Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi
MEKANIKA TANAH UNTUK
PENDIDIKAN VOKASI
Hak Cipta©
Ir. Jeanely Rangkang, M.Eng.Sc
© Vicky Alexander Assa, SST.,MT
Hak Penerbit Pada POLIMDO PRESS
Penerbit POLIMDO PRESS, Politeknik Negeri Manado Jl. Raya Politeknik, Kelurahan Buha, Kecamatan Mapanget Manado - Sulawesi Utara, PO BOX 1256
Pusat Pengembangan Pembelajaran dan Penjaminan Mutu Basement Kantor Pusat Kampus Politeknik Negeri Manado Pusat penjaminanmutu.polimdo@gmail.com
www.polimdo.ac.id
Setting & Layout : Joseph N. Tangon Cover Design : Joseph N. Tangon
Hak cipta dilindungi oleh undang-undang. Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalm bentuk dan cara apapun, termasuk fotokopi, tanpa izin tertulis dari penerbit. Pengutipan harap menyebutkan sumber.
Cetakan Buku Pertama, November 2019 ISBN : 978-623-7580-04-1 vi ; 125 hlm ; 15,5 x 23 cm
Kata Pengantar
i
KATA PENGANTAR
Ketersediaan dokumen akademik seperti buku ajar yang tersaji dalam bentuk hard copy ataupun soft copy, merupakan salah satu faktor penting dalam suatu proses pembelajaran. Tujuan pembelajaran akan bisa dicapai jika informasi yang disampaikan bisa diserap/dimengerti oleh peserta didik dengan muda. Untuk itu diperlukan media pembelajaran yang sesuai guna diseminasi informasi.
Mencermati uraian di atas, maka hal yang melatar belakangi
penulisan buku ajar ”Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi”
adalah untuk meningkatkan ketersediaan dokumen akademik sebagai salah satu media menyebaran informasi, untuk meningkatkan daya serap peserta didik.
Disamping untuk meningkatkan ketersediaan dokumen akademik, penulisan buku ajar ini secara umum bertujuan untuk menyediakan referensi untuk:
1. Mahasiswa semester II Konstruksi Bangunan Gedung, dan
mahasiswa semester I Teknik Konstruksi Jalan dan Jembatan,
Program Studi Sarjana Sains Terapan, Jurusan Teknik Sipil
Politeknik Negeri Manado
2. Staf pengajar yang mengasuh mata kuliah Mekanika Tanah I.
Buku ajar ini memuat semua topik bahasan yang sesuai dengan kurikulum dan silabus yang berlaku untuk mata kuliah Mekanika Tanah I. Selanjutnya secara khusus penulisan buku ajar ini bertujuan untuk membekali peserta didik dengan kemampuan untuk memahami materi mekanika tanah.
Mata kuliah Mekanika Tanah I adalah mata kuliah keahlian khusus yang bersifat wajib. Untuk mempelajari mata kuliah ini, diperlukan prasyarat mata kuliah Matematika Terapan, dan Gambar Teknik.
Disadari bahwa penulisan buku ajar ini belum sempurna baik isi maupun penulisannya, untuk itu saran dan kritik yang konstruktif guna peningkatan mutu penulisan akan diterima dengan rasa syukur dan terima kasih yang tulus dari penulis. Akhirnya, segala puji dan syukur
penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yesus yang telah
menganugerahkan kesehatan, hikmat dan akal budi sehingga penulisan buku ajar Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi ini dapat dirampungkan. Selanjutnya, ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Pusat Pengembangan Pembelajaran dan Penjaminan Mutu Politeknik Negeri Manado yang memfasilitasi penulisan buku ajar ini.
Kata Pengantar
ii
Kiranya buku ajar ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan, khususnya dalam bidang teknik sipil.
