LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH
Kelompok
SIPIL
Ruth Christiana
(121110021)
Zohansyah M
(121110014)
Imung Amanahtiya
(121110015)
Amelia Tressia K
(121110026)
Seandyan Dharma P (121100025)
Pearlson PK
(121110005)
Dosen :
Ir. Rachmi Yanita, MT
LABORATORIUM BAHAN BANGUNAN DAN TEKNOLOGI BETON
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA
SERPONG
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH
Kelompok
SIPIL
Ruth Christiana
(121110021)
Zohansyah M
(121110014)
Imung Amanahtiya
(121110015)
Amelia Tressia K
(121110026)
Seandyan Dharma P (121100025)
Pearlson PK
(121110005)
Dosen :
Ir. Rachmi Yanita, MT
LABORATORIUM BAHAN BANGUNAN DAN TEKNOLOGI BETON
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA
SERPONG
LAPORAN BAHAN BANGUNAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA
TANDA PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM
Diberikan kepada :
Peserta Praktikum Group : I ( Satu )
Ketua : Ruth Christiana ( 121110021)
Anggota : 1. Zohansyah M (121110014) 2. Imung Amanahtiya (121110015) 3. Amelia Tressia K (121110026) 4. Seandyan Dharma P (121100025) 5. Pearlson PK (121110005)
Telah selesai dan sesuai dengan ketentuan-ketentuan yang berlaku di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi
Indonesia.
Serpong 17 Juni 2013 Mengetahui,
Ir. Abrar H,MT Ir. Rachmi Yanita,MT
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat-Nya kepada kita, sehingga tugas laporan praktikum Bahan Mekanika Tanah ini dapat terselesaikan, yang dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat penunjang mata kuliah Mekanika Tanah.
Buku laporan ini dibuat sebagai laporan akhir praktikum Mekanika Tanah dan mata kuliah Mekanika Tanah yang disusun secara kelompok dan kemudian dipresentasikan.
Pada kesempatan ini kami sebagai penyusun mengucapkan terima kasih, khususnya kepada :
1. Ir. Amran Baharudin, MT, selaku kepala Program Studi Teknik Sipil Institut
Teknologi Indonesia.
2. Ir. Rachmi Yanita, MT, selaku kepala Laboratorium Mekanika Tanah Teknik Sipil
Institut Teknologi Indonesia.
3. Staff dan karyawan Laboratorium Bahan Bangunan.
4. Rekan-rekan yang telah memberikan bantuan dan dorongan moril.
5. Orang Tua kami yang senantiasa memberikan dukungan moril maupun materiil.
Penyusun menyadari akan kekurangan dalam penyusunan laporan praktikum ini, sehingga penyusun menerima dan mengharapkan kritik yang sifatnya dapat membangun guna perbaikan yang lebih baik.
Penyusun berharap agar kiranya tugas laporan ini dapat dijadikan penilaian secara obyektif dan bermanfaat.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ………. i
DAFTAR ISI ……… ii
MODUL 1 : Hand Boring………...……… 2
MODUL 2 : Consolidation………..………... 13
MODUL 3 : Unconfined Compression………... 42
MODUL 4 : Specific Gravity ……….……… 68
MODUL 5 : Atterberg Limit ………... 84
MODUL 6 : Compaction ………..………….. 110
MODUL 7 : Direct Shear ……… 132
MODUL 8 : CBR Test……… 148
MODUL 9 : Permeability ………..……… 152
MODUL 10 : Sand Density Cone Test ………...……… 180
MODUL 11 : Sieve Analysis ………... 194
MODUL 12 : Hydrometer ………... 211
MODUL 13 : Sondir ……… 228
MODUL 14 : Triaxial ……….……… 260
DAFTAR PUSTAKA
LAPORAN PRAKTIKUM
MEKANIKA TANAH
MODUL I :
HAND BORING
KELOMPOK I :
1. Ruth Christiana
(121110021)
2. Zohansyah M
(121110014)
3. Imung Amanahtiya
(121110015)
4. Amelia Tressia K
(121110026)
5. Seandyan Dharma P (121100025)
6. Pearlson PK
(121110005)
ASISTEN : Dwi B.B.M
LABORATORIUM BAHAN BANGUNAN DAN TEKNOLOGI BETON
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA
SERPONG
MODUL PRAKTIKUM : Hand Boring TANGGAL PRAKTIKUM :
PENYUSUN MODUL : Pearlson P.K ASISTEN PENANGGUNG JAWAB : Dwi B.M
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Maksud dan Tujuan
Maksud dari praktikum hand boring adalah pengambilan contoh tanah dengan cara pengeboran, dimana dilakukan dengan menggunakan tangan (secara manual).
Tujuan dari praktikum hand boring adalah:
a. untuk mendapatkan keterangan tentang struktur tanah secara visual (lanau atau lempung), yaitu pada lapisan tanah dibawah yang akan menjadi pondasi.
b. pengambilan contoh tanah tidak terganggu (undisturbed) dan terganggu (disturbed) untuk keperluan penyelidikan lebih lanjut dilaboratorium.
I.2. Dasar Teori
Dari hasil percobaan dapat diketahui penggolongan tanah secara visual, walaupun penggolongan ini termasuk yang kasar dari sudut pandang teknis. Tanah-tanah tersebut dapat digolongkan dalam beberapa macam, yaitu :
1. Baru kerikil (gravel) 2. Pasir (sand)
3. Lanau (Silt) 4. Lempung (Clay)
Golongan batu kerikil dan pasir seringkali dikenal sebagai bahan-bahan yang berbutir kasar atau non kohesif (tidak lengket/tidak menyatu), sedangkan golongan lanau dan lempung dikenal sebagai bahan-bahan berbutir halus atau kohesif (lengket/menyatu).
Golongan ini terdiri dari butiran yang sangat dan menunjukkan sifat-sifat plastisitas dan kohesi. Kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian dari butiran-butiran tersebut melekat satu sama lain sedangkan plastisitas adalah sifat yang memungkinkan untuk butiran-butiran itu dapat berubah-rubah tanpa terjadi retakan/pecahan.
Lempung
Lempung terdiri dari butiran yang sangat kecil dan menunjukkan sifat-sifat plastisitas dan kohesi. Kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian dari butiran tersebut melekat satu sama lain. Sedangkan plastisitas adalah sifat yang memungkinkan untuk butiran-butiran itu dapat berubah-ubah tanpa terjadi retakan/pecahan.
Batu Kerikil dan Pasir
Golongan ini terdiri dari butiran/pecahan batu dengan berbagai ukuran dan bentuk. Butiran batu kerikil biasanya terdiri dari pecahan batu, tetapi juga dapat terdiri dari suatu macam zat tertentu misalnya flint dan kwartz.
Lanau
Lanau adalah bahan yang merupakan peralihan antara lempung dan pasir halus, dimana bahan tanah lanau kurang plastis dan lebih mudah ditembus oleh air dibandingkan tanah lempung dan memiliki sifat dilatasi yang tidak terdapat pada lempung. Dilatasi ini menunjukkan gejala perubahan isi apabila lanau itu diubah bentuknya serta akan menunjukkan gejala untuk menjadi quick (hidup) apabila diguncangkan atau digetarkan.
Untuk menyatakan klasifikasi dan menyatakan dengan tepat suatu tanah secara visual, semata-mata dengan melihat saja, mengerjakannya dan membentuk kembali.
Cara yang paling baik untuk membedakan antara lanau dengan lempung adalah percobaan dilatasi. Contoh tanah yang diselidiki lebih lanjut mengenai sifat-sifat dari lapisan tanah dapat dibagi atas tiga macam, yaitu: tanah permukaan, contoh tanah terganggu (disturbed) dan tanah tidak tertganggu (undisturbed).
1. Tanah Permukaan
Tanah permukaan adalah tanah disekitar lokasi pengeboran yang bebas dari batu-batuan, rumput dan humus. Tanah ini dipergunakan untuk percobaan Compaction dimana dari percobaan tersebut kita dapat mengetahuinya karena tanah yang akan dipadatkan adalah yang belum mengalami proses pemadatan yang berarti.
Contoh ini diambil tanpa ada usaha-usaha untuk melindungi struktur asli dari tanah tersebut. Tanah ini dipakai untuk penyelidikan yang tidak memerlukan contoh asli (undisturbed samples) seperti specific gravity dan atterberg limit.
