Mekanika Tanah 1 2017 1

(1)

Mekanika Tanah 1

2017 1

BAB I PENDAHULUAN

1.1Tanah dan Mekanika Tanah

Dalam pengertian teknik secara umum tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan udara yang mengisi pori diantara partikel-partikel padat tersebut. tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil. Disamping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan. 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.

Ilmu mekanika tanah (soil mechanic) adalah cabang dari ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat fisik dari tanah dan perilaku massa tanah tersebut bila menerima berbagai macam gaya. Ilmu rekayasa tanah (soil engineering) merupakan aplikasi dari prinsip-prinsip mekanika tanah dalam masalah praktis. Istilah rekayasa geoteknis (geotechnical engineering) didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan dan pelaksanaan dari bagian teknik sipil yang menyangkut material – material alam yang terdapat pada permukaan bumi. Dalam arti umumnya rekayasa geoteknik juga mengikutsertakan aplikasi dari prinsip prinsip dasar mekanika tanah dan mekanika batuan dalam masalah masalah perancangan pondasi.

1.2Sejarah Perkembangan Mekanika Tanah

(2)

Mekanika Tanah 1

2017 2

pertama terkait dengan irigasi dan pengendalian banjir, seperti yang ditunjukkan oleh jejak tanggul, bendungan, dan kanal dating pada 2000 SM yang ditemukan di Mesir kuno, Mesopotamia kuno dan Fertile Crescent, serta sekitar pemukiman awal Mohenjo Daro dan Harappa di lembah Indus untuk melindungi kota Mohenjo Dara (sekarang menjadi Pakistan setelah 1947). Selama dinasti Chan di China (1120 SM to249B.C.) banyak Tanggul yang dibangun untuk keperluan irigasi. Peradaban Yunani kuno menggunakan pondasi isolated pad footings and

strip-and-raft untuk membangun struktur. Dimulai sekitar 2750 SM, lima piramida yang paling penting dibangun di Mesir dalam jangka waktu kurang dari satu abad (Saqqarah, Meidum, Dahshur Selatan dan Utara, dan Cheops). Hal ini menimbulkan tantangan berat tentang keadaaan fondasi, stabilitas lereng, dan pembangunan ruang bawah tanah. Dengan kedatangan Buddhisme di Cina selama Dinasti Han pada 68 Masehi, ribuan pagoda dibangun. Banyak dari struktur ini dibangun pada lumpur dan lapisan lempung lunak. Dalam beberapa kasus tekanan pondasi melebihi kapasitas beban-dukung tanah dan dengan demikian menyebabkan kerusakan struktural yang luas.

Berdasarkan penekanan dan sifat dari penelitian di bidang rekayasa geoteknik, rentang waktu 1700-1927 dapat dibagi menjadi empat periode utama (SKEMPTON, 1985): Pra-klasik (1700-1776 M), mekanika tanah klasik -Tahap I (1776-1856 AD), mekanika tanah klasik-Tahap II (1856-1910), mekanika tanah modern (1910-1927 M)

1. Periode Mekanika Tanah Prec-lassical (1700 -1776)

(3)

Mekanika Tanah 1

2017 3

1729, Bernard Hutan de Belidor (1671-1761) menerbitkan sebuah buku untuk insinyur militer dan sipil di Perancis. Dalam buku itu, ia mengusulkan sebuah teori untuk tekanan tanah lateral pada dinding penahan itu adalah tindak lanjut hasil pembelajaran Gautier (1717).

Laboratorium pertama hasil uji pada dinding 76 mm. Menahan dinding yang dibangun dengan pengurukan pasir tahun 1746 oleh seorang insinyur Perancis, Francois Gadroy (1705-1759), yang mengamati adanya bidang slip di tanah yang mengalami kerusakan. Studi Gadroy itu kemudian diringkas oleh JJ Mayniel tahun 1808.