Manado, Juni 2019
Daftar Isi
iii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar i
Daftar Isi iii
Daftar Gambar v
Daftar Tabel vi
Bab 1 Pendahuluan 1
Latar Belakang Penulisan 1
Tujuan 2
Manfaat 2
Ruang Lingkup 3
Petunjuk Penggunaan Buku Ajar 4
Bab 2 Definisi Tanah 7
2.1. Pendahuluan 7
2.2. Hubungan Berat dan Volume Tanah 9
2.3. Hubungan Antara Butir Tanah, Air dan Udara 21
Ringkasan 25
Latihan soal 27
Test Formatif 28
Referensi 29
Bab 3 Klasifikasi Tanah 31
3.1. Pendahuluan 31
3.2. Klasifikasi Tanah 32
3.3. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Unified Standard Classification System (USCS) 35
3.3.1. Tanah Berbutir Halus 38
3.3.2. Tanah Berbutir Kasar 40
3.3.3. Analisa Pembagian Ukuran Butir 42
3.3.4. Batas-Batas Atterberg (Atterberg Limits) 46
Ringkasan 49
Latihan soal 52
Test Formatif 53
Referensi 54
Bab 4 Indeks Propertis Tanah 55
4.1. Definisi 55
4.2. Index Properties Tanah 55
4.3. Penentuan Nilai Indeks Propertis Tanah 56
4.3.1. Penentuan Nilai Kadar Air (Water Content) 56
Daftar Isi
iv
4.3.3. Penentuan Distribusi Butir (Grain Size
Distribution) 59
4.3.4. Nilai Konsistensi Tanah (Atterberg Limit) 66
Ringkasan 77
Latihan soal 79
Test Formatif 81
Referensi 83
Bab 5 Kekuatan Geser Tanah 85
5.1. Pendahuluan 85
5.2. Direct Shear Methode (Metode Geser Langsung) 87
5.3. Metode Tri-Axial 89
5.4. Parameter c dan
Berkenaan Dengan Tegangan Efektif 94Ringkasan 96
Latihan soal 97
Test Formatif 98
Referensi 99
Bab 6 Pemadatan Tanah 101
6.1. Pendahuluan 101
6.2. Pemadatan Laboratorium 105
6.2.1. Pemadatan Standart (Percobaan Proctor) 105
6.2.2. Kepadatan Modified 106
6.2.3. Garis Pori Udara (Zero Air Void Curve) 106
6.3. Pemadatan Lapangan 107 Ringkasan 110 Latihan soal 111 Test Formatif 112 Referensi 113 Daftar Pustaka Glosarium Indeks l
Daftar Gambar
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Kerangkah tanah asli di lapangan 10
Gambar 2.2. Kerangkah tanah asli dan diagram blok 10
Gambar 2.3. Hubungan antara jumlah butir, air dan udara 21
Gambar 3.1. Batas pemisahan ukuran butir 35
Gambar 3.2. Klasifikasi tanah menurut USCS 36
Gambar 3.3. Diagram plastisitas (plasticity chart) 39
Gambar 3.4. Grafik lengkung gradasi 40
Gambar 3.5. Grafik distribusi ukuran butir 43
Gambar 3.6. Ilustrasi keadaan tanah dari padat ke cair 47
Gambar 4.1. Prosedur pengujian berat jenis butir 58
Gambar 4.2. 1 set ayakan dengan penggetar (sieve shaker) 60
Gambar 4.3. Sketsa peralatan hidrometer 63
Gambar 4.4. Koreksi pembacaan akibat menikus 65
Gambar 4.5. Kondisi dasar dari tanah (batas-batas Atterberg) 67
Gambar 4.6. Alat uji dan liquid limit 69
Gambar 4.7. Curva penentuan nilai liquid limit 71
Gambar 4.8. Penentuan plastic limit 72
Gambar 4.9. Contoh tanah untuk uji batas susut 73
Gambar 4.10. Percobaan batas susut 74
Gambar 5.1. Model keruntuhan pada tanah akibat pembebanan 85
Gambar 5.2. Curva kekuatan geser tanah 87
Gambar 5.3. Sketsa alat geser langsung 88
Gambar 5.4. Grafik hasil percobaan geser langsung 88
Gambar 5.5. Alat uji Tri-Axial 90
Gambar 5.6. Lingkaran Mohr 91
Gambar 5.7. Mohr envelope 91
Gambar 5.8. Penggambaran lingkaran Mohr 92
Gambar 6.1. Grafik hasil uji pemadatan standar 104
Daftar Tabel
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Hubungan antara istilah/definisi dalam
mekanika tanah 23
Tabel 3.1. Ukuran butir tanah berdasarkan organisasi pengembang 34
Tabel 3.2. Pengelompokan tanah, dan batas ukuran butir 37
Tabel 3.3. Rentang ukuran butir, menurut MIT 42
Pendahuluan
1
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Ketersediaan dokumen akademik seperti buku ajar yang tersedia
dalam bentuk hard copy ataupun soft copy, merupakan salah satu faktor
penting dalam suatu proses pembelajaran. Tujuan pembelajaran akan bisa dicapai jika informasi yang disampaikan bisa diserap/dimengerti oleh peserta didik dengan muda. Untuk itu diperlukan media pembelajaran yang sesuai guna diseminasi informasi.
