumnya. Dari grafik e vs P, diperoleh nilai Pc (tegangan prakonsolidai) = 0.66 kg/cm2.
Dari grafik Cv vs P (tekanan), tampak bahwa diperoleh nilai Cv yang berbeda-beda dari tiap-tiap pembebanan. Cv mengalami nilai minimum pada tekanan sekitar 0.2 kg/cm2 dan maksimumnya pada sekitar 1.0 kg/cm2.
Dari grafik e (angka pori) terhadap tekanan diperoleh hubungan bahwa nilai angka pori menurun sebanding dengan penambahan logaritma dari tekanan. Penyebab turunnya angka pori adalah pada saat tekanan diperbesar, ketinggian sampel
(6)
tanah mengalami penurunan. Penurunan ini menandakan adanya pengurangan jumlah dari pori tanah yang ada sehingga mengurangi besarnya angka pori. Kemiringan grafik ini menunjuk nilai Cc yakni sebesar 0.229.
9 KESIMPULAN
Kesimpulan yang bisa diambil dari uji konsolidasi ini adalah: 1. Didapat dari sampel tanah nilai Cc = 0.22
2. Nilai Cv tidak konstant diakibatkan oleh beberapa alasan, sebagai berikut :
- Besar nilai Cv sangat tergantung dari rasio peningkatan pembebanan (pada uji konsolidasi ini rasio pembebanan adalah 2x pembebanan sebelumnya)
- Nilai Cv ini juga sangat dipengaruhi oleh beban yang terpasang dimana sering dikaitkan apakah beban yang terpasang sudah melebihi nilai beban terbesar yang pernah dialami tanah.
- Nilai Cv juga dapat berbeda dari perhitungan satu orang ke orang lainnya.
3. Penggunaan metode ini sangatlah rentan terhadap perbedaan dalam pembacaan nilai, karena banyak menggunakan asumsi, terutama dalam menarik garis singgung dan menarik garis sejajar
4. Konsolidasi adalah proses yang bergantung pada waktu hanya dapat terjadi pada lapisan lempung dikarenakan nilai permeabilitasnya yang rendah.