Specific Gravity
Digunakan untuk menentukan Specific Gravity dari suatu bahan material tanah dimana dengan nilai Specific Gravity tersebut kita dapat menentukan golongan/jenis dari bahan tersebut yaitu bebas, plastisitas, batas susut dan batas cair.
Atterberg Limit
Digunakan untuk mendapatkan batas-batas atterberg limit yang ingin diketahui, penggunaannya tanah tersebut dicampurkan dengan air dan diaduk sehingga menjadi homogen untuk percobaan dibatas-batas atterberg limit tersebut kita dapat menggolongannya. 3. Contoh Tanah Tidak Terganggu (undisturbed sampels)
Contoh tanah ini masih menunjukkan sifat-sifat asli tanah. Contoh tanah ini tidak mengalami perubahan struktur. Kadar air atau susunan kimia. Cara pengambilan contoh tanah ini dengan memakai tabung-tabung contoh dan contoh tanah ini dipergunakan untuk Consolidasi dan Unconfines Compression.
Consolidasi
Digunakan untuk mengetahui apakah tanah tersebut normal atau over consolidated mencari koefesien pemampatan akibat adanya pembebanan.
Unconfined Compression
Digunakan untuk mengetahui sensivity dari suatu tanah, yaitu hubungan antara undisturbed strength dan remolded strength.
Tabung Contoh (tubles Samples)
Alat ini merupakan tabung silinder berdinding tipis yang disambung dengan stang bor dengan suatu alat yang tersebut pemegang tabung contoh. Alat ini terutama dipakai untuk lempung yang lunak sampai yang sedang.
Cara pemakaian tabung contoh ini adalah dengan dimasukkan kedalam dasar lubang bor, kemudian ditekan atau dipukul kedalam tanah asli yang akan diambil contohnya.
Perbandingan Luas Tabung < 10 % 100% 10% 1 1 D D Do Dimana :
Do : diameter luar tabung D1 : diameter dalam tabung
I.4. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Auger Iwan besar (1 buah), sebagai alat bor tanah dan untuk mengambil contoh tanah terganggu (disturbed).
2. Socket (1 buah), untuk menghubungkan tabung contoh dengan batang bor.
3. Kepala pemukul (hammer head), untuk sebagai tumpuan pemukul, agar tabung dapat masuk kedalam lubang yang diinginkan.
4. Batang bor (5 buah, @ 1 meter), untuk menyambung alat bor sewaktu mengambil contoh tanah.
5. Stang pemutar dan batang bor (1 set), untuk membantu memutar alat bor agar masuk kedalam lubang bor.
6. Kunci pipa, untuk memasukkan, mengangkat, membuka dan mengencangkan batang bor dan mata bor serta socket.
7. Palu besar, sebagai alat untuk memukul kepala pemutar.
8. Tabung contoh, untuk mengambil contoh tanah yang tidak terganggu (undisturbed) dan terganggu (disturbed).
9. Pacul, untuk mengambil contoh tanah permukaan.
10. Sendok pasir/pisau, untuk membersihkan permukaan tabung contoh dan mengeluarkan contoh tanah terganggu (disturbed) dari Auger Iwan besar.
11. Oli, untuk mempermudah dalam menyambung alat-alat pengeboran dan untuk membuat tanah dalam tabung sample tidak melekat di dinding tabung tersebut.
12. Kuas, sebagai alat bantu melumasi Auger Iwan besar, tabung contoh dan penyambung batang bor.
14. Meteran, untuk mengukur tinggi dari tabung contoh pada batang bor agar sesuai dengan kedalaman yang diminta.
15. Kantong plastik, untuk menampung contoh tanah terganggu (disturbed) dan sebagai penutup pada tabung contoh tanah tidak terganggu (undisturbed).
16. Tali rafia atau karet gelang, untuk mengikat plastik penutup pada tabung contoh . 17. Karung goni, untuk menampung contoh tanah permukaan.
BAB II
PELAKSANAAN PERCOBAAN
II.1. Persiapan Percobaan
Sebelum melaksanakan percobaan hand boring ini, terlebih dahulu harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
1. Tentukan lokasi yang akan dibor.
2. Alat-alat yang diperlukan disiapkan untuk dibawa ketempat lokasi praktikum.
3. Tanah disekitar lokasi dibersihkan terhadap batu-batuan, rumput-rumputan dan humus.
II. 2. Jalannya Percobaan
1. Auger Iwan dipasang pada ujung sebuah batang bor dan pada ujung lainnya dipasang stang pemutar.
2. Auger Iwan diletakkan pada lokasi yang digali 10 cm sebagai titik pengeboran.
3. Stang pemutar diberi beban berat (dengan dinaiki para praktikan), pada saat Auger Iwan masuk kedalam tanah diusahakan agar selalu tegak lurus kemudian stang pemutar dan batang pemutar diputar searah dengan jarun jam, hal ini agar Batang bor tidak lepas dari kuncinya.
4. Bila auger iwan telah terisi penuh dengan tanah dengan tanah, maka auger iwan diangkat, tanah dikeluarkan dan tanah tersebut diidentifikasikan secara visual mengenai jenis dan warnanya. Setelah auger iwan dibersihkan dari sisa tanah (tanah dalam auger iwan pada pengeboran pertama dibuang begitu juga pada pengeboran ke-2 dan ke-3) 5. Auger Iwan dimasukkan kembali kedalam lubang dan ulangi pekerjaan sampai
kedalaman yang diinginkan. Tanah tersebut diambil dan masukkan ke dalam plastik untuk contoh tanah disturbed pada kedalaman 1 m.
6. Jika kedalaman untuk pengeboran sampai undisturbed telah tercapai maka Auger Iwan diganti dengan tabung contoh yang sebelumnya diolesi oli agar tanah tidak melekat sehingga memperkecil kerusakan.
7. Tabung contoh dan batang bor dimasukkan kedalam lubang secara perlahan-lahan dan usahakan masuk tegak lurus. Pada batang bor diberi tanda kedalaman tabung yang akan dicapai sehingga waktu pemukulan tidak melebihi tinggi tabung (dapat mengakibatkan compaction) ataupun kurang.
8. Cabut batang bor perlahan-lahan dengan bantuan kunci pipa, contoh tanah diambil kemudian kedua ujung tabung contoh ditutup dengan lilin cair agar kadar air tanah tidak berubah. Tempelkan label kedalaman dari contoh tanah.
9. Tabung diganti dengan auger iwan kembali dan pengeboran dilanjutkan. Contoh tanah diambil dan diidentifikasikan. Demikian selanjutnya dilakukan pengambilan contoh tanah, baik yang disturbed maupun yang undisturbed pada kedalaman-kedalaman yang diinginkan.
10. selanjutnya Pengambilan contoh tanah disturbed pada kedalaman: 3 m baik disturbed maupun undisturbed dapat dilakukan seperti pada pengeboran ke dalaman 1 m.
II.3. Data dan Foto
BAB III
HASIL PERCOBAAN
III. 1. Perhitungan Diketahui : Do = 8,6 cm (kedalaman 1 m dan 3m) D1 = 8,4 cm (kedalaman 1 m dan 3 m) Ditanya :Perbandingan luas tabung 10% Penyelesaian :
Perbandingan luas tabung 10% Do2 – D12 x 100% 10% D12 (8,6 cm)2 – (8,4 cm)2 10% (8,4 cm)2 4,8 % 10%
III. 2. Hasil Pengeboran
Dari hasil pengeboran sedalam 3 meter, maka praktikan mendapatkan keterangan secara visual pada lapisan tanah dengan kedalaman 1 meter dan 3 meter yang meliputi:
Kedalaman Keterangan Warna Tanah Sifat Tanah Jenis Tanah 1 meter 1,5 meter 2,5 meter 3 meter Undisturbed Disturbed Undisturbed Disturbed Coklat kemerah-merahan Coklat kemerah-merahan Coklat merah muda Coklat merah muda
Agak lengket Agak lengket Lengket Lengket Lanau Lempung
BAB IV
PENUTUP
IV. 1. Kesimpulan
1. Pada setiap (interval) kedalaman, jenis tanah dan warnanya berbeda. 2. Tabung yang dipakai memilki luas tabung 4,8%.
3. Kadar air dibawah lebih tinggi dibandingkan dengan kadar air dipermukaan. 4. Pada kedalaman yang lebih dalam, tanah lebih banyak mengandung batuan.
