1 Bahan Kuiah Mekanika Tanah 1 Kelas a PDF

(1)

Oleh : Ir.Nursyah Effendi Oleh : Ir.Nursyah Effendi

(2)

SEKOLAH TINGGI ILMU TEKNIK

TRISULA BENGKULU

JL.Jend.Sudirm

JL.Jend.Sudirman II No. 02 Pintu Batu Bengkulu 38115 an II No. 02 Pintu Batu Bengkulu 38115 Telp/FaxTelp/Fax. (0736) 347437. (0736) 347437 Email

Email :stit@trisula:stit@trisula.ac.id .ac.id Website Website : : stittristittrisula.ac.idsula.ac.id

Mata

Mata Kuliah Kuliah : : Mekanika Mekanika Tanah Tanah 11 Program

Program Studi Studi : : Teknik Teknik Sipil Sipil S1 S1 / / D3D3 Kode

Kode Mata Mata Kuliah Kuliah : : MKK MKK 213 213 / / MKK MKK 212212 Jumlah

Jumlah SKS SKS : : 2 2 SKSSKS

Status

Status : : Kelas Kelas AA

Semester/Ke/Tahun

Semester/Ke/Tahun : : Gasal Gasal / / 2 2 (Dua) (Dua) / / 201011201011 Perkiraan

Perkiraan Jumlah Jumlah Mahasiswa Mahasiswa : : 20 20 Orang Orang MahasiswaMahasiswa Nama

Nama Dosen/Assisten Dosen/Assisten : : Ir.Nursyah Ir.Nursyah Effendi Effendi / / Juwita Juwita Cahyani,STCahyani,ST Kuliah

Kuliah Dosen Dosen Tutorial Tutorial : : 2 2 ( ( dua dua ) ) Jam Jam x x PermingguPerminggu Tujuan Mata Kuliah ;

Tujuan Mata Kuliah ; Agar mahasiswa dapat menguasai sifat-sifat berbagai jenis tanah dan parameternya termasukAgar mahasiswa dapat menguasai sifat-sifat berbagai jenis tanah dan parameternya termasuk berbagai metode penyelidikan tanah di

berbagai metode penyelidikan tanah di lapangan dan di laboratorium. Diharapkan lapangan dan di laboratorium. Diharapkan mahasiswmahasiswa dapat a dapat mendata mendata klasifiklasifikasikasi tanah dengan percobaan-percobaan

tanah dengan percobaan-percobaan Isi Mata Kuliah :

Isi Mata Kuliah : Pendahuluan; Sifat-sifat indexs tanah ; Mineral Lempung ; Klasifikasi Tanah ; Klasifikasi Visual ;Pendahuluan; Sifat-sifat indexs tanah ; Mineral Lempung ; Klasifikasi Tanah ; Klasifikasi Visual ; Penyelidikan Tanah Lapangan

Penyelidikan Tanah Lapangan ; Pemadatan Tanah ; P; Pemadatan Tanah ; Prinsip-prinsip Tegangan Efektif, Lingkaran Mrinsip-prinsip Tegangan Efektif, Lingkaran Mohr,Permeabilitas.ohr,Permeabilitas. Tugas :

Tugas : Membuat Membuat makalah/himpunan kuliah makalah/himpunan kuliah diketik komputer, diketik komputer, satu satu judul buku judul buku nomor nomor 1,2 dan 1,2 dan 3 3 perkelompok danperkelompok dan sebelum semester dikirim ke email :

(3)

SEKOLAH TINGGI ILMU TEKNIK

TRISULA BENGKULU

JL.Jend.Sudirm

JL.Jend.Sudirman II No. 02 Pintu Batu Bengkulu 38115 an II No. 02 Pintu Batu Bengkulu 38115 Telp/FaxTelp/Fax. (0736) 347437. (0736) 347437 Email

Email :stit@trisula:stit@trisula.ac.id .ac.id Website Website : : stittristittrisula.ac.idsula.ac.id

Mata

Mata Kuliah Kuliah : : Mekanika Mekanika Tanah Tanah 11 Program

Program Studi Studi : : Teknik Teknik Sipil Sipil S1 S1 / / D3D3 Kode

Kode Mata Mata Kuliah Kuliah : : MKK MKK 213 213 / / MKK MKK 212212 Jumlah

Jumlah SKS SKS : : 2 2 SKSSKS

Status

Status : : Kelas Kelas AA

Semester/Ke/Tahun

Semester/Ke/Tahun : : Gasal Gasal / / 2 2 (Dua) (Dua) / / 201011201011 Perkiraan

Perkiraan Jumlah Jumlah Mahasiswa Mahasiswa : : 20 20 Orang Orang MahasiswaMahasiswa Nama

Nama Dosen/Assisten Dosen/Assisten : : Ir.Nursyah Ir.Nursyah Effendi Effendi / / Juwita Juwita Cahyani,STCahyani,ST Kuliah

Kuliah Dosen Dosen Tutorial Tutorial : : 2 2 ( ( dua dua ) ) Jam Jam x x PermingguPerminggu Tujuan Mata Kuliah ;

Tujuan Mata Kuliah ; Agar mahasiswa dapat menguasai sifat-sifat berbagai jenis tanah dan parameternya termasukAgar mahasiswa dapat menguasai sifat-sifat berbagai jenis tanah dan parameternya termasuk berbagai metode penyelidikan tanah di

berbagai metode penyelidikan tanah di lapangan dan di laboratorium. Diharapkan lapangan dan di laboratorium. Diharapkan mahasiswmahasiswa dapat a dapat mendata mendata klasifiklasifikasikasi tanah dengan percobaan-percobaan

tanah dengan percobaan-percobaan Isi Mata Kuliah :

Isi Mata Kuliah : Pendahuluan; Sifat-sifat indexs tanah ; Mineral Lempung ; Klasifikasi Tanah ; Klasifikasi Visual ;Pendahuluan; Sifat-sifat indexs tanah ; Mineral Lempung ; Klasifikasi Tanah ; Klasifikasi Visual ; Penyelidikan Tanah Lapangan