Mencermati uraian di atas, maka hal yang melatar belakangi
penulisan buku ajar ”Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi” ini
adalah untuk meningkatkan ketersediaan dokumen akademik secara khusus untuk pendidikan vokasi, sebagai salah satu media menyebaran informasi, guna meningkatkan daya serap peserta didik. Buku ajar ini memuat semua topik bahasan yang sesuai dengan kurikulum berbasis KKNI (Kualifikasi Kerja Nasional Indonesia) dan SKKNI (Standar Kompetensi Kerja Nasional Indonesia) yang berlaku untuk mata kuliah Mekanika Tanah I. Selanjutnya secara khusus penulisan buku ajar ini bertujuan untuk membekali peserta didik dengan kemampuan untuk dapat menyebut/jelaskan, menghitung dan menganalisa, serta mengaplikasikan teori dasar mekanika tanah dalam pekerjaan-pekerjaan struktur yang terkait dengan sifat fisis dan mekanis tanah, serta kemampuan dukung tanah dalam memikul beban. Secara khusus di Indonesia, sebagian besar referensi yang memuat topik-topik bahasan yang sesuai dengan kurikulum dan silabus mata kuliah Mekanika Tanah I, bersifat umum dan lebih diperuntukkan bagi lajur pendidikan akademik. Disamping itu, topik-topik yang sesuai dengan
Pendahuluan
2
silabus dan kurikulum mata kulian Mekanika Tanah I tersaji dalam beberapa referensi. Untuk itu, kehadiran buku ajar Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi, bisa membantu peserta didik untuk memperoleh referensi yang sesuai dengan jalur pendidikan yang ditempuh, serta tersaji dalam satu buku, guna meminimalkan waktu yang dibutuhkan untuk mengumpulkan buku-buku referensi yang memuat materi sesuai dengan topik bahasan pada Rencana Pembelajaran Remester (RPS).
Tujuan
Setelah selesai mengikuti mata kuliah Mekanika Tanah I selama satu semester secara berurutan, peserta didik (mahasiswa) dapat: 1. Menyebut/jelaskan definisi tanah, dan menghitung nilai dari
parameter-parameter tanah.
2. Mengklasifikasikan tanah menurut Unified Standard Classification
System (USCS).
3. Menghitung index properties tanah
4. Menghitung parameter-parameter kekuatan geser tanah
5. Menghitung nilai kepadatan tanah dalan kondisi kadar air yang beragam, serta mengkorelasikan nilai kepadatan yang diperoleh melalui suatu pengujian di laboratorium dengan nilai kepadatan di lapangan.
Manfaat
Disamping untuk meningkatkan ketersediaan dokumen akademik untuk jalur pendidikan vokasi, manfaat penulisan buku ajar ini secara khusus adalah untuk menyediakan referensi bagi:
Pendahuluan
3
1. Mahasiswa Semester II Program Studi Sarjana Terapan Konstruksi Bangunan Gedung, dan mahasiswa Semester I Program Studi Sarjana Terapan Teknik Konstruksi Jalan Jembatan, pada Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Manado, guna mencapai target capaian pembelajaran dan kompetensi sesuai dengan amanat KKNI dan SKKNI.