5. Warna tanah pada permukaan lebih tua dibandingkan dengan tanah dibawah permukaan.
6. Kedalaman 1m didapat warna tanah coklat kemerah-merahan, sifat tanah agak lengket dan jenis tanah lanau.
7. Kedalaman 3m didapat warna tanah coklat merah muda, sifat tanah lengket dan jenis tanah lempung.
IV.2. Faktor-faktor kesalahan yang dapat terjadi pada praktikum ini diantaranya:
1. Kurang terampilnya praktikan dalam menggunakan alat dilapangan.
2. Keadaan dan situasi lapangan yang kurang menunjang seperti; terjadinya hujan, panas dan sebagainya.
3. Peralatan yang digunakan dalam praktikum sudah tua dan perlu diganti sehingga menyulitkan praktikan dalam melakukan praktikum karena akurasinya tidak tercapai. 4. Sewaktu melakukan pemboran / pemutaran bor tidak tegak lurus, sehingga contoh tanah
yang masuk kedalam tabung sedikit.
5. Kurang disiplinnya praktikan, yaitu dalam melaksanakan jalannya percobaan ada yang terabaikan atau terlewatkan.
IV. 3. Saran
1. Perlu alat untuk kalibrasi ulang dan peralatan yang sudah tidak layak pakai sebaiknya tidak digunakan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Ir. Riana H. Pranowo L dan Ir. Rahmat Setiadi ”Pedoman Praktikum Mekanika Tanah (bagian 1)”, Laboratorium Mekanika Tanah FSP – ITI, Serpong 2000.
2. Joseph E. Bowles, Edisi Keempat Jilid Satu, ”Analisis Dan Desain Pondasi”, ERLANGGA, Jakarta 1991.
3. Joseph E. Bowles, Edisi Kedua, ”Sifat – Sifat Fisis Dan Geoteknis Tanah”, ERLANGGA, Jakarta 1989.
LAPORAN PRAKTIKUM
MEKANIKA TANAH
MODUL II :
CONSOLIDATION
KELOMPOK I :
1. Ruth Christiana
(121110021)
2. Zohansyah M
(121110014)
3. Imung Amanahtiya
(121110015)
4. Amelia Tressia K
(121110026)
5. Seandyan Dharma P (121100025)
6. Pearlson PK
(121110005)
ASISTEN : Dwi B.B.M
LABORATORIUM BAHAN BANGUNAN DAN TEKNOLOGI BETON
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA
SERPONG
MODUL PRAKTIKUM : Consolidation TANGGAL PRAKTIKUM :
PENYUSUN MODUL : Zohansyah Mulyadi ASISTEN PENANGGUNG JAWAB : Dwi B.B.M
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Maksud dan Tujuan
Maksud dari percobaan ini adalah
Penekanan terhadap lapisan tanah dengan waktu tertentu sehingga mengakibatkan tanah mengalami penurunan.
Tujuan dari percobaan ini adalah
1. Untuk mencari koefisien pemampatan/Compression index (Cc) dari suatu jenis tanah akibat pertambahan beban.
2. Mencari/menghitung tegangan prakonsolidasi (Pc), sehingga dapat diketahui apakah tanah tersebut normally atau over consolidated.
3. Menghitung koefisien konsolidasi (Cv) dari masing-masing sampel tanah.
I.2. Teori dan Rumus
Konsolidasi adalah proses berlangsungnya volume atau berkurangnya rongga pori dari tanah jenuh yang berpermeabilitas rendah akibat pembebanan, dimana prosesnya
dipengaruhi oleh kecepatan terperasnya air pori keluar dari rongga tanahnya. Penambahan beban di atas tanah dapat menyebabkan lapisan tanah dibawahnya mengalami pemampatan.
Pemampatan tersebut disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pori, dan sebab-sebab lain. Secara umum, penurunan (settlement) pada tanah yang disebabkan oleh pembebanan dapat dibagi dalam 2 kelompok besar, yaitu :
1. Penurunan konsolidasi (consolidation settlement), yang merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibatnya dari keluarnya air yang menempati pori-pori tanah.
2. Penurunan segera (immediate settlement), yang merupakan akibat dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air. Perhitungan penurunan segera umumnya didasarkan pada penurunan yang diturunkan dari teori elastisitas.
Pada praktikum ini dipakai penurunan konsolidasi satu arah (“one dimension
consolidation”), yaitu jika tanah menerima pembebanan pada satu jurusan saja yaitu arah vertikal.
Konsolidasi Satu Dimensi (One Dimension Consolidation).
Bilamana suatu lapisan tanah mengalami tambahan beban diatasnya, maka air pori akan mengalir dari lapisan tersebut dan isinya (volume) akan menjadi lebih kecil, yaitu akan terjadi konsolidasi.
Pada umumnya konsolidasi ini akan berlangsung dalam satu jurusan saja, yaitu jurusan vertikal, karena lapisan yang kena tambahan beban itu tidak dapat bergerak dalam satu jurusan horisontal (ditahan oleh tanah disekelilingnya). Keadaan tersebut dapat dilihat pada Gambar 1 dibawah ini :
Gambar 1.“ONEDIMENSIONAL CONSOLIDATION”
(Sumber : Mekanika Tanah, karya : Wesley, L.D. (1977), hal : 67, Dep. PU)
Dalam keadaan seperti tergambar pengaliran air juga akan berjalan terutama dalam jurusan vertikal saja. Ini disebut “one dimension consolidation” (konsolidasi satu jurusan)
dan perhitungan konsolidasi hampir selalu berdasarkan teori “one dimensional consolidation” itu.
Pada waktu konsolidasi berlangsung, gedung atau bangunan diatas lapisan tersebut akan menurun (settle). Dalam bidang teknik sipil ada 2 hal yang perlu diketahui mengenai penurunan ini, yaitu:
a. Besarnya penurunan yang akan terjadi b. Kecepatan penurunan
Bilamana tanah terdiri dari lempung maka penurunan akan agak besar sedangkan kalau terdiri dari pasir, penurunan akan kecil.
Karena itu lempung dikatakan mempunyai “high compressibility” dan pasir mempunyai “low compressibility”. Penurunan pada lempung biasanya makan waktu lama, karena daya rembesan air sangat rendah. Sebaliknya penurunan pada pasir sudah selesai maka penurunan pun sudah selesai. Karena ha-hal ini maka dipakailah tanah lempung untuk percobaan konsolidasi.
Pada konsolidasi satu dimensi, perubahan tinggi (H) per satuan dari tinggi awal (H) adalah sama dengan perubahan volume (V) per satuan volume awal (V), atau [(H
/H) = (V/V)]. Gedung Lempung Batu Pasir Lempung Pasir Tanggul Pasir
Bila volume padat Vs=1 dan volume pori awal adalah eo , maka kedudukan akhir dari
proses konsolidasi dapat dilihat pada gambar 2 dibawah ini. Volume padat besarnya tetap, angka pori berkurang karena adanya e. Dari gambar 2, dapat diperoleh persamaan sebagai berikut :
o
e
1 Ae H H ………. RumusGambar 2. Fase konsolidasi (a) sebelum konsolidasi (b) sesudah konsolidasi
(Sumber : Mekanika Tanah 2, karya : Hary Christady Hardiyatmo, hal : 43, PT. GRAMEDIA PUSTAKA UMUM)
Dalam hal ini teori umum yamg berkaitan dengan konsolidasi adalah Terzaghi dengan konsep penembangan tekanan pori dan tekanan efektif, dengan asumsi-asumsi sebagai
berikut :
1. Tanah adalah, dan tetap akan, jenuh (S = 100%). Penurunan konsolidasi dapat diperoleh untuk tanah yang tidak jenuh, tetapi ramalan waktu terjadinya penurunan tidak bisa dipercaya.
2. Air dan butiran tanah tidak dapat ditekan atau tidak terjadi perubahan isi pada air atau butir tanah.
3. Terdapat hubungan linear antara tekanan yang bekerja dan perubahan volume
4. Koefisien permeabilitas k merupakan suatu konstanta. Dilapangan mungkin benar, tetapi di laboratorium belum tentu benar karena cenderung melakukan kesalahan dalam penentuan waktu terjadinya penurunan.