Penyelidikan Tanah Lapangan ; Pemadatan Tanah ; P; Pemadatan Tanah ; Prinsip-prinsip Tegangan Efektif, Lingkaran Mrinsip-prinsip Tegangan Efektif, Lingkaran Mohr,Permeabilitas.ohr,Permeabilitas. Tugas :

Tugas : Membuat Membuat makalah/himpunan kuliah makalah/himpunan kuliah diketik komputer, diketik komputer, satu satu judul buku judul buku nomor nomor 1,2 dan 1,2 dan 3 3 perkelompok danperkelompok dan sebelum semester dikirim ke email :

(4)

Ujian da

Ujian dan Penilaian :n Penilaian : 1

1..Ujian HUjian Harian arian : : 2 2 (dua) (dua) kali, kali, sewaktu sewaktu tutorial tutorial / / work work shop.shop. 2.Ujian T

2.Ujian Tengah engah Semester Semester : : 1 1 (satu) (satu) kali, kali, sewaktu sewaktu tutorial tutorial / / work work shop;shop; 3.

3. Ujian Ujian Akhir Akhir Semester Semester : : 1 1 (satu) (satu) kali, kali, sewaktu sewaktu tutorial tutorial / / work work shopshop Penilaian :

Penilaian : 1

1.. Absen Absen kuliah kuliah : : 10 10 %;%; 2.Tugas

2.Tugas : : 20 20 %;%;

3.Ujian

3.Ujian Harian Harian : : 10 10 %;%; 4

4 Ujian Ujian Tengah Tengah Semester Semester : : 20 20 %;%; 5

5 Ujian Ujian Akhir Akhir Semester Semester : : 40 40 %% Bentuk Soal :

Bentuk Soal : Teori Teori Essay Essay testtest Daftar Pustaka :

Daftar Pustaka : Buku Wajib: Buku Wajib:

1. Bowles, J. E.,Sifat Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah) , Terjemahan Penerbit Erlangga,Edisi 1. Bowles, J. E.,Sifat Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah) , Terjemahan Penerbit Erlangga,Edisi

Kedua tahun 1991.

Kedua tahun 1991. (Physical and Geoteehnikal Engineering, 2 (Physical and Geoteehnikal Engineering, 2 nd nd ed, McGraw-Hill Book Company, New York, 1984 ed, McGraw-Hill Book Company, New York, 1984 .. 2.

2. Craig RF. MCraig RF. Mekanika Tanah,Penerbit Erlangga Edisi Keempat,tahun 1989ekanika Tanah,Penerbit Erlangga Edisi Keempat,tahun 1989 3. Braja M.Das, Mekanika Tanah ,

3. Braja M.Das, Mekanika Tanah ,Prinsip-prinsif Rekayasa Geoteknis Prinsip-prinsif Rekayasa Geoteknis , terjemahan oleh Noor Endah Indrasurya, terjemahan oleh Noor Endah Indrasurya B.Moehtar, Jilid 1,penerbit Erlangga ,tahun 1995

B.Moehtar, Jilid 1,penerbit Erlangga ,tahun 1995 4.

4. Hardiyatmo, Hary Hardiyatmo, Hary C., “ MC., “ Mekanika Tanah ekanika Tanah 1” , PT 1” , PT Gramedia Pustaka Utama, JGramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1992akarta, 1992 5.

5. Nursyah Effendi, Himpunan Kuliah MNursyah Effendi, Himpunan Kuliah Mekanika Tanah .ekanika Tanah . Buku Buku Anjuran

Buku Buku Anjuran

1. Sunggono KH, Mekanika Tanah, penerbit Nova,Bandung,1984 1. Sunggono KH, Mekanika Tanah, penerbit Nova,Bandung,1984 2.

2. Wesley, L.D., Mekanika Tanah, DepartWesley, L.D., Mekanika Tanah, Departemen PUTI, Jakarta, !977.emen PUTI, Jakarta, !977. 3. Lam

(5)

No Kuliah Ke

Pokok Bahasan Tugas membaca

1 1

Sabtu, 02 April

2011

Pendahuluan; Parameter Tanah

(Pengantar Mekaikan Tanah / Geoteknik)

Buku Wajib 1, Hal 1 sd 22

2 2

Sabtu, 09 April

2011

Parameter Tanah;

Sifat Tanah Fisis dan Indeks

3 3

Sabtu, 16 April

2011

Pemadatan

Sifat Geologi, Pembentukan deposit tanah alamiah dan air tanah

4 4

Sabtu, 23 April

2011

Pemadatan

Pengujian klasifikasi Tanah dan system yang terdapat

5 5

Sabtu, 30 April

2011

Air tanah, Permeabilitas dan rembesan Struktur lempung dan mineral lempung

6 6

Sabtu, 07 Mei 2011

Air tanah, Permeabilitas dan rembesan Ekplorasi tanah dan pengambilan contoh

7 7

Sabtu, 14 Mei 2011

Air tanah, Permeabilitas dan rembesan Pemadatan dan stabilitas tanah ,

Hidrolika tanah.permeabilitas,kapilaritas dan penyusutan

Buku Wajib 1, Hal 201 sd 235 Buku Wajib 1, Hal 238 sd 270

8 8

Sabtu, 21 Mei 2011

Ujian Tengah Semester Materi Kuliah 1 sd 7

(6)

28 Mei 2011 10 10 Sabtu, 28 Mei 2011 Tegangan efektif

Tegangan,regangan dan konsepreologis

Buku Wajib 1 sd 348 11 11 Sabtu, 04 Juni 2011 Tegangan efektif

Konsolidasi dan penurunan konsolidasi

12 12

Sabtu, 11 Juni

2011

Tingkat konsolidasi Buku Wajib 1, Hal 381 sd 404

13 13

Sabtu, 18 Juni

2011

Kuat Geser Tanah Buku Wajib 1, Hal 407 sd 462

14 14

Sabtu, 25 Juni

2011

Kuat Geser Tanah

Karakteristik statistic dan Dinamis Tegangan Regangan

15 15

Sabtu, 02 Juli 2011

Kuat Geser Tanah

Tekanan lateral,daya dukung dan penurunan, Stabilitas lereng

Buku Wajib 1, Hal 488 sd 521 Buku Wajib 1, Hal 525 sd 547

16 16

Sabtu, 16 Juli 2011

Ujian Akhir Semester

Jadual sesuai dengan kalender akademik

(7)