2. Mekanika Tanah Klasik -Tahap I (1776 -1856)

Selama periode ini, sebagian besar dari perkembangan di bidang geoteknik datang dari insinyur dan ilmuwan di Perancis. Pada periode preclassical, hampir semua pertimbangan teoritis yang digunakan dalam menghitung tekanan tanah lateral pada dinding penahan didasarkan pada kerusakan permukaan yang berbasis di tanah. Dalam makalah yang terkenal ditampilkan pada tahun 1776, Perancis ilmuwan Charles Augustin Coulomb (1736 -1806) menggunakan prinsip-prinsip kalkulus untuk menentukan posisi sebenarnya dari permukaan geser dalam tanah di belakang dinding penahan. Dalam analisis ini, Coulomb menggunakan hukum gesekan dan kohesi untuk tubuh padat. Pada 1820, kasus khusus dari pekerjaan Coulomb dipelajari oleh insinyur Perancis Jacques Frederic Francais (1775-1833) dan oleh mekanik Perancis, profesor Claude Louis Marie Henri Navier (1785-1836). kasus khusus ini berkaitan dengan backfills miring dan backfills mendukung biaya tambahan. Pada 1840, Jean Victor Poncelet (1788-1867), seorang insinyur tentara dan profesor mekanik, diperpanjang teori Coulomb dengan menyediakan metode grafik untuk menentukan besarnya tekanan tanah lateral pada vertikal dan kecenderung dinding penahan yang rusak pada permukaan tanah poligonal.

(4)

Mekanika Tanah 1

2017 4

berteori bahwa dalam semua kasus kegagalan terjadi ketika kohesi dimobilisasi melebihi kohesi ada tanah. Dia juga mengamati bahwa permukaan kegagalan yang sebenarnya dapat diperkirakan sebagai busur dari cycloids. Akhir tahap I dari periode mekanika tanah klasik secara umum ditandai oleh tahun (1857) dari publikasi pertama oleh William John Macquorn Rankine (1820 -1872), seorang profesor teknik sipil di Universitas Glasgow. Penelitian ini memberikan teori terkenal pada tekanan bumi dan kesetimbangan massa bumi. Teori Rankine adalah penyederhanaan teori Coulomb.

3. Mekanika Tanah Klasik -Tahap II (1856 -1910)

Hasil eksperimen dari beberapa tes laboratorium pada pasir muncul dalam literatur dalam fase ini. Salah satu publikasi paling awal dan paling penting adalah oleh salah satu insinyur Perancis Henri Philibert Gaspard Darcy (1803-1.858). Pada tahun 1856, ia menerbitkan sebuah studi pada permeabilitas penyaringan pasir. Berdasarkan uji tersebut, Darcy mendefinisikan koefisien jangka permeabilitas (atau konduktivitas hidrolik) tanah, yang sangat Parameter berguna dalam geoteknik sampai hari ini. Sir George Howard Darwin (1845-1912), seorang profesor astronomi, juga melakukan tes laboratorium. Kontribusi lain yang perlu dicatat, yang diterbitkan pada tahun 1885 oleh Joseph Valentin Boussinesq (1842-1.929), adalah pengembangan dari teori distribusi tegangan di bawah daerah bantalan, dimuat dalam media homogen semiinfinite, elastis, and isotropik. Pada tahun 1887, Osborne Reynolds (1842-1912) menunjukkan fenomena dilatency di pasir.

4. Mekanika tanah modern, sesudah 1927

(5)

Mekanika Tanah 1

2017 5

(6)

Mekanika Tanah 1

2017 6

Gambar 1.1 Karl Terzaghi

Pada tahun 1985, Ralph Peck menulis bahwa "beberapa orang selama masa Terzaghi yang tidak setuju bahwa dia tidak hanya pemberi semangat dan pembimbing dalam mekanika tanah, tapi bahwa ia adalah rumah ide untuk penelitian dan aplikasi di seluruh dunia. Dalam beberapa tahun ke depan dia akan terlibat pada proyek-proyek di setiap benua Australia dan Antartika.”

1.3Ruang Lingkup Mekanika Tanah

Ruang lingkup mekanika tanah sangat luas. Sarjana-sarjana teknik sipil mempunyai banyak masalah-masalah penting dengan tanah . Antara lain menguji tanah dan mengklasifikasi serta mengetahui sifat-sifat tanah alami dan macam-macamnya.

lmu Mekanika Tanah khususnya dapat membantu memecahkan problema-problema dalam teknik sipil antara lain:

1. Perencanaan dan pelaksanaan fondasi.

(7)

Mekanika Tanah 1

2017 7

tanah, pola distribusi tegangan dalam tanah di bawah daerah pembebanan, kemungkinan penurunan fondasi, pengaruh/dampak air tanah dan getaran dan lain-lain.

Macam-macam bentuk fondasi yang sesuai antara lain: a. Fondasi dangkal

b. Fondasi tiang

c. Fondasi sumuran dll.