Rongga pori Butiran padat (a) eo Vs =1 Rongga pori Butiran padat (b) e H H
5. Hukum Darcy berlaku (v = k x i) dimana : v = kecepatan air
k = koefisien permeability i = gradien hidrolik 6. Terdapat temperatur yang konstan.
7. Konsolidasi merupakan konsolidasi satu dimensi (vertikal). 8. Contoh tanah yang digunakan contoh tanah tidak terganggu.
9. Tegangan total dan tegangan air pori dibagi rata pada setiap bidang horisontal.
Pengujian konsolidasi satu dimensi biasanya dilakukan dilaboratorium dengan alat konsolidometer. Contoh tanah diletakkan didalam cincin logam dengan 2 buah batu berpori diletakkan diatas dan dibawah contoh tanah tersebut.
Pembebanan pada contoh tanah dilakukan dengan cara meletakkan beban pada ujung sebuah balok datar; dan pemampatan (compression) contoh tanah diukur dengan menggunakan skala ukur dengan skala mikrometer.
Contoh tanah selalu direndam dalam air selama percobaan. Tiap-tiap beban biasanya diberikan selama 24 jam, dan dimulai dari beban 0.830 Kg. Setelah itu, beban dinaikkan sampai dengan dua kali lipat dari beban sebelumnya, dan pengukuran pemampatan diteruskan hingga beban 13.280 Kg. Pada gambar 3 diperlihatkan percobaan konsolidasi beserta bagian dari konsolidometer.
Gambar 3. Konsolidometer
(Sumber : Mekanika Tanah Jilid 1, karya : Braja M. Das, hal : 183, ERLANGGA) Contoh tanah
Skala ukur
Beban
m.a.t
Batu berpori Cincin tempat contoh
Pada gambar 4 yang menunjukkan hubungan antara pemampatan dan waktu dapat dilihat bahwa ada 3 tahapan yang berbeda yang dapat dijadikan sebagai berikut:
Tahap I : Pemampatan awal (initial compression), yang pada umumnya adalah disebabkan oleh pembebanan awal (preloading).
Tahap II : Konsolidasi primer (primary consolidation), yaitu periode selama tekanan air pori secara lambat laun dipindahkan ke dalam tegangan efektif, sebagai akibat dari keluarnya air dari pori-pori tanah. Tahap III : Konsolidasi sekunder (secondary consolidation), yang terjadi
setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. Pemampatan yang terjadi
disini adalah disebabkan oleh penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah.
Gambar 4. Grafik waktu-pemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan. (Sumber : Mekanika Tanah Jilid 1, karya : Braja M. Das, hal : 184, ERLANGGA)
Normally Consolidated dan Over Consolidated Pemampatan Tahap II :
Konsolidasi primer
Tahap I : Pemampatan awal
Tahap III : Konsolidasi sekunder Waktu (skala log)
Kedua istilah ini dipakai untuk menggambarkan suatu sifat yang penting dari lapisan lempung endapan (sedimentary clays). Lapisan semacam ini setelah pengendapannya akan mengalami konsolidasi dan penurunan akibat tekanan dari lapisan-lapisan yang kemudian mengendap diatasnya.
Lapisan-lapisan yang diatas ini lama kelamaan mungkin menjadi hilang lagi oleh karena sebab-sebab geologi, misalnya erosi air (atau es). Ini berarti lapisan-lapisan bawah pada suatu saat dalam sejarah geologinya pernah mengalami konsolidasi akibat tekanan yang lebih tinggi daripada tekanan yang berlaku diatasnya pada masa sekarang.
Dalam hal ini terdapat 2 definisi dasar berdasarkan sejarah tegangan yaitu:
1. Terkonsolidasi secara normal (normally consolidated), dimana tekanan efektif overburden pada saat ini adalah merupakan tekanan maksimum yang pernah dialami oleh tanah itu.
2. Terlalu terkonsolidasi (over consolidated), dimana tekanan efektif overburden pada saat ini adalah lebih kecil dari tekanan yang pernah dialami oleh tanah itu sebelumnya. Tekanan efektif overburden maksimum yang pernah dialami sebelumnya dinamakan tekanan prakonsolidasi (preconsolidation pressure).
Hal diatas dapat dirumuskan sebagai berikut :
1. Normally consolidated = jika tekanan efektif tanah merupakan tekanan max yang dialami tanah.
1 Pc Po
……… Rumus 2
Dimana : Po = tekanan yang diterima tanah sebelumnya. Pc = tekanan yang diterima tanah sesudahnya /
sekarang.
2. Overconsolidated = jika tekanan efektif tanah < daripada tekanan yang diterima tanah sebelumnya.
1 Pc Po
…….. Rumus 3
Dimana : Po = tekanan yang diterima tanah sebelumnya. Pc = tekanan yang diterima tanah sesudahnya /
sekarang.
Derajat konsolidasi
Dari hasil persamaan Terzaghi, yakni dapat diketahui besarnya u pada setiap titik pada setiap waktu dalam lapisan tersebut. Pada umumnya bukan besarnya u (tegangan air pori) yang perlu diketahui untuk perhitungan penurunan. Yang ingin kita ketahui adalah besarnya penurunan pada jangka waktu tertentu, atau yang disebut derajat konsolidasi (degree of consolidation). Derajat Konsolidasi U = 100%) t ( selesai setelah Penurunan waktu t pada Penurunan Biasanya 2 H t Cv
disebut time factor dan diberi huruf T, yaitu 2 H t Cv T ……… Rumus 4
Dari persamaan diatas dapat dihitung harga-harga U dan T sebagai berikut :
Jadi kalau kita ingin menghitung waktu yang diperlukaan sampai penurunan 90 % selesai maka kita ambil harga T untuk U = 90 % , yaitu :
U (%) 20 40 60 80 90
0.848 * H2
Cv …….. Rumus 5
Dimana : t90 = waktu sampai penurunan 90 % selesai.
H = jalan air terpanjang. (Kalau terdapat lapisan pasir diatas
dan dibawah lapisan lempung tersebut, maka H adalah separuhnya tebal lapisan).
Ternyata dari rumus ini bahwa waktu penurunan adalah sebanding dengan pangkat dua tebal lapisan dan berbanding terbalik dengan “cosefisient of consolidation”.
Sedangkan untuk memperoleh harga t90 dipakai metode akar-waktu sebagai
berikut :
1. Dari kurva pemampatan vs akar waktu pilihlah kurva yang mempunyai jari-jari kelengkungan terkecil kemudian berilah tanda .
2. Setelah itu beri tanda ditengah-tengah tanda tadi untuk kurva tersebut. Dan tariklah garis yang menyinggung tanda kurva lengkung tadi dari awal kurva dengan memotong garis pemampatan dan akar waktu.
3. Setelah itu didapat jarak x1 bila diukur dari titik awal garis akar waktu (x1 = OB).
4. Hitung jarak x2 dengan rumus : x2 = x1 * 1.15, lalu tarik garis dari titik awal garis
singgung sampai ke titik x2 yang sudah direncanakan. (x2 = OC).
5. Lalu tarik garis vertikal ke bawah dari titik perpotongan kurva lengkung dengan garis dari titik x2. 6. Maka didapatlah t90. t90 = 1,15 x P e n u r u n a n
Gambar 5. Metode akar-waktu (square-root-of-time-method)
(Sumber : Mekanika Tanah Jilid 1, karya : Braja M. Das, hal : 211, ERLANGGA)
Menghitung Cc dan Pc
Menentukan harga Pc (Tekanan Prakonsolidasi).
Dari hasil percobaan pembebanan dapat dilihat kurva konsolidasi antara perubahan angka pori (e) dengan perubahan tegangan (P). Dari kurva ini, dapat ditentukan tegangan kritis (Pc) dengan cara sebagai berikut :
1. Dengan melakukan pengamatan secara visual, tentukan titik (a) dimana grafik e vs log P mempunyai jari-jari kelengkungan yang paling minimum.
2. Buatlah garis horisontal (c) melalui titik a.
3. Tarik garis (b) yang menyinggung kurva dititik (a). 4. Tarik garis (d) yang membagi sudut b-a-c sama besar.
5. Perpanjang bagian grafik e vs log P yang merupakan garis lurus sehingga memotong garis (d) di titik (f).
Gambar 6. Penentuan tekanan prakonsolidasi secara grafis
(Sumber : Mekanika Tanah Jilid 1, karya : Braja M. Das, hal : 189, ERLANGGA)
Menentukan harga Cc (Compression Index)
Sebelum menentukan harga Cc terlebih dahulu harus ditentukan sifat tanah, apakah normally consolidated atau overconsolidated.