Tabel Kuliah,Pokok Bahasan dan Tugas Membaca :

Satuan Acara Perkuliahan

MEKANIKA TANAH 1 (SIFAT-SIFAT FISIK TANAH) MINGGU

KE

POKOK BAHASAN

SUB POKOK BAHASAN SASARAN

BELAJAR

MEDIA TUGAS REFE

RENSI

1 Parameter

Tanah

1. Berat volume tanah dan hubungan-hubungannya 2. Mineral lempung

3. Susunan tanah granular 4. Penyesuaian partikel-partikel Mahasiswa mengetahui dan memahami parameter-parameter tanah OHP, in Focus Papan tulis 1, 2, 3 2 Parameter Tanah

5. Analisis ukuran butir 6. Batas-batas atterberg Mahasiswa mengetahui dan memahami parameter-parameter tanah OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3

3 Pemadatan 1. Pengujian pemadatan

2. sifat-sifat tanah lempung yang dipadatkan

Mahasiswa mengetahui dan memahami tentang pemadatan tanah lempung dan faktor-faktornya OHP, in Focus Papan tulis 1, 2, 3

4 Pemadatan 3. Spesifikasi pemadatan tanah dilapangan 4. Kontrol kepadatan dilapangan OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3 5 Air tanah, Permeabilit as dan rembesan 1. Air tanah -Tekanan kapiler -Pengaruh tekanan kapiler Mahasiswa mengerti dan memahami

karakteristik air tanah dan hubungannya dengan tanah OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3 6 Air tanah, Permeabilit as dan 2. Permeabilitas - Garis aliran

Aliran air dalam tanah

Mahasiswa memahami permeabilitas, OHP, in Focus Papan PR 1, 2, 3

(8)

rembesan - Pengujian permeabilitas laboartorium - Pengujian permeabilitas di lapangan - Hitungan koefisien permeabilitas Hubungan permeabilitas dengan angka pori tanah pasir pengujian, dan hitungan koefisien permeabilitas. tulis 7 Air tanah, Permeabilit as dan rembesan 3. Rembesan

- jaring arus (flownet)

- Tekanan rembesan

- Kondisi tanah tak isotropis

- Kondisi tanah berlapis

- Rembesan pada struktur bendung

4. Filter

Mahasiswa mengerti rembesan dan

menghitung debitnya pada berbagai kondisi tanah serta filter

tanah. OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3 8 Tegangan efektif

Tegangan efektif pada tanah tak jenuh

Mahasiswa

mengetahui tegangan efektif pada tanah jenuh OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3 9 Tegangan efektif

Pengaruh gaya rembesan pada tegangan efektif

Mahasiswa mengerti pengaruh gaya rembesan pada tegangan efektif OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3 10 Kuat Geser Tanah

Pengujian kuat geser tanah Mahasiswa memahami

pengujian-pengujian parameter tanah pada kondisi tanah berinterkasi dengan air OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3 11 Kuat Geser Tanah

Kuat geser tanah pasir Kuat geser tanah lempung

Mahasiswa memahami

OHP, in Focus

(9)

parameter tanah pada kondisi tanah berinterkasi dengan air tulis 12 Kuat Geser Tanah

Sensitivitas tanah lempung Mahasiswa memahami

Kuat geser tanah tak jenuh Koefisien tekanan tanah lateral diam

Mahasiswa memahami

Stress path Mahasiswa

memahami

pengujian-pengujian parameter tanah pada kondisi tanah berinterkasi dengan air OHP, in Focus Papan tulis PR 1, 2, 3

(10)

1.SIFAT-SIFAT TANAH

Pengenalan, sifat-sifat tanah adalah mempelajari kelakuan kondisi tanah yang berbeda-beda yang sering ditemukan dalam wujud tanah tidak seperti besi/baja dan beton yang tidak banyak ragam sifat-sifat fisiknya.

Keragaman ini menentukan sifat tanah dengan berbagai persoalan sesuai dengan kondisi tertentu yang dikehendak i dalam pelaksanaan. Tetapi kesimpulan ditentukan oleh penggunaan dari tanah dengan anggapan-anggapan yang disederhanakan yang mana memberi tafsiran terhadap situasi terakhir dan dengan kemungkinan-kemungkinan yang ada dalam pengetahuan mekanika tanah untuk membantu para ahli menyelesaikan/memecahkan berbagai macam persoalan yang berhubungan dengan tanah.

Persoalan Mekanika Tanah, tanah secara garis besar diklasifikasikan sebagai berikut :Hal keseimbangan ; Hal deformasi ; dan Hal deformasi. Stabilitas, untuk ini perlu diketahui : Beban/muatan yang bekerja pada tanah ; Muatan yang bekerja pada tanah tergantung dari tipe/macam struktur dan berat tanah ;

a. Besar dan distribusi tekanan akibat muatan terhadap tanah,tanah dianggap material yang isotropis, tekanan dapat dihitung secara analisa matematik.

b. Perlawanan dari tanah,perlu adanya pengambilan contoh tanah untuk penyelidikan di Laboratorium buat mengetahui kerakteristik/sifat tanah.

Deformasi, dapat dalam keadaan plastis atau elastis. Sehubungan dengan hal tersebut, perlu diketahui : Muatan yang bekerja (beban kerja) ; Besar dan distribusi tekanan yang berpengaruh dan Besar dan perbedaan penurunan. Drainase, menyangkut hal deformasi dan stabilitas.