Yang tergantung dari tanah dasar, beban dan air tanah yang terdapat pada tanah tersebut. Pengetahuan tentang penyusutan dan pengembangan tanah di bawah fondasi tersebut juga sangat perlu.

2. Perencanaan perkerasan.

Perkerasan lentur maupun perkerasan kaku dalam pelaksanaannya tergantung tanah dasar yang bersangkutan. Tebal perkerasan dan komponennya tergantung sifat-sifat tanah dasar yang akan ditetapkan sebelum perencanaan dibuat. Pengetahuan tentang teknik perbaikan tanah seperti kekuatan dan stabilitas tanah sangat banyak membantu dalam melaksanakan perkerasan pada tanah jelek. Untuk mengetahui kekuatan tanah biasanya digunakan data-data: C.B.R., pemadatan dan daya dukung.

3. Perencanaan bangunan di bawah tanah dan dinding penahan.

(8)

Mekanika Tanah 1

2017 8

4. Perencanaan penggalian dan penimbunan .

Jika permukaan tanah tidak datar, komponen berat tanah condong bergerak ke bawah dan mungkin stabilitas struktur tanah terganggu. Pengetahuan tentang kuat geser dan hu bungan sifat-sifat tanah perlu untuk merencanakan kemiringan dan tinggi timbunan atau galian.

Kemungkinan rembesan air tanah akan mengurangi kekuatan tanah ketika sedang dilakukan penggalian. Kadang-kadang mungkin perlu mengeringkan air tanah untuk mempertahankan kekuatan tanah yang ada dan mengurangi gaya rembesan. Untuk menjaga keruntuhan tanah galian juga diperlukan dinding penguat lateral atau turap-turap pada kedalaman galian tertentu.

5. Perencanaan bendungan tanah.

Untuk membangun bendungan tanah memerlukan sangat banyak pengetahuan mekanika tanah . Hal-hal yang perlu diketahui ialah sifatsifat tanah alami antara lain: lndeks kepadatan, sifat-sifat plastisitas dan berat spesifik, distribusi ukuran butir (gradasi) tanah, rembesan, konsolidasi dan sifat-sifat pemadatan serta parameter kuat geser dalam kondisi bermacam-macam pengeringan tanah .

Menentukan kadar air optimum dan berat isi kering maksimum pada proses pemadatan, sangat penting bagi aspek perencanaan. Sifat-sifat konsolidasi membantu meramalkan pen urunan bendungan dengan konsekuensi mereduksi tegangan air pori. Pengaruh rembesan penting diketahui untuk mengamankan kemantapan lereng tubuh bendungan.

(9)

Mekanika Tanah 1

2017 9

1.4Contoh Permasalahan Dalam Mekanika Tanah

(10)

Mekanika Tanah 1

2017 10

BAB II SIFAT-SIFAT FISIK TANAH

2.1 Asal Usul Tanah

(11)

Mekanika Tanah 1

2017 11

Gambar 2.1 Siklus Terbentuknya Batuan

2.2 Ukuran Partikel Tanah

Ukuran dari pertikel tanah adalah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil, pasir, lanau, lempung, tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan ukurang-ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan ukuran jenis tanah yang telah dikembangkan MIT (Massachussetts Instute of Tecnology), USDA (U.S.

(12)

Mekanika Tanah 1

2017 12

Gambar 2.2 Sistem Penamaan Tanah Berdasarkan Ukuran Butir Menurut AASHTO dan USCS

1. Kerikil ; mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar, dan mineral-mineral lain.

2. Pasir; mengandung mineral quartz dan feldspar. 3. Lanau

Lanau adalah material yang merupakan peralihan antara lempung dan pasir halus. Kurang plastis dan lebih mudah ditembus air daripada lempung dan memperlihatkan sifat dilatansi yang tidak terdapat pada lempung. Dilatansi adalah sifat yang menunjukkan gejala perubahan isi apabila lanau itu dirubah bentuknya. Lanau adalah material yang butiran-butirannya lolos saringan no.200. Lanau yang merupakan butiran halus mempunyai sifat-sifat yang tidak menguntungkan, seperti:

• Kuat geser rendah, segera sesudah penerapan beban.

• Kapilaritas tinggi.

• Permeabilitas rendah.

• Kerapatan relatif rendah dan sulit dipadatkan.