Menentukan Cc jika overconsolidation :
1. Pada grafik e vs log P dimana didapat Pc, buatlah garis horisontal (1) dengan ordinat eo lapangan.
2. Tarik garis horisontal (2) dengan ordinat sebesar 0.42 * eo lapangan.
3. Titik X adalah perpotongan garis (2) dan garis (e).
4. Dari perhitungan didapat harga Po, harga Po ini pada grafik adalah titik(A).
5. Dari titik (A), buatlah garis (3) yang sejajar dengan garis (d) sampai memotong garis kerja Pc (g) di titik Y.
6. Garis (4) menghubungkan titik X dan Y.
7. Harga Cc didapat dari besar tangens sudut antara garis (4) dan bidang horisontal atau dengan perhitungan sebagai berikut :
Cc = ) /P (P Log e -e 2 1 2 1 ….. Rumus 6
Besarnya penurunan untuk tanah yang over consolidated adalah : Apabila Po + P < Pc, maka : S = Po Pc Log eo 1 H x Cc ….. Rumus 7 Apabila Po + P > Pc, maka : S = Pc P Po Log eo 1 H x Cc Po Pc Log eo 1 H x Cc …… Rumus 8
Dimana : S = Besar penurunan (m). H = Tebal lapisan.
Po = Tekanan efektif maksimum lapisan. P = Penambahan tekanan vertikal lapisan.
Gambar 7. Penentuan Cc untuk keadaan overconsolidation cara grafis
(Sumber : Mekanika Tanah Jilid 1, karya : Braja M. Das, hal : 191, ERLANGGA)
Menentukan Cc jika normally consolidated
1. Dimana Po Pc, maka tidak ada garis (3) seperti pada OC.
2. Pada grafik e vs log P ,dimana didapat harga Pc. Buatlah garis horisontal (1) dengan ordinat eo lapangan.
3. Tariklah garis horisontal (2) dengan ordinat sebesar 0.42 * eo lapangan.
4. Titik X adalah perpotongan antara garis (2) dan garis (e).
5. Dari perhitungan didapat harga Po, harga Po ini pada grafik adalah titik (A), Po sama dengan Pc.
6. Garis (3) menghubungkan titik X dan Y.
7. Harga Cc didapat dari besar tangens sudut diantara garis (3) dan bidang horisontal atau dengan perhitungan sebagai berikut :
) /P (P Log e -e Cc 1 2 2 1 ….. Rumus 9
Dimana : Pc = Po Po = x H = Vi H Wt x ….. Rumus 10
Besarnya penurunan dari suatu lapisan dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 8. Po P Po Log eo 1 H Cc S ….. Rumus 11
Gambar 8. Penentuan Cc untuk keadaan Normally Consolidation cara grafis (Sumber : Mekanika Tanah Jilid 1, karya : Braja M. Das, hal : 190, ERLANGGA)
I.3. Alat dan Bahan
1. Alat consolidometer beserta anak beban 2. Stopwatch
3. Ring konsolidasi
4. Jangka sorong untuk mengukur dimensi ring 5. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram 6. Gergaji kawat untuk memotong tanah 7. Spatula untuk merapikan contoh tanah 8. Vaselin
9. Aquadestilata/air suling
10. Oven dengan suhu 105° C - 110° C
Contoh tanah yang digunakan dalam modul konsolidasi diambil dari contoh soal undisturbed yang diperoleh dari percobaan Hand boring, didapat 2 kedalaman masing-masing 1 sampel, yaitu :
1. Sampel 1, kedalaman 1 meter, nomor Ring I 2. Sampel 2, kedalaman 3 meter, nomor Ring II
BAB II
PELAKSANAAN PERCOBAAN
II.1. Persiapan Percobaan
1. Ring konsolidasi dalam keadaan bersih, ditimbang beratnya , ukur tinggi serta diameter dalamnya dengan menggunakan jangka sorong. Untuk diameter dalam ring diukur dengan jangka sorong bagian atas, sedangkan tinggi / tebal ring diukur dengan jangka sorong bagian bawah.
2. Ring diolesi vaselin atau oli dibagian dalamnya saja.
3. Dengan bantuan extruder, tanah dimasukkan ke dalam ring secara hati-hati agar jangan rusak, lalu tanah dipotong dengan gergaji kawat. Cara menggunakan extruder, yaitu :
Letakkan tabung berisi tanah undisturbed di Extruder.
Lalu putarlah bagian Extruder pada ujung kiri sehingga tanah dan penutup tabung (lilin) keluar perlahan-lahan. Lilin dibuang dengan cara dipotong dengan memakai gergaji kawat.
Siapkan ring dengan penahan kayu.
Setelah itu tanah masuk ke dalam ring dan kelebihan tanah ditahan oleh penahan kayu.
Potonglah sampel tanah dengan gergaji kawat.
Ratakanlah permukaan tanah dalam ring dengan spatula. 4. Ring dan tanah basah ditimbang.
5. Contoh tanah diukur kadar airnya.
II.2. Jalannya Percobaan
1. Konsolidometer disiapkan, jarum pengukur serta bebannya.
2. Siapkan contoh tanah, ring, bidang penekan berupa lempengan kuningan berbentuk lingkaran, bola besi kecil sebagai pusat penekan dan batu berpori.
3. Susunlah seperti tergambar dibawah ini :
Gambar 9. Penyusunan ring + sampel tanah, batu berpori, bidang penekan dan bola besi yang akan dimasukkan ke sel konsolidometer
4. Setelah disusun letakkan pada sel konsolidometer. Dan aturlah batang pemberian beban agar tepat di pusat penekan pada sel konsolidometer.
5. Isilah dengan air sampai penuh pada sel konsolidometer.
6. Batang pada bacaan dial ditekan dahulu baru diletakkan diatas sel konsolidometer sehingga arah jarum jam selalu berlawanan. Lalu diatur jarum penunjuk ke arah nol engan memutar alat dial tersebut.
7. Percobaan dapat dimulai dengan beban 0.830 kg.
8. Dicatat angka penurunan pada jarum penunjuk, pada interval waktu 0”, 6”, 15”, 30”, 1’, 2’, 4’, 8’, 15’, 30’, 60’ dan 24 jam.
9. Percobaan dilanjutkan dengan pembebanan 1.660 kg, 3.320 kg, 6.640 kg, 13.280 kg dan 26.560 kg dengan interval waktu masing-masing 24 jam. (Catatan : beban ditambah bukan diganti).
10. Dicatat pula angka penurunan pada masing-masing beban dengan interval waktu yang sama seperti di atas.
11. Cara membaca angka penurunan pada alat dial, yaitu :
Arah jarum jam berlawanan arah maka dibaca angka berwarna merah pada lingkaran besar, tetapi bila arah jarum searah maka dibaca angka berwarna hitam. Untuk lingkaran kecil dibaca hanya untuk penurunan yang besar, misalnya : 1
berarti ratusan, dan begitu seterusnya.
12. Penurunan beban, urutannya sama seperti point (9).
13. Langkah selanjutnya setelah pembebanan terakhir yaitu 26560 gram (setelah 24 jam) selesai maka di baca angka penurunan pada masing-masing beban dengan interval
waktu yang sama seperti diatas, dimana maksudnya tiap beban diangkat satu-persatu sampai habis dengan interval waktu 2 menit tiap pengangkatan beban.
14. Setelah selesai tanah basah dan ring ditimbang kembali dan dimasukkan ke dalam oven kurang lebih 24 jam.
15. Ring dan tanah kering ditimbang.
Catatan : Selama percobaan sel konsolidometer harus selalu penuh terisi air.
II.3. Data dan Foto
BAB III
HASIL PERCOBAAN
Pada contoh perhitungan ini diambil dari data-data hasil percobaan sampel nomor 1, kedalaman 1 meter, nomor ring I. Sedangkan data Gs (Specific Gravity) didapat dari hasil praktikum modul yang bersangkutan dengan mengambil hasil untuk kedalaman yang bersesuaian.