Sifat-sifat Penting Tanah,Sifat-sifat penting untuk sebuah proyek tergantung pada jenis/fungsi proyek. Sesuai dengan sifat-sifatnya, penting diketahui tipe proyek yang dilaksanakan.Adapun sifat-sifatnya antara lain :a.Permeabilitas (Permeability) Sifat ini untuk mengukur/menentukan kemampuan tanah di lewati air melalui pori-porinya. Sifat ini penting dalam konstruksi bendung tanah urugan (erth dam) dan persoalan drainase. b.Konsolidasi (Consolidation),Pada kosolidasi di hitung dari perubahan isi pori tanah akibat beban. Sifat ini dipergunakan untuk menghitung penurunan (settlement) bangunan. c.Tegangan geser (Shear strength).Untuk menentukan kemampuan tanah yang menahan tekanan-tekanan tanpa mengalami keruntuhan. Sifat ini dibutuhkan dalam perhitungan stabilitas pondasi/dasar yang dibebani, stabilitas tanah isian/timbunan dibelakang bangunan penahan tanah dan stabilitas timbunan tanah. Sifat-sifat phisik lainnya adalah batas-batas Atterberg (Aterberg limit), kadar air, kadar pori, kepadatan relative, pembagian butir, kepekaan dan sebagainya.

Hubungan Berat dan Volume, Tanah terdiri dari dua bagian, yaitu padat dan bagian rongga. Bagian padat terdiri dari partikel-partikel padat, sedangkan bagian berongga terisi air atau udara sepenuhnya bila tanah tersebut jenuh atau kering. Apabila gumpalan tanah tidak sepenuhnya dalam keadaan basah (Jenuh), maka rongga tanah akan terisi oleh air dan udara.

(11)

Sekarang kita ambil tanah dengan volume = V, Volume total (keseluruhan) terdiri dari bagian-bagian yang berbeda seperti terlihat dalam gambar 1-1.

Keterangan :

V = Volume keseluruhan (total)

Va = Volume udara (dalam bagian berrongga)

Vw = Volume air (dalam bagian berrongga)

Vs = Volume butir tanah

Vv = Volume rongga = Va + Vw

V = Va + Vw +Vs

Kadar pori (e) dari tanah menyatakan perbandingan antara volume rongga dengan volume/isi butir tanah (bagian padat). e = V V s v = s w a V V V  ………. (1.1)

Porositas (n) tanah menyatakan perbandingan antara volume rongga dengan volume keseluruhan. n = V Vv = Vs Vw Va Vw Va    ……… (1.2) n = Vs Vw Va 1 Vs Vw Va    = Vs Vw Va Vw Va    ……… (1.3) Udara Air Butir tanah Nol Ww Ws V W Gambar 1-1 Va Vv Vw Vs

(12)

e = n -1 n = Vs Vw Va Vw Va -1 Vs Vw Va Vw Va       = Vs Vw Va …………. ( 1.4)

Derajad kejenuhan (S) dari tanah menyatakan perbandingan antara volume air dengan volume rongga. S = Va Vw = Vw Va Vw  ……….. (1.5)

Seandainya tanah dalam keadaan jenuh, maka Va = 0 dan berarti porositas nw = V Vw & n = V Vw Factor       n n

-n w _{, menunjukkan kekurangan kejenuhan ……….. (1.6)}

Kadar air (w) dari tanah menyatakan perbandingan antara berat air (Ww) dengan berat butir tanah. W = s w W W ………. (1.7) Berat isi tanah (_{) menunjukkan erbandingan antara berat tanah dengan isi tanah.}  ₌ V W = Vv Vs Ww Ws   =       _        Vs Vv 1 Vs Ws Ww 1 Ws ……….. (1.8) Berat jenis tanah (G) dan berat isi air (_w₎

. G V W s s  _ w s s V W

= berat isi butir = _s

(13)

Ws Ww

= dan

Vs Vv

= e ; persamaan ini dimasukan kedalam persamaan (1.8), Jadi :

= G. _w ) e 1 ( w) (1   ………. (1.9) Jika tanah dalam keadaan kering maka Ww = 0 dan w = 0

_{d =} e 1 ( w G.   ……… (1.10) Kita dapatkan : e = Vs Vv = Vs Vv . Vw Vw = Vw Vv . s V Vw ……… (1.11) w V Ww

= w _{= berat isi air}

Jadi : Vw = w Ww  Vs Ws

= _{s = berat isi butir}

G = s s   , jadi s _{= G .} w _{dan Vs =} w  G. Ws

Sekarang masukkan nilai Vw dan Vs ke dalam persamaan (1.11) maka didapat : E = s 1 w G. Ws  w Ww = S 1 . Ws Ww . G = S W . G ……… (1.12) Untuk tanah yang dalam keadaan jenuh, S = 1 jadi : e = W G

Berat isi jenuh (sat) :Dari persamaan (1.9) :  =

) 1 ( w) (1 w G. e   

(14)

Jadi : _sat = ) 1 ( wG) w(G e    = ) 1 ( e) w(G e    ………. (1.13)

Berat isi celup tanah (sub), menyatakan suatu harga dari berat isi jenuh dikurangi berat isi air, Jadi : sub = sat - w =

e 1 e) w(G    - w = e 1 we -w -we wG       = ) 1 ( 1) w(G e    ……….. (1.14) Hubungan berat isi kering dan berat isi tanah :

           Ws Ww 1 1 . V Wv Ws w 1 = _V d Ws Ww Ws Ws . V Wv Ws _ __   .. (1.14a)

(15)

BATAS-BATAS KONSISTENSI (BATAS-BATAS ATTERBERG)

Batas-batas Atterberg tergantung pada air yang terkandung dalam massa tanah, ini dapat menunjukkan beberapa kondisi tanah sebagai berikut : Cair, Kental, Plastis, Semi Plastis, Padat. Perubahan dari keadaan yang satu ke keadaan yang lain sangat penting di perhatikan sifat -sifat phisiknya.