2. Staf pengajar/dosen pengampuh mata kuliah Mekanika Tanah I
untuk memenuhi bahan ajar, dalam proses belajar mengajar.
Ruang Lingkup
Lingkup bahasan mata kuliah Mekanika Tanah I adalah menguraikan tentang definisi tanah, klasifikasi tanah, indeks propertis tanah, kekuatan geser tanah, dan pemadatan tanah. Adapun sistimatika penulisan buku ajar Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi, disusun sebagai berikut:
Bab I Memuat latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, serta
ruang lingkup dan petunjuk penggunaan buku ajar.
Bab II Definisi Tanah, yang meliputi: istilah “tanah” dalam bidang
mekanika tanah, istilah-istilah dalam mekanika tanah, dan hubungan antara jumlah butir, air dan udara.
Bab III Klasifikasi Tanah, mencakup materi tentang: peran tanah
pada pekerjaan-pekerjaan konstruksi sipil, klasifikasi tanah, serta klasifikasi tanah berdasarkan Unified Standard
Classification System (USCS) dengan metode analisa pembagian ukuran butir dan analisa batas-batas Atterberg.
Bab IV Indeks Propertis Tanah, mempelajari tentang: definisi
indeks propertis, index properties tanah, dan penentuan nilai index properties. Penentuan indeks propertis tanah
Pendahuluan
4
meliputi: penentuan nilai kadar air (water content),
penentuan berat jenis butir (spesific gravity), penentuan
distribusi butir (grain size dstribution), dan nilai konsistensi
tanah (Atterberg limit).
Bab V Kekuatan Geser Tanah, berisikan pendahuluan yang
menjelaskan parameter-parameter kekuatan geser tanah, metode pengujian kekuatan geser tanah di laboratorium,
yakni: direct shear methode (metode geser langsung), dan
metode tri-Axial.
Bab VI Pemadatan Tanah, menjelaskan tentang: definisi
pemadatan tanah, pemadatan tanah di laboratorium (meliputi pemadatan standart atau percobaan Proctor,
pemadatan modified, dan garis pori udara atau zero air void
curve), serta pemadatan di lapangan.
Petunjuk Penggunaan Buku Ajar
Mata kuliah Mekanika Tanah I adalah mata kuliah keahlian khusus yang bersifat wajib bagi mahasiswa semester II Konstruksi Bangunan Gedung Program Studi Sarjana Terapan dan mahasiswa semester I Teknik Konstruksi Jalan Jembatan Program Studi Sarjana Terapan, pada Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Manado. Untuk mempelajari mata kuliah ini, diperlukan prasyarat mata kuliah: Matematika Terapan, dan Gambar Teknik. Sedangkan mata kuliah Mekanika Tanah I merupakan prasyarat dari mata kuliah: Laboratorium Uji Tanah, Mekanika Tanah II, Rekayasa Pondasi I, dan Rekayasa Pondasi II.
Setiap bab dilengkapi dengan landasan teori, langkah-langkah perhitungan disertai rumus-rumus, serta soal-soal latihan. Mahasiswa
Pendahuluan
5
dianjurkan membaca dengan seksama materi yang ada sambil mengikuti perkuliahan di kelas. Ada beberapa contoh soal yang dapat dipelajari sambil menghubungkannya dengan teori atau materi yang ada, sebagai contoh pengaplikasian teori dasar mekanika tanah pada pekerjaan-pekerjaan sipil.
Setelah mahasiswa dapat mempelajari/memahami contoh-contoh soal yang ada, mahasiswa diharapkan dapat menyelesaikan soal-soal latihan yang ada secara mandiri, beserta tugas yang diberikan oleh dosen pengampuh, guna memenuhi capaian pembelajaran dan kompetensi yang diharapkan seperti yang tertuang dalam KKNI dan SKKNI.