(13)

Mekanika Tanah 1

2017 13

4. Lempung

Lempung terdiri dari butiran yang sangat kecil dan menunjukkan sifat-sifat plastisitas dan cohesive. Plastisitas adalah sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu berubah-ubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya, dan tanpa terjadi retak-retak atau pecah-pecah, sedangkan cohesive menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian itu melekat satu sama lainnya. Tanah lempung ini termasuk kedalam tanah berbutir halus. Tanah lempung dalam mendukung beban pondasi sangat bergantung pada sejarah geologi, kadar air dan kandungan mineralnya. Tanah lempung dinyatakan sebagai lunak, sedang, atau kaku, tergantung dari kadar air seperti yang dinyatakan dalam konsistensi. Pada waktu kering, tanah ini dapat sangat keras dan menyusut yang disertai retakan. Waktu basah, kuat geser akan turun dan lempung menjdi mengembang.

2.3 Analisis Mekanik Tanah

Analisis mekanik merupakan penentuan ukuran persentase partikel tanah yang dinyatakan dalam persen berat total tanah dalam kondisi kering. Trerdapat dua metode yang digunakan untuk mengetahui distribusi ukuran partikel tanah, yaitu:

- Analisis saringan ; untuk ukuran partikel berdiameter lebih dari 0,075 mm - Analisis hydrometer ; untuk ukuran partikel tanah berdiameter kurang dari

0,075 mm

Tabel 2.1 Ukuran Saringan Menurut Standar U.S Saringan

no.

Diameter Lubang Bukaan (mm)

4 4,75

5 4,00

6 3,35

7 2,80

8 2,36

10 2,00

12 1,70

14 1,40

16 1,18

18 1,00

(14)

Mekanika Tanah 1

Kurva Distribusi Ukuran Butir Tanah

Ada beberapa parameter yang perlu diperhatikan dalam pembuatan kurva distribusi ukuran butir, yaitu :

1. Ukuran efektif = D10

2. Koefisien Keseragaman (uniform coefficient)

60 Cu = Koefisien keseragaman

D60 = Ukuran butir yang sepadan dengan 60% melalui ayakan (yaitu lebih

kecil daripada ukuran tersebut)

3. Koefisien gradasi (Coefficient of gradation)

10

D60 = Ukuran butir yang sepadan dengan 30% melalui ayakan (yaitu lebih

(15)

Mekanika Tanah 1

2017 15

Gambar 2.3 Kurva Distribusi Ukuran Butir Contoh :

Berikut ini adalah hasil pengujian ukuran butir

(16)

Mekanika Tanah 1

2017 16

Tugas :

1. Diketahui tanah memiliki D60=0,42 mm, D30=0,42 mm, D10=0,42 mm.

Hitunglah koefisien keseragaman dan koefisien gradasi 2. Berikut adalah hasil analisis ayakan

No.Ayakan Massa tanah yang tertahan (gr) 4

10 20 40 60 100 200 pan

0 18,5 53,2 90,5 81,8 92,2 58,5 26,5

a. Buatlah kurva distribusi ukuran butir (kertas millimeter blok) b. Tentukan D60, D30, dan D10

(17)

Mekanika Tanah 1

2017 17

3. Berikut adalah hasil analisis ayakan Ukuran butir % tanah yang lolos

0,425 0,1 0,052

0,02 0,01 0,004 0,001

100 92 84 62 46 32 22

a. Buatlah kurva distribusi ukuran butir (kertas millimeter blok) b. Tentukan D60, D30, dan D10

c. Hitung koefisien keseragaman d. Hitung koefisien gradasi

2.4Hubungan Antara Jumlah Butir, Air dan Udara Dalam Tanah

Hubungan antara jumlah butir, air dan udara dalam tanah dikenal dengan istilah diagram tiga phase tanah seperti gambar 2.1.