Batas kadar air tanah dari satu keadaan berikutnya dikenal sebagai batas-batas kekentalan / konsistensi. Batas-batas konsistensi yang penting adalah : 1. Batas Cair (liquid limit) = L.L

Menyatakan kadar air minimum dimana tanah masih dapat mengalir di bawah beratnya atau kadar air tanah pada batas antara keadaan cair ke keadaan plastis 2. Batas Plastis (plastis limit) = P.L

Menyatakan kadar air minimum dimana tanah masih dalam keadaan plastis atau kadar air minimum dimana tanah dapat di gulung-gulung sampai diameter 3,1 mm (1/8 inchi).

3. Batas Sudut (shrinkage) = S.L

Menyatakan batas dimana sesudah kehilangan kadar air, selanjutnya tidak menyebabkan penyusutan volume tanah lagi.

Suatu contoh tanah kering dicampur dengan air sampai menjadi dalam keadaan plastis. Contoh tanah ini dibentuk dalam sebuah tabung dengan berat W, kemudian di celupkan kedalam air raksa dan dengan demikian volumenya (V) dapat ditentukan/ditetapkan. Contoh itu kemudian dikering anginkan dengan oven selama 48 jam pada suhu 1050C. kemudian berat dan volume kering (Ws dan V1) dapat ditentukan.

Dari gambar 1-2 terlihat bahwa contoh yang telah melewati batas susut diantara (i) dan (iii). Setelah air yang ada diuapkan/dihilangkan dengan tidak mengurangi volume/isi, maka kadar air dapat ditentukan dengan :

Ws Ww

w 

Pada saat awal, berat air adalah (W – Ws). Setelah ada penguapan isi sebesar (V – V1) dengan berat (V – V1)_{w, karena itu berat air sisa pada}

batas susut adalah :

LL PL SL

Keadaan Keadaan K eadaan Keadaan Cair plastis semi padat

plastis V –V1 V V Ws Ws V1 Air Butiran tanah Air Butiran tanah Udara Butiran tanah (i) Kondisi asli (ii) Kondisi batas susut

(iii) Kondisi sesudah

di keringkan Gambar 1-2

(16)

Di substitusikan ke persamaan : Ws Ww w  , maka didapat : S.L = Ws w ) V -(V -Ws) -W ( 1  ……… (1.15)

Beberapa hal yang penting :

Indek plastis (Plastisity Index) = P.I., menunjukkan sejumlah kadar pada saat tanah dalam kondisi plastis, dimana harga ini adalah selisih antara batas cair dan batas plastis.

P.I. = L.L. – P.L. ………. (1.16)

Indek cair (Liquidity Index) = L.I., menyatakan perbandingan dalam persentase antara kadar air tanah dikurangi batas plastis dengan indek plastis. L.I. + P.I. P.L. -w ……….. (1.17)

Konsistensi relative (Relative Consistency) = R.C., menunjukkan perbandingan antara batas cair di kurangi kadar air tanah dengan i ndeks plastis. R.C. = P.I. w -L.L. ………. (1.18) Indek pengaliran (Flow index) = If, adalah kemiringan dari lengkung aliran :

If = 2 1 2 1 N log -N log w -w

Indek kekasaran (Toughness Index) = It, adalah nilai perbandingan antara indek plastis dan indek pengaliran.

It = f

I P.I.

……… (1.19)

Nilai susut (Shrinkage Ratis) = SR, adalah perbandingan antara selisih isi (dinyatakan dalam persentase isi kering) dengan kadar air yang bersangkutan.

(17)

CONTOH-CONTOH SOAL

1. Sebuah contoh pasir yang mempunyai porositas 30 % dan berat jenis butirnya 2,7 Hitunglah :

a. Berat isi kering dari pasir tersebut. b. Berat isi pasir tersebut, bila S = 0,56

c. Derajad kejenuhan contoh, pada kadar air 14% d. Berat isi celup pasir

Penyelesaian : N = 30%, 0,3 -1 0,3 n -1 n e   = 0,428. a. _d w 1,895 g/cm3 1,428 2,7 0,428 1 2,7 e -1 G. _ _      b. S = 0,56 1,428 2,94 1,428 0,428 . 0,56 2,7 e 1 Se G _  _     = 2,06 g/cm3 c. e = S G w S = 428 , 0 378 , 0 0,428 2,7 . 0,14 e .G w _ _ = 88,3% d. 1,428 1,7 0,428 1 1 -2,7 . e 1 1 -G w sub  _   _   = 1,19 g/cm3

2. Sebuah contoh tanah tidak jenuh. Kadar airnya 22% dan kepadatanya 2 gr /cm3. Seandainya berat jenis adalah 2,65 dan berat isi air 1 gr / cm3, carilah derajat kejenuhan dan kadar pori. Jika tanah dalam keadaan jenuh, berapakah berat isi jenuhnya ?

Penyelesaian :

(18)

Berat seluruhnya = 1,0 + 0,22 g Isi seluruhnya = 3 cm 0,61 2,0 1,22 _ Isi udara = 0,61 – (Vw + Vs) = 0,61 - (0,22 + 2,66 1 = 0,61 – 0,597 = 0,013 cm3 Derajad kejenuhan : S = 0,944atau94,4%. 0,233 0,22 ronga isi air isi _ _ Kadar pori : e = 0,618 0,377 0,233 h butir tana isi rongga isi _ _

Berat isi jenuh :

0,013 0,22 0,377 0,013 1,22 jenuh tanah isi jenuh h berat tana sat _ _     = 3 g/cm 2,025 0,610 0,233 _

3. Sebuah contoh tanah lempung yang jenuh mempunyai isi 180 cm3dan beratnya 320 g. Jika berat jenis 2,6 hitunglah kadar pori, kadar air dan berat isi contoh tanah

Udara Air Butir tanah Wa=0 Ww=0,22 Ws=1,0 Ws Vw Vs Gambar 1 - 3

(19)

Penyelesaian : a. Kadar pori

Berat air + berat butir tanah = 320 g Isi air + isi butir tanah = 180 cm3 Dalam satuan metric : berat air = isi air

2,6 (isi tanah) – isi tanah = 320 – 180 = 140

Isi tanah = 87,5cm3 1,6 140 1 -2,6 140 _ _ Isi air = 180 – 87,5 = 92,5 cm3 Kadar pori = 1,055 87,5 92,5 tanah isi rongga isi _ _ b. Porositas 0,515 2,055 1,055 2,055 1 1,055 e 1 e n       c. Kadar air S w.G e  Tanah jenuh S = 1 G e w  d. Berat isi w . e 1 w) (1 G _     = 2,055 1,406 . 2,60 1,055 1 0,406) (1 2,6 _   = 1,78 g/cm3

4. Sebuah contoh tanah jenuh sebagian, mempunyai isi 60 cm3 dan berat 92 g, tanah ini di keringkan dengan oven dan berat kering 73,8 g. jika berat jenisnya 2,62 ; hitunglah derajat kejenuhanya.