Sampel tanah undisturbed pada kedalaman 1 meter, yaitu :
1. Perhitungan berat tanah (Wt)
Diameter ring = 6.47 cm Berat ring (a) = 90.75 gr Tinggi ring = 1.96 cm
Berat ring + tanah basah (b) = 190.2 gr
Gs (Specific gravity) = 2.62 (Lanau tak organik) Luas ring = ¼ * * D2
= ¼ * 3.14 * (6.47)2 = 32.88 cm2
Berat tanah (Wt) = (b) – (a) = 190.2 – 90.75 = 99.45 gr
2. Perhitungan kadar air awal (Wi)
Berat can (a) = 8.32 gr Berat can + tanah basah (b) = 35.14 gr Berat can + tanah kering (c) = 25.44 gr Berat air (d) = (b) – (c)
= 35.14 – 25.44 = 8.7 gr
Berat tanah kering (e) = (c) – (a) = 25.44 – 8.32 = 17.12 gr
Kadar air awal = 100% e d 100% 17,12 8,7 = 56.66 % = 0.5666
3. Perhitungan kadar air akhir pada percobaan :
Berat ring (a) = 90.75 gr Berat ring + tanah basah (b) = 201.56 gr Berat ring + tanah kering (c) = 162.65 gr Berat air (d) = (b) – (c)
= 201.56 – 162.65 = 38.91 gr
Berat tanah kering (Ws) (e) = (c) – (a) = 162.65 – 90.75
= 71.9 gr
Kadar air akhir = 100% e d 100% 71,9 38,91 = 54.12 % = 0.5412
4. Perhitungan berat tanah kering (Ws’) :
Ws’ = Wt / (1 + Wi) = 99.45 / (1 + 0.5666) = 63.48 gr
5. Perhitungan tinggi padat (Ho) :
Ho = Ws / (Gs * A) = 71.9 / (2.62 * 32.88) = 0.831 cm
6. Perhitungan tinggi pori awal (Hv) :
Hv = Hi – Ho
= 1.96 – 0.831 = 1.129 cm
7. Perhitungan tingkat kejenuhan awal (St) :
St = x 100% A x ) Ho -Hi ( ) Ws Wt ( = x 100% 32,88 x ) 0.831 -1.96 ( 71.9) -99,45 ( = 74.21 %
8. Perhitungan angka pori awal (eo) :
eo = Hv / Ho
= 1.129 / 0.831 = 1.358
Pembacaan dial awal = 0 cm Pembacaan dial akhir (ht) = 157.9 cm Perubahan tinggi contoh = 0.1579 cm
Tinggi pori akhir (Hvf) = Hv – ht
= 1.129 – 0.1579 = 0.9711 cm
10. Perhitungan angka pori akhir (ef)
ef = Hvf / Ho = 0.9711 / 0.831 = 1.168
Contoh perhitungan untuk tabel lembar 023 :
1. Isi contoh awal (Vi) = A x Hi = 32.88 x 1.96 = 64.44 cm3 Berat jenis tanah butiran tanah (Gs) = 2.62
Tinggi pori awal (Hv) = 1.762 cm Untuk penambahan beban dengan tegangan = 0.25 kg/cm2
Pembacaan dial akhir = 157.9
2. Perubahan tinggi contoh (H) = 0.1579 cm 3. Perubahan angka pori (e) = H / Hv
= 0.1579 / 1.129 = 0.1398
= 1.358 – 0.1398 = 1.2182
5. Tinggi rata-rata akibat beban (ht) = Hi – 0.5 x (H) = 1.96 – 0.01405 = 1.94595 cm 6. Tinggi (H) = 0.5 x ht = 0.5 x (1.94595) = 0.972975 cm 7. Perhitungan Cv : Cv = (0.848 x H2) / t90 = {0.848 x (0.9729752)} / ( 0,42 ) = 1,9114 cm2/menit 8. Perhitungan Po: = Wt / Vi = 99.45 / 64.44 = 1.543 gr/cm2 = 0.001543 Kg /cm2
H = kedalaman sampel tanah yang diambil = 1 m = 100 cm Po = x H = 0.001543 x 100 = 0.1543 Kg / cm2 9. Menghitung Harga Cc. Hitung eo lapangan : eo lapangan = Wo x Gs = 56.66 % x 2,62
= 1.484 Pc = 1,40 Kg / cm2 Po = 0.1543 Kg / cm2 P1 = 1.95 Kg / cm2 P2 = 2.2 Kg / cm2 P = 0.25 Kg / cm2 e1 = 1.3437 Kg / cm2 e2 = 1.3341 Kg / cm2 Δe = 0.0096 Kg / cm2
10. Compressian Indeks dapat dihitung :
Cc = ) /P (P Log e 1 2 = 1.95) / 2.2 ( Log 0.0096 = 0.183
11. Menghitung besarnya penurunan.
S = Po P Po Log x e 1 H x Cc o = 0.1543 0.25 0.1543 Log x 1.358 1 1.96 x 0.183 = 0.06 cm.
BAB IV
KESIMPULAN
IV.1. Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan untuk kedalaman 1 m secara analitis didapat harga Cc sebesar 0.183, sedangkan secara grafis didapat harga Cc sebesar 2.05.Dan untuk kedalaman 3 m secara analitis didapat harga Cc sebesar 0.448, sedangkan secara grafis didapat harga Cc sebesar 2.35. Harga Cc secara grafis ini didapat berdasarkan lengkungan kurva rata-rata pada pembebanan akhir, sedangkan harga Cc secara analitis didapat berdasarkan angka pori (e) pada pembebanan awal.
2. Jika diperhatikan grafik konsolidasi (form 025), ternyata dengan sedikit perubahan struktural akibat bertambahnya tekanan, maka Pc telah dapat dicapai. Hal ini karena tanah telah terbiasa dengan tekanan menyamai tekanan maximum yang telah dicapai sebelumnya dan telah mencapai keseimbangan dalam tegangan tersebut.
3. Tanah baru akan mengalami perubahan-perubahan penting, yang dapat dilihat dari kemiringan yang lebih curam dari cabang akhir kurva, jika tekanan yang bekerja sekarang melebihi kondisi keseimbangan yang ada.
4. Tanah ini mengalami over consolidated, karena tanah percobaan merupakan tanah timbunan yang mungkin saja dipadatkan kembali.
IV.2. Faktor Kesalahan
1. Praktikan ceroboh ketika akan menempatkan beban pada saat berjalannya praktikum. 2. Kekurang telitian pada waktu menimbang dan mengukur sampel dengan jangka sorong. 3. Terganggunya alat konsolidometer selama waktu percobaan yang cukup lama.
4. Subyektifitas yang sangat berpengaruh pada saat mengolah kurva / grafik hasil percobaan. 5. Kekurang telitian pada saat perhitungan dan pengolahan data.
IV.3. Saran
2. Diharapkan praktikan yang memegang modul Gs ketika menghitung hasil Gs bisa didapat hasil yang lebih teliti. Karena hasil Gs ini dapat berpengaruh pada percobaan dan pengolahan data modul Consolidation dan Compaction.
DAFTAR PUSTAKA
1. Herlina, R.; “Pedoman Praktikum Mekanika Tanah 1”; Laboratorium Mekanika Tanah; Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan; Institut Teknologi Indonesia; Serpong; 1999. 2. Das, Braja M.; “Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis)”; Penerbit
Erlangga; Jakarta; 1991.
3. Bowles, J. E.; “Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah”; Penerbit Erlangga; Jakarta; 1991. 4. Wesley, L. D.; “Mekanika Tanah”; Badan Penerbit Pekerjaan Umum; Jakarta; 1977. 5. Hary Christady Hardiyatmo; “Mekanika Tanah 2”; Penerbit Gramedia; Jakarta; 1992
LAPORAN PRAKTIKUM
MEKANIKA TANAH
MODUL III :
UNCONFINED COMPRESSION
KELOMPOK I :
1. Ruth Christiana
(121110021)
2. Zohansyah M
(121110014)
3. Imung Amanahtiya
(121110015)
4. Amelia Tressia K
(121110026)
5. Seandyan Dharma P (121100025)
6. Pearlson PK
(121110005)
ASISTEN : Dwi B.B.M
LABORATORIUM BAHAN BANGUNAN DAN TEKNOLOGI BETON
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA
SERPONG
MODUL PRAKTIKUM : Unconfined Compression
TANGGAL PRAKTIKUM :
PENYUSUN MODUL : Pearlson P.K
ASISTEN PENANGGUNG JAWAB : Dwi B.B.M
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Maksud dan Tujuan
Maksud
Uji coba daya tahan kekuatan tanah terhadap gaya vertikal dimana sisi horisontalnya tidak tertutup (dibiarkan bebas) untuk melihat keruntuhan pada tanahnya.