Gambar 2.4 Diagram Tiga Phase Tanah

(18)

Mekanika Tanah 1

2017 18

2.4.1 Hubungan Antara Berat (W) dan Volume Tanah (V)

Pada kondisi alami/ natural, tanah memiliki tiga komponen pembentuk yaitu butiran tanah, air dan udara.

a) Kondisi Tanah Natural b) Penampang Struktur Tanah Natural Gambar 2.5. Elemen Tanah Dalam Kondisi Natural

1. Volume Total Tanah (V) dan Berat Total Tanah (W)

a w s v

s V V V V

V

V      (2.3)

Dimana :

V = Volume butiran tanah v

V = Volume pori/rongga

w

V = Volume air dalam pori/rongga

a

V = Volume udara di dalam rongga

Diasumsikan berat udara diabaikan (Wa=0), maka diperoleh berat total :

w s W W

(19)

Mekanika Tanah 1

2. Angka pori/void ratio (e) merupakan perbandingan antara volume pori/rongga terhadap volume solid tanah.

s v V V

e (2.5)

3. Porositas/Porosity (n) merupakan perbandingan antara volume pori terhadap volume total

4. Derajat Kejenuhan/Degree of Saturation (S) merupakan perbandingan antara volume air terhadap volume rongga

v w V V

S  . (2.7)

Biasanya angka pori, porositas dan derajat kejenuhan dinyatakan dalam bentuk persen

2.4.2 Hubungan Antara Angka Pori dan Porositas

(20)

Mekanika Tanah 1

2017 20

Gambar 2.6 Hubungan Antara Porositas dan Angka Pori

6. Unit berat tanah/unit weight ( ) merupakan perbandingan antara berat tanah terhadap volume.

V W



 (2.11)

Unit berat tanah dapat juga ditunjukkan dengan persamaan berat tanah, kadar air dan volume total

V

Terdapat tiga jenis unit berat menurut kondisi tanah, yaitu

- Unit berat alami tanah (



_n) merupakan Unit berat tanah yang didapatkan pada saat tanah berada dalam kondisi alami (natural)

V W_n

n 

 (2.13)

(21)

Mekanika Tanah 1 pada saat tanah berada dalam kondisi kering.

V turunan, maka penggunaaan densitas tanah () kadang-kadang lebih baik. Satuan densitas tanah/density () dalam SI adalah kg/m3

2.4.2 Hubungan Antara Unit Berat Tanah ( ) , Angka Pori (e), Kadar Air (w) dan Berat Jenis (Gs)

Pada hubungan ini, volume butiran tanah (Vs) =1 Berat jenis/Spesific Gravity (Gs)

(22)

Mekanika Tanah 1

2017 22

Gambar 2.7. Elemen Tanah dengan volume butiran tanah (Vs) =1

Berat butiran tanah dan air dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

w

W = Berat jenis dari butiran tanah

w= Kadar air

w

W = Unit berat dari air

Berdasarkan persamaan 2.18 dan 2.19 , maka diperoleh persamaan unit berat:

(23)

Mekanika Tanah 1

Dari definisi derajat kejenuhan (S) diperoleh persamaan :

e

Untuk contoh tanah dalam kondisi jenuh, rongga/pori secara keseluruhan diisi oleh air, maka hubungan unit berat dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :





Apabila yang diketahui adalah densitas, maka persamaan yang digunakan adalah hubungan sama dengan persamaan yang digunakan untuk unit berat

Kondisi natural,





Pembuktian antara hubungan densitas dan unit berat adalah sebagai berikut :

w

Maka, diperoleh densitas sebagai berikut :

(24)

Mekanika Tanah 1

2017 24

2.4.3 Hubungan Antara Unit Berat Tanah ( ) , Porositas (n), Kadar Air(w)

Persamaan porositas adalah

V V n v

(2.33)

Gambar 2.8. Elemen Tanah dengan Volume Total = 1

Gambar 2.9 Elemen Tanah Pada Saat Kondisi Jenuh dengan Volume Total = 1

Jika V 1, maka V_s 1n

Maka diperoleh persamaan untuk berat butiran tanah berat butiran tanah dan berat air sebagai berikut :

)

Berikut ini adalah beberapa persamaan untuk unit berat

Kondisi natural,

(25)

Mekanika Tanah 1

Derajat kejenuhan untuk contoh tanah jenuh dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

2.4.4 Berbagai Hubungan Antar Unit Berat

Berikut ini adalah tabel untuk berbagai macam hubungan Antar Unit Berat Pada kondisi natural ( , Unit Berat Kondisi Kering



_ddan Unit Berat Kondisi Jenuh (



_s)

Unit Berat Asli (y) Unit Berat kering( yd) Unit Berat Jenuh (ysat)

diberikan hubungan diberikan hubungan diberikan hubungan

(26)