(lihat gambar I – 3 ). Penyalesaianya : Kadar air :

(20)

Berat isi :

 = 60 92

= 1,53 g /cm3

Ambil sejumlah tanah dengan satu-satuan berat. Ketiga phase tanah lihat pada gambar 1 – 3. Berat seluruhnya = 1 + 0,2462 = 1,2463

Isi seluruhnya =

1,53 1,2462

= 0,809 cm3 Isi air contoh tanah = 0,2462 cm3 Isi udara : Va =0,809 - ( Vw + Vs ) = 0,809 - ( 0,2462 + ½, 62 = 0,809 - ( 0,2462 + 0,382 = 0,1808 cm3 Derajat kejenuhanya : S = pori / rongga isi air isi S = 0,1808 0,2462 0,2462  = 0,4270 0,2462 = 0,586 = 58,6%

5. Sebuah contoh tanah pasir memiliki kadar air 25% dan berat isi 1,9 g/cm3. Dari penyelidikan laboratorium dengan bahan yang sama menunjukkan behwa perbandingan ruang pori pada kondisi lepas dan padat masing-masing adalah 0,90 dan 0,50. Hitunglah kepadatan relative dan derajat kejenuhan contoh tanah t ersebut.

Penyelesaian : Berat is :  = ) 1 ( w) (1 w. G. w  

Misalkan G = 2,7 dan harga ini masukkan ke persamaan berat isi tadi, maka :

1,9 = w 1g/cm3 e 1 0,25) (1 2,7 _ _   1,9 = e 1 1,25 . 2,7  = 1,9 + 1,9e = 3,37 e =  9 , 1 1,9 -3,37 1,9 1,47 = 0,774

(21)

e = S w . G s = e w . G = 774 , 0 0,25 . 2,7 0,774 0,675 = 0,873 = 87,30% Kepadatan relative (Relative Density) Dr ditentukan demikian :

Dr = min mak mak e -e e -e

Dimana emak = Kadar pori tanah maksimum (pada kondisi lepas) emin = Kadar pori tanah minimum (pada kondisi padat)

E = Kadar pori asli

Dr =  0,5 9 , 0 0,774 -0,9 0,4 0,126 = 0,315

6 Sebuah contoh tanah dicelupkan kedalam wadah (pot) yang terisi penuh dengan air raksa. Berat air raksa tanpa wadah adalah 330g. Kemudian contoh tanah itu dikeringkan dengan oven dan beratnya menjadi 20,32g. Berapakah kadar pori, kadar air dan derajat kejenuhan tanah apabila berat jenis tanah 2,70 dan berat contoh tanah asli adalah 34,60g.

Penyelesaian : Diketahui :

Berat tanah asli (awal) = 34,60g Berat tanah sesudah dikeringkan = 20,32g Berat jenis G = 2,70

Berat air raksa = 330g Ditanya : Kadar pori (e)

Kadar air w

Derajat kejenuhan s Hitungan :

Isi air raksa =

13,6 330 = 24,3 cm3 = isi contoh Kadar air ; w = 32 , 20 20,32 -34,6 = 20,28 14,28 = 0,703 Kadar pori : e = Vs Vv

(22)

Vs = G Ws = 7 , 2 32 , 30 = 7,53 E =   53 , 7 53 , 7 3 , 24 53 , 7 77 , 16 = 2,222 Derajat kejenuhan : S = pori isi air isi . 100% = 16,77 14,28 . 100% = 85%

7. Hitunglah kadar pori, porositas dan derajat kejenuhan dari sebuah contoh tanah yang memiliki kepadatan basah 2,0g/cm3 dan kepadatan dan kepadatan kering 1,8g/cm3. Berat jenis tanah 2,7

Penyelesaian :

Kepadatan basah = berat isi asli : 2,0g/cm3 Kepadatan kering = berat isi kering 1,8g/cm3

d  = e 1 w . G   1,8 = e 1 2,7.1  ; w = 1g/cm3 1,8 = 1,8e = 2,7 1,8e = 0,9 E = 0,5 Porositas : n = e 1 e  = 1 0,5 0,5  = 0,33 Derajat kejenuhan : S  = e   1 ) w 1 w( G. 2,0 = 5 , 0 1 ) w 1 ( 1 . 2,7   2,7 + 2,7w = 1,5 . 2,0 = 3,00 w = 7 , 2 3 , 0 = 0,11

(23)

e = s w . G s = s w . G =  5 , 0 0,11 . 2,7 0,5 0,297 = 59,4%

8. Satu massa tanah dibungkus dengan lapisan paraffin tipis yang beratnya 485g. Bila tanah itu dicelupkan kedalam air dalam wadah, maka air tumpah sebanyak 320 cm3. Parafin dilepaskan dan beratnya 18g. Berat jenis tanah = 2,70 dan berat jenis paraffin = 0,9 Hitunglah kadar pori tanah bila kadar airnya 10%

Penyelesaian :