Tujuan
1. Untuk mengetahui Ultimate Unconfined Compression Strength dari tanah kohesive, baik untuk Undisturbed maupun Remolded.
2. Untuk mengetahui Sensitivity dari tanah tersebut. 3. Untuk mengetahui kekuatan geser dari tanah tersebut.
I.2. Teori dan Rumus
Pengujian tanah yang biasa dipakai untuk mendapatkan parameter parameter kekuatan tanah, antara lain adalah :
a. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test )
Percobaan geser langsung dengan alat geser lengkung, kekuatan geser dapat diukur secara langsung. Uji geser langsung ini adalah pengujian tertua dalam bentuk yang paling sederhana untuk suatu susunan uji geser. Pengertian dari Direct Shear Test (uji geser langsung) ialah untuk mengetahui kekuatan geser langsung sampel tanah. Gaya normal pada sampel tanah didapat dengan menaruh suatu beban mati diatas sampel
tanah tersebut dan gaya geser diberikan dengan mendorong sisi kotak sebelah atas sampai terjadi keruntuhan pada tanah.
b. Uji Triaksial
Uji geser triaksial adalah uji yang paling dapat diandalkan untuk menentukan parameter tegangan geser. Uji ini telah digunakan secara luas untuk keperluan pengujian biasa maupun untuk keperluan riset. Pengertian dari triaksial untuk mencari koefisien pemampatan atau Compression Index dari suatu jenis tanah akibat pertambahan beban. Untuk menyebabkan terjadinya keruntuhan geser pada benda uji, tegangan aksial (vertikal) diberikan melalui suatu piston vertikal. Dengan memberikan beban mati yang berangsur-angsur ditambah (penambahan setiap saat atau waktu sama) sampai benda uji runtuh (deformasi arah aksial akibat pembebanan ini diukur dengan sebuah arloji ukur atau Dial Gauge).
c. Uji Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)
Unconfined Compression Test adalah uji coba ketahanan tanah terhadap gaya vertikal dimana sisi-sisi horisontalnya dibiarkan bebas agar kita dapat melihat keruntuhan tanahnya secara visual.
Gambar 5.1. Keruntuhan tanah akibat gaya vertikal dimana sisi-sisi horisontalnya bebas. Unconfined Compression Test ini dilakukan untuk mengetahui “Unconfined Compressive Strength” dari tanah. Uji tekan tak terkekang (Unconfined Compression Test )
Su =C = q
u/2
S
u=
C
=
q
u/
2
merupakan uji yang sederhana di mana tekanan atmosfer mengelilingi contoh tanah. Pengujian ini adalah bentuk khusus dari Unconsolidated-Undrained Test atau Undrained Test (UU Test) yang umumnya dilakukan terhadap sampel tanah lempung. Pada uji ini tegangan penyekap 3 adalah nol. Tegangan aksial dilakukan terhadap benda uji secara relatif cepat
sampai mencapai keruntuhan. Pada titik keruntuhan harga tegangan total utama kecil (Total Minor Principal Stress) adalah nol dan tegangan total utama besar adalah 1 (lihat gambar
5.2). Lingkaran Mohr untuk uji ini diperlihatkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 5.2. Lingkaran Mohr untuk Uji Tekan Tak Terkekang.
[Sumber : Riana. H. Lumingkewas, Pedoman Praktikum Mekanika Tanah (bagian-I), Laboratorium Mekanika Tanah, Institut Teknologi Indonesia, Serpong, 1986]
Dalam percobaan ini sudut internal friction ( = 0), dan lateral support (3 = 0),
jadi hanya ada beban vertikal (1 0), dengan memberikan deformasi. Beban vertikal yang
menyebabkan contoh tanah menjadi retak dibagi dengan satuan luas yang dikoreksi (A’) disebut Compressive Strength (qu). Dari diagram lingkaran Mohr dapat dihitung besarnya
kekuatan geser undrained tanah tersebut, yaitu :
Untuk mengetahui hubungan Stress dan Strain, dibuat grafik tegangan-regangan, yaitu versus , untuk mendapatkan nilai tegangan tekan maksimum, yang merupakan qu
Gambar 5.3. Penggambaran tegangan-regangan untuk mendapatkan qu.
[Sumber : Riana. H. Lumingkewas, Pedoman Praktikum Mekanika Tanah (bagian-I), Laboratorium Mekanika Tanah, Institut Teknologi Indonesia, Serpong, 1986].
Rumus - Rumus
Koreksi luas pada percobaan Unconfined Compression :
Pada waktu contoh diberikan tegangan vertikal, maka luas contoh akan berubah, biasanya akan menjadi lebih besar. Cara menghitung koreksi luas contoh yang berubah dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 5.4. Cara menghitung koreksi luas contoh yang berubah. V’ = Vo - V V’ = A’ x L’ Vo = Ao x Lo V = 0 V’ = Vo A’ = Lo Lo L Lo Lo Ao : A’ (Lo - L) = Ao x Lo - V A’ = Lo L Ao 1 , dimana = Lo L A’ = 1 Ao
Ao = Luas contoh semula.
Lo = Panjang contoh semula.
A’ = Luas penampang setelah dikoreksi.
Rumus untuk perhitungan pengolahan data :
- Load Ring Calibration ( LRC ) ditentukan : 1498,3069 kg - Mencari beban : ( P ) = Pembacaan load dial x LRC - Mencari Tegangan : ( σ ) = A P - Mencari Regangan : ( ) = Lo L
- Mencari Luas Penampang setelah dikoreksi :
1 ' Ao A
- Mencari Berat Air : Wair = (Wbasah + cup) - (Wkering + cup)
- Mencari Berat Kering : Wkering = (Wkering + cup) - cup
- Mencari Kadar Air : W = 100%
ker ing air W W
- Mencari Luas Contoh : Ao = 1/4 . D2 - Mencari Isi (V) Contoh : V = luas x tinggi.
- Mencari w = V Wbasah - Mencari d = W W 1
Bila yang dicoba contoh Undisturbed diperoleh Undisturbed Strength. Bila yang dicoba contoh Remolded diperoleh Remolded Strength. Ratio dari Undisturbed Strength dan Remolded Strength, didefinisikan sebagai Sensitivity.
Sensitivity = Strength molded Strength d Undisturbe Re Dalam percobaan ini, dimensi contoh harus memenuhi syarat :
2D L 3D
dimana : D = diameter contoh tanah. L = tinggi contoh tanah.
Sebab bila L < 2D, sudut bidang runtuhnya akan mengalami overlap. Bila L > 3D, berlaku sebagai kolom dan akan ada bahaya tekuk.
Lihat gambar berikut di bawah ini !
Gambar 5.5.Dimensi contoh tanah : (a). sudut bidang runtuhnya mengalami over lap, (b). terjadi bahaya tekuk. [Sumber: Riana.H.Lumingkewas, Pedoman Praktikum Mekanika Tanah bagianI), Laboratorium Mekanika Tanah, Institut Teknologi IndoneSerpong, 1986].
Klasifikasi tanah lanau dan lempung berdasarkan Unconfined Compression Strength. Tabel 5.1. Klasifikasi tanah lanau dan lempung berdasarkan Unconfined Compression Strength.
[Sumber : Riana. H. Lumingkewas, Pedoman Praktikum Mekanika Tanah (bagian-I),Laboratorium Mekanika Tanah, Institut Teknologi Indonesia, Serpong, 1986]
Klasifikasi tanah lempung berdasarkan Sensitivity.
Tabel 5.2. Klasifikasi tanah lempung berdasarkan Sensitivity.
[Sumber : Riana. H. Lumingkewas, Pedoman Praktikum Mekanika Tanah (bagian-I),Laboratorium Mekanika Tanah, Institut Teknologi Indonesia, Serpong, 1986].
I. 3. Alat-alat dan Bahan Yang Dipergunakan.
a. Alat Unconfined Compression Test, lengkap dengan Load Dial dan Deformation Dial Reading.
b. Extruder.
c. Cetakan tanah (silinder kecil).
d. Timbangan dengan ketelitian 0,1 gram. e. Jangka sorong.
f. Stop watch.
g. Piringan penghancur tanah. h. Can. i. Oven. j. Gergaji kawat. k. Spatula. l. Plastik. m. Vaselin. n. Alat pemadat.