Mekanika Tanah 1

2017 26

2.4.5 Densitas Relatif (Relative Density), Dr

Densitas relatif biasanya digunakan untuk menggambarkan endapan tanah

min

D = Densitas relatif (biasanya dinyatakan dalam %)

max

e = angka pori tanah padat

e = angka pori in situ tanah

min

e = = angka pori tanah padat

Tabel Deskripsi Kualitas Endapan Tanah

Densitas Relatif (%) Deskripsi Endapan Tanah 0 – 5

1. Massa sampel tanah yang memiliki volume 0,0057 m3 adalah 10,5 kg, kadar air (w) adalah 13% dan berat jenis tanah (Gs) adalah 2,68. Tentukan

a. Densitas tanah asli /bobot isi tanah asli , (kg/m3) b. Bobot isi tanah kering , (kg/m3)

c. Angka pori/void ratio , e d. porositas ,

(27)

Mekanika Tanah 1

2017 27

Penyelesaian : a. Densitas tanah asli

b. Bobot isi kering tanah

c. Angka Pori

( )( )

d. Porositas

e. Berat Jenis Tanah

( ) ( )( ) = 0,39 %

2. Diketahui tanah jenuh dengan w = 40% dan = 2.71 . Tentukan berat unit tanah jenuh dan kering dilb/ dan kN/

Penyelesaian

Diketahui w = 40% dan = 2,71

Ditanya dan

Jawab

(28)

Mekanika Tanah 1

2017 28

a. Unit berat tanah jenuh

( ) ( )

( ) ( ₎

b. Unit berat tanah kering

( )( )

( ) ( )

Tugas 2 :

1. Tanah asli memiliki volume =0,25 , Berat = 30 lb. Ketika telah dikeringkan, tanah tersebut memiliki berat = 26,1 lb. Berat jenis tanah (Gs)

= 2,63. Hitunglah : a. Kadar air tanah(%)

b. Unit berat tanah asli ( ) c. Berat kering tanah (lb) d. Angka pori (%) e. Porositas (%)

2. Pada keadaan natural, tanah memiliki volume = 0,35 dan berat 39,93 lb. Setelah dikeringkan berat tanah menjadi = 34,53 lb. Jika Gs=2,65.

Hitunglah : a. Kadar air (%)

b. Unit berat tanah natural ( ) c. Unit berat tanah kering ( ) d. Angka pori

e. Porositas

f. Derajat kejenuhan (%)

(29)

Mekanika Tanah 1

2017 29

di Laboratorium adalah 2,68. Jika angka pori tanah asli adalah 0,83. Tentukan :

a. Density tanah alami di lapangan ( ) b. Density tanah kering di lapangan ( )

c. Berapa jumlah yang harus ditambahkan agar tanah menjadi jenuh (kg) 4. Suatu contoh tanah asli memiliki volume 100cm3 dengan massa = 200 gr.

Setelah dikeringkan di dalam oven selama 24 jam, massanya berkurang menjadi 160 gr. Apabila Gs=2,68. Hitunglah :

a. Kadar air b. Angka pori c. Derajat kejenuhan

2.5 Batas-Batas Kekentalan/Konsistensi Tanah (Atterberg Limits)

Konsistensi tanah merupakan sifat tanah yang dapat menggambarkan ketahanan dari tanah saat terjadinya adhesi (tarik menarik antar partikel)dan kohesi (tarik menarik antar partikel dan air) ketika menerima gaya atau tekanan dari luar yang mempengaruhi perubahan bentuk tanah. Disebut konsistensi karena dibutuhkan kedudukan fisik tanah pada kadar air tertentu untuk tetap melekat pada kondisinya. Jika batas konsistensinya dilewati, maka tanah yang sebelumnya berada pada keadaan padat berubah pada keadaan plastis, semiplastis dan cair. Artinya berdasarkan kadar air yang dikandung, sifat tanah dapat dibedakan menjadi empat : solid, semiplastis, plastis dan liquid.

(30)

Mekanika Tanah 1

2017 30

Gambar 2.10 Batas-Batas Atterberg

Batas-Batas Atterberg terdiri dari tiga, yaitu :  Batas cair (Liquid limit)

 Batas Plastis (Plastic limit)  Batas menyusut (Shrinkage limit)

1. Batas cair (Liquid Limit) = LL

Batas cair adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis.

Contoh :

Dari hasil perolehan uji di laboratorium diketahui bahwa

(31)

Mekanika Tanah 1

2017 31

Gambar 2.11 Kurva Aliran Perhitungan Batas Cair

2. Batas plastis (Plastic Limit) = PL

Batas plastis adalah kadar air suatu contoh tanah antara keadaan plastis dan semi plastis.