Barat tanah + paraffin = 485g

Berat paraffin = 18g

Berat tanah = 467g

Isi tanah + paraffin = 320cm3 Isi paraffin = 0,9 18 = 20cm3 Jadi is tanah = 320 – 20 = 300cm3 Berat isi =  = V W = 300 467 = 1,558g/cm3  =    e 1 ) w 1 ( G e 1 0,1) (1 2,7   1+e = 1,558 1,1 -2,7 = 1,99 E = 0,91

Dapat juga diselesaikan sebagai berikut : Ambil massa tanah dengan satuan-satuan berat : Berat total tanah = 1+0,1 = 1,1

Isi massa tanah = 1,558 1,1 = 0,707 Isi air : Vw = 0,1cm3 Udara Air Butir Wa=0 Ww=0,22 Ws=1,0 Ws Vw Vs

(24)

Vs = 2,7 1,0 = 0,37 Isi udara : Va= 0,707 – (0,37+0,10) = 0,237 Kadar pori : e = Vs Vv = 37 , 0 0,1 0,237 = 0,37 0,337 = 0,91

9. Satu contoh tanah lempung mempunyai kadar air asli 15,8% berat jenis 2,72. Persentase kejenuhanya 70,8%. Tanah itu dibiarkan menyerap air dan akhirnya derajat kejenuhanya bertambah menjadi 90,8%.

Hitunglah kadar air tanah itu pada keadaan terakhir. Penyelesaian :

Ambil massa tanah dengan berat yang sama. Ketiga tanah terlihat pada gambar 1-5. Tinjauan kondisi awal :

Kadar air : w = 15,8% Ww= 0,158 Derajat kejenuhan : S = rongga / pori isi air isi 0,708 = Va Vw Vw  = 0,158 Va 0,158  Vw = 0,158 0,708 . 0,158 + 0,708 Va= 0,158 Va= 0,4835 0,0462 = 0,0652 Isi massa tanah seluruhnya :

V = Vs + Vw + Va =

2,720 0,708

+ 0,158 + 0,0652 = 0,4835

Bila tanah diijinkan menyerap air dan kejenuhanya berubah, isi massa tanah seluruhnya akan sama, hanya sebanyak ruamg udara akan terisi oleh air lebih banyak. Derajat kejenuhan berobah menjadi 0,908.

Jadi ; Vw = 0,908 Udara Air Butir tanah Ws Vw Vs Wa=0 Ww=0,22 Ws=1,0 Gambar 1 - 5

(25)

Vw = 0,908 Vw + 0,908 Va Va =

0,908 0,092

Vw = 0,1012 Vw

Isi tanah seluruhnya menjadi : = Vs + Vw + Va

= 0,368 + Vw + 0,1012 Vw = 0,5965

Vw =

1,1012 0,2285

= 0,2075 cm3 Kadar air pada keadaan kedua ini :

e = h butir tana berat air berat = 1,00 0,2075 = 0,2075 = 20,75%

10. Sebuah bendungan lama yang terbuat dari timbunan tanah. Timbunan tanah itu mempunyai kadar pori 0,85 % setelah mengalami pemadatan. Dekat dengan bendung tersebut terdapat tiga lubang bahan (borrow pit) yang dapat digunakan, seperti terluhat dalam A, B, C. Kadar pori tanah pada masing-masing lubang dan perkiraan biaya untuk pemindahan tanah ke Bendung dapat dilihat pada table sebagai berikut :

Lobang Kadar pori Biaya pemindahan tanah

Per m3 dalam rupiah

A 0,95 23

B 1,90 16

C 1,60 21

Lubang bahan mana yang paling murah apabila tanah yang akan dipindahkan sebanyak 500.000 m3. Penyelesaian :

Misalkan isi / volume yang dikehendaki untuk masing-masing tipe A,B,C adalahV1, V2, dan V3. V adalah isi tanah dibutuhkan, v V1 = e 1 e1 1   V1 = V( e 1 e1 1   ) = 500.000( 0,85 1 0,95 1   ) = 500.000( 1,85 2,9 ) = 527.400m3 V2 = V (1 e2  )

(26)

= 500.000 ( 85 , 1 65 , 2 ) = 716.000 m3 Biaya tipe A = 527.400.23 = Rp. 12.130.200,-Biaya tipe B = 784.000.16 = Rp. 12.544.000,-Biaya tipe C = 716.000.21 = Rp. 15.036.000,-Jadi tanah dari lubang bahan A yang paling ekonomis.

11. Sebuah kotak / wadah yang berkapasitas 1000m3 diisi penuh dengan pasir lepas dan kemudian dicoba diisi penuh dengan pasir yang dipadatkan.

Berat kering pasir yang dari kedua kondisi masing-masing adalah 1520 g dan 1830 g. Pasir tersebut mempunyai kadar pori 0,64. Apabila berat berat jenis pasir adalah 2,65 tentukanlah batas kadar pori dan kepadatan relatifnya.

Penyelesaian : Isi kotak = 1000m3 ; G = 2,7 ; w = 1g/cm3 Pada kondisi I : Kepadatan kering d= v w = 1000 1520 = 1,52 = mak e 1 w G.  

(Dalam kondisi lepas, kadar porinya adalah e mak) 1 + emak = 1,52 2,7 = 1,74 Emak = 0,74 Pada kondisi II : Kepadatan kering d= 1000 1830 = 1,83 = mak e 1 w G.  

(Dalam kondisi padat, kadar porinya adalah e min) 1 + Emin = 83 , 1 7 , 2 = 1,445 emin = 0,445 Kepadatan relative : Dr = min mak mak e -e e -e = 0,295 0,1 0,445 74 , 0 64 , 0 74 , 0 _   = 0,338

(27)

Batas kadar pori emak = 0,74 emin = 0,445

12. Penelitian terhadap suatu contoh tanah lempung menunjukkan sifat-sifatnya sebagai berikut :

a) Kadar air asli 45,6 %

b) Batas cair 49,1 %

c) Batas plastis 26,5%

d) Ukuran dengan diameter 0,0060 mm ada 60 % e) Ukuran dengan diameter 0,0005 mm ada 10% Hitunglah indek cair dan koefisien keragaman tanah itu. Penyelesaian :

Indek cair L.I. =

P.I. P.L. -w P.I. = L.L.- L.L.-P.L.  49,1-26,5 L.I. = 0,845 22,6 26,5 -45,6 _ Koefisien Keragaman : 12 0,0005 0,006 D D Uc 10 60 _ _  Konsistensi relative : 0,1545 6 , 22 45,6 -49,1 P.L. w -L.L RC   

13. Ketika pemboran sedang dilakukan, didapatkan contoh tanah jenuh dengan minyak tanah. Berat isi jenuh tanah adalah 2,4 g/cm3. tentukan, kadar pori dan berat isi kering dari tanah itu. Diketahui pula berat jenis butir tanah dan minyak tanah masing-masing 2,65 dan 0,89.