3. lndeks plastis (Plasticity index) = lP

Selisih antara batas cair dan batas plastis, di mana tanah tersebut dalam keadaan plastis disebut lndeks plastis (Plasticity index).

PI = Ll - PL (2.41)

4. Indeks kecairan (Liquidity index) = LI

Kadar air tanah dalam keadaan asli biasanya terletak antara batasplastis dan cair. Suatu angka kadang-kadang dipakai sebagai petunjuk akan keadaan tanah di tempat aslinya yang disebut "lndeks kecairan ". lndeks kecairan ialah perbandingan antara selisih kadar air tanah asli dan batas plastis dengan selisih batas cair dan batas plastis.

PI PL w PL LL

PL w

LI  

 

 (2.42)

Dimana :

(32)

Mekanika Tanah 1

2017 32

Nilai Ll pada umumnya berkisar antara 0 sampai 1. Jika Ll kecil mendekati nol, maka tanah itu kemungkinan besar agak keras. Jika Ll besar mendekati satu, kemungkinan besar tanah tersebut lembek.

5. Kekentalan relatif (Relative consistency) = RC atau indeks kekentalan

(Consistency inde x) = lC

Kekentalan relatif menyatakan perbandingan antara selisih batas cair dan kadar air tanah asl i terhadap indeks plastis.

PI

lndeks pengaliran adalah kemiringan lengkung aliran, yang menyatakan perbandingan antara selisih kadar air dengan selisih logaritma jumlah ketukan/pukulan pada percobaan batas cair.

1

w1 = kadar air pada jumlah ketukan/pukulan percobaan 1

w2 = kadar air pada jumlah ketukan/pukulan percobaan 2

N1 = jumlah ketukan/pukulan percobaan 1

N2 = jumlah ketukan/pukulan percobaan 2

7. Indeks kekasaran (Thoughness inde x) = 1t

Menyatakan perbandingan antara indeks plastis dengan indeks pengaliran.

(33)

Mekanika Tanah 1

2017 33

Gambar 2.12 Batas Menyusut (Shrinkage Limit)

SL = ( ) ( ) (2.46)

( ) (2.47)

w (%) = ( ) (2.48)

Maka

SL = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2.49)

Dimana

wi = kadar air mula-mula(%)

w = perubahan kadar air ( yaitu antara kadar air awal dan kadar air pada

batas menyusut)

M1 = massa tanah mula-mula (gr)

M2 = massa tanah kering (gr ) Vi = Volume tanah mula-mula (cm3)

Vf = Volume tanah kering (cm3)

Pw = densitas tanah air (1 g/cm3)

(34)

Mekanika Tanah 1

2017 34

SR =

(

)

( ) (

)

( ) (2.50)

Dimana

V = perubahan volume (cm3

) M = Perubahan massa (gr)

Hubungan antara SR, SL dan berat jenis/Spesifis Gravity (Gs) dapat dinyatakan

dalam persamaan berikut :

Gs =

( )

(2.51)

Kegunaan batas-batas Atterberg

Batas cair dan batas plastis tidak secara langsung memberi angka-angka yang dapat dipakai dalam perhitungan perencanaan. Yang kita peroleh dari percobaan batas-batas Atterberg ini adalah suatu gambaran secara garis besar sifat-sifat tanah yang bersangkutan. Tanah yang batas cairnya tinggi biasanya mempunyai sifat teknik yang buruk, yaitu kekuatannya/daya dukungnya rendah, pemampatannya (compressibility) tinggi dan sulit memadatkannya.

Contoh soal :

Berikut ini merupakan data hasil uji batas menyusut :

 Volume awal tanah dalam keadaan jenuh = 24,6 cm3  Volume akhir tanah dalam kondisi kering = 15,9 cm3  Massa awal dalam kondisi jenuh = 44 g  Massa akhir dalam kondisi kering = 30,1 g

Hitunglah batas menyusut dari tanah tersebut! Penyelesaian:

SL = ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

M1 = 44 g Vi = 24,6 cm3 Pw = 1 g/cm3

M2 = 30,1 g Vf = 15,9 cm3

SL = (

) ( ) (

(35)

Mekanika Tanah 1

2017 35

Tugas

1. Diketahui data-data percobaan batas cair dan batas plastis sebagai berikut:

Jumlah pukulan Kadar air (%) 15