Penyelesaian :

Tanah dalam kedaan jenuh, berati seluruh ruang porinya terisi oleh minyak tanah. Ambil massa tanah dengan satu-satuan berat.

(28)

Isi banyak minyak tanah yang terdapat pada tanah disebut Vo. Isi butir tanah :

2,65 1

Vs 

Berat butir tanah = 1 g.

Berat minyak = 0,89 Vo

Berat keseluruahan massa tanah = 1 + 0,89 Vo

Kepadatan jenuh : 0,0629 Vo 377 , 0 Vo 0,89 1 _    1 + 0,89 Vo = 2,4 Vo + 2,4 . 0,377 Vo = 0,0629 1,510 0,095 _ Minyak tanah Butir tanah Vo Vs Wo Ws=1 Gambar 1-6

(29)

Kadar pori = h butir tana isi isi h butir tana isi pori isi _ = 0,167 0,377 0,0629 _

Jika tanah dalam keadaan kering, minyak di uapkan dan ruang dari minyak 0,0629 di ambil oleh udara yang tidak punya berat, berarti berat massa tanah = 1 + 0

Isi tanah = 0,377 + Vo = 0,377 + 0,0629 = 0,4399 Kepadatan kering = 0,4399 1 = 2,279 g/cm3

14. Hitunglah persentase kadar pori dari contoh tanah yang mempunyai berat isi 1,86 g/cm3 dan kadar air 20%. Berat jenis butir tanah adalah 2,72

penyelesaian :

Ambil massa tanah dengan satu-satuan berat. Berat butir tanah = 1 g

w = 20%; (berat air dalam contoh tanah). = 0,20 g.

Berat total keseluruhan massa tanah = 1 + 0,20 = 1,20 g

Isi total = 0,64cm3

1,86

1,20 _

Isi udara = Va

= Isi total massa tanah - (isi air + isi butir tanah) = 0,64 - ( Vw + Vs) = 0,64 - ( 0,20 + 2,72 1 = 0,64 - ( 0,20 + 0,367) = 0,073 cm3

(30)

Kadar pori tanah = .100% h butir tana isi udara isi = . 100% 19,9% 0,367 0,073 _

15. Satu contoh tanah lempung yang dicelupkan kedalam air raksa dan isinya 20,8 cm3. berat contoh tanah 31,2 g. setelah di keringkan selama 48 jam, berat tanah berkurang menjadi 19,6 g sedangkan isinya menjadi 10,2 cm3. tentukan batas susut, kadar pori, berat jenis dan nilai susut tanah.

Penyelesaian : Ws w . V1) -(V -Ws) -(W S.L.   Dimana; W = 31,2 g Ws = 19,6 g V = 20,8 cm3 V1 = 10,2 cm3 S.L. = 6 , 19 10,2) -(20,8 -19,6) -(31,2 = 0,0512 atau 5,12% 6 , 19 10,6 -11,6 _ e 1 e) (G w sat _    

Dari data yang ada, kita dapat :

3 g/cm 15 20,8 31,2 V W _ _  sat 1,5 = e 1 e) (G 1   1,5 + 1,5 e = G + e 0,5 e = G - 1,5 ……… (1)

Untuk tahan jenuh : e = w.G Sedangkan, W = 0,592 6 , 19 19,6 -31,2 _

(31)

E = 0,592 G ………. (2) Nilai persamaan (2) dimasukkan ke persamaan (1), maka :

0,5 . 0,592 G = G - 1,5 G = 2,130 e = 0,592 . 2,130 = 1,261 S.R = 1,922 0,5408 1,04 0512 , 0 592 , 0 2 , 10 10,2 -20,8    Jadi ; S.L. = 5,12% G. = 2,130 e = 1,261 S.R. = 1,922

16. Berapakah besar kepadatan absolut dan batas sudut dari sebuah contoh tanah lempung jenuh yang mempunyai kadar air 32% dan berat jenis 1,87 yang ternyata turun menjadi 1,67 setelah keringkan dengan oven.

Penyelesaian :

Pandang / tinjau massa tanah dengan satu-satuan berat. Berat air = isi air = 0,32

Isi masa tanah = 0,706

1,87

1,32 _

Isi butir tanah = 0,706 - 0,32 = 0,386 cm3

Kepadatan absolute = 2,6

0,386

1 _

Sesudah dikeringkan :

Berat butir tanah + air = 1,67 . 0,706 = 1,18

(32)

Batas sudut = 0,18 18% 1,00

0,18 _ _

17. Timbunan tanah yang dipadatkan mempunyai kepadatan kering 1,84 g/cm3 pada kadar air 15%. Kepadatan lapangan/ditempat (insitu density) dan akdar air dalam lubang tes bahan (borrow pits) adalah 1,77 g/cm3dan 80%. Berapakah banyaknya galian tanah di butuhkan (dari daerah borrow pits ) untuk timbunan per m3.

Penyelesaian : 2,118 0,15) (1 1,84 w) 1 ( w 1 d           d e e        1 0,15) 91 2,7 1 w) (1 G 1 + e1 = 1,77 2,918 e1 = 0,648 jadi isi galian yang dibutuhkan = V1

e 1 e1 1 V V1    V1 = V         0,470 1 0,648 1 , V = 1 m3 V1 = 1,12m3 1,470 1,648 _