Tanah Undisturbed dari kedalaman 1m dan 3m.
Tanah Undisturbed adalah tanah tidak terganggu yang diambil melalui proses pengeboran tanah dimana pada ujung batang bor dipasan tabung contoh, sehingga tanah Undisturbed didapat dalam tabung contoh. Setelah contoh tanah didapat maka kedua ujung tabung contoh ditutup dengan lilin cair agar kadar air tanah tidak berubah.
Tanah Remolded
Tanah Remolded adalah tanah yang dibentuk kembali. Tanah Remolded didapat dengan cara memasukan contoh tanah Undisturbed ke dalam plastik dan diremas – remas dengaa jari hingga hancur untuk menghilangkan sifat geologis tanah awal. Plastik disini berfungsi untuk mempertahankan kadar air tanah.
BAB II
PELAKSANAAN PERCOBAAN
II. 1. Persiapan Percobaan
a. Contoh tanah Undisturbed dikeluarkan dengan extruder dari tabung dan dicetak dalam silinder kecil, kurang lebih 7 cm. Dalam percobaan ini dipakai contoh tanah dari kedalaman 1 m dan 3 m.
b. Contoh tanah tersebut dikeluarkan dari cetakan, dan diperiksa apakah memenuhi syarat : 2D L 3D.
c. Permukaan tanah harus benar-benar rata (pada ujung-ujungnya), agar terjadi pembebanan yang sentris dan merata pada seluruh permukaan.
d. Ukur diameter dan tinggi contoh tanah serta timbang beratnya.
II. 2. Jalannya Percobaan
a. Contoh tanah diletakkan pada alat Unconfined Compression Test dan diatur supaya Load Dial dan Deformation Dial keadaan awal menunjukkan angka nol. Plat pembeban diletakkan tepat menyentuh bagian atas contoh tanah dan sentris terhadap sumbunya.
b. Percobaan dimulai dengan memutar engkol secara teratur, sehingga kecepatan deformation 1% dari tinggi contoh tanah per menit (catatan : ada faktor pembulatan, yaitu kecepatan deformation menjadi 1 mm/menit).
c. Pembacaan pada Load Dial dilakukan pada interval-interval waktu 15”, 30”, 45”, 1’ dan seterusnya sampai pembacaan Load Dial konstan atau menurun, dimana contoh tanah dianggap telah runtuh.
d. Gambar bentuk keruntuhan tanah.
e. Setelah itu tanah di Remolded yaitu contoh tanah dimasukkan ke dalam plastik dan diremas-remas dengan jari hingga hancur, kemudian semua tanah yang hancur tersebut dimasukkan kembali ke tabung silinder cetakan, yang mana jumlah tanah
dan tingginya harus sama seperti contoh tanah Undisturbed, agar didapat kepadatan dan kadar air yang sama.
f. Contoh tanah Remolded tersebut diberi pembebanan, seperti proses semula. g. Gambar bentuk keruntuhan tanah.
h. Masukkan ke dalam oven selama 24 jam, lalu ditimbang untuk mengetahui kadar air.
i. Percobaan diulang untuk contoh-contoh tanah yang lain , dari kedalaman yang lain. j. Catat kalibrasi alat.
II.3. Data dan Foto
BAB III
HASIL PERCOBAAN
Contoh perhitungan (kedalaman 1 meter Undisturbed) sample I :
Data :
Berat tanah basah + cup = 19,10 gram. Berat tanah kering + cup = 15,23 gram. Berat cup = 8,55 gram. Garis tengah contoh tanah = 3,58 cm. Tinggi contoh tanah ( Lo ) = 7,2 cm. Berat tanah basah = 112,06 gram Syarat yang harus dipenuhi adalah 2D L 3D
Perhitungan :
Wair = ( Wbasah + cup ) - ( Wkering + cup )
= 19,10 – 15,23 = 3,87 gram.
Wkering = ( Wkering + cup) – ( cup )
= 15,23 – 8,55 = 6,68 gram. Kadar air ( W ) = 100% Kering W air Berat = 100% 68 , 6 87 , 3 = 57,9 %
Luas contoh tanah ( Ao ) = 1/4 . D2 = . 1/4 . (3,58)2 = 10.06 cm2 Isi contoh tanah ( V ) = Luas x Tinggi
= 10,06 x 7,2 = 72,432 cm3. W basah = 112,06 gram γ wet = isi basah berat = 186 , 71 06 , 112 = 1,574 gram/ cm L = 0,00125 = L L = 92 , 6 00125 , 0 = 0,00018 (1 - ) = 0,99982 AI = ) 1 ( 0 A = 99982 , 0 06 , 10
= 10.06 cm2
Contoh perhitungan (kedalaman 1 meter Remolded) sample I :
Data :
Berat tanah basah + cup = 19,10 gram. Berat tanah kering + cup = 15,23 gram. Berat cup = 8,55 gram. Garis tengah contoh tanah = 3,58 cm. Tinggi contoh tanah ( Lo ) = 7,2 cm. Berat tanah basah = 112,06 gram Syarat yang harus dipenuhi adalah 2D L 3D
Perhitungan :
Wair = ( Wbasah + cup ) - ( Wkering + cup )
= 19,10 – 15,23 = 3,87 gram.
Wkering = ( Wkering + cup) – ( cup )
= 15,23 – 8,55 = 6,68 gram. Kadar air ( W ) = 100% Kering W air Berat = 100% 68 , 6 87 , 3 = 57,9 %
= . 1/4 . (3,58)2 = 10,06 cm2
Isi contoh tanah ( V ) = Luas x Tinggi = 10,06 x 7,2 = 72,432 cm3. W basah = 112,06 gram γ wet = isi basah berat = 432 , 72 06 , 112 = 1,55 gram/ cm L = 0,00125 = L L = 92 , 6 00125 , 0 = 0,00018 (1 - ) = 0,99982 AI = ) 1 ( 0 A = 99982 , 0 06 , 10 = 10,06 cm2
Sensitivity = Strength molded Strength d Undisturbe Re = 0175 , 0 013 , 0 = 0,743
Maka menurut sensitivity tanah tersebut tidak termasuk daam klasifikasi, namun karena nilai sensitivitynya mendekati 1, maka diklasifikasikan sebagai tanah lempug yang bersifat insentive clay.
Contoh perhitungan (kedalaman 3 meter Undisturbed) sample I :
Data :
Berat tanah basah + cup = 23,18 gram. Berat tanah kering + cup = 17,91 gram. Berat cup = 9,57 gram. Garis tengah contoh tanah = 3,62 cm. Tinggi contoh tanah = 7,1 cm. Syarat yang harus dipenuhi adalah 2D L 3D
Perhitungan :
Wair = ( Wbasah + cup ) - ( Wkering + cup )
= 23,18 –17,91 = 5,27 gram.
Wkering = ( Wkering + cup) – ( cup )
= 17,91 – 9,57
Kadar air ( W ) = 100% ker ing air Berat Berat = x 100% 34 , 8 27 , 5 = 63,19 %.
Luas contoh tanah = 1/4 . D2 = . 1/4 . (3,62)2 = 10,287 cm2 Isi contoh tanah = Luas x Tinggi
= 10,287 x 7,1 = 73,0377 cm3 W basah = 115,78 gr wet = Isi Basah Tanah Berat = 0377 , 73 78 , 115 = 1,585 gr/cm3 γdry = W wet 1 = 6319 , 0 1 585 , 1 = 0,971 gr/cm3 L = 0,001 = 0,00014
Contoh perhitungan (kedalaman 3 meter Remolded) sampel I :
Berat tanah basah + cup = 23,18 gram. Berat tanah kering + cup = 17,91 gram. Berat cup = 9,57 gram. Garis tengah contoh tanah = 3,62 cm. Tinggi contoh tanah = 7,1 cm. Syarat yang harus dipenuhi adalah 2D L 3D
Perhitungan :
Wair = ( Wbasah + cup ) - ( Wkering + cup )
= 23,18 –17,91 = 5,27 gram.
Wkering = ( Wkering + cup) – ( cup )
= 17,91 – 9,57 = 8,34 gram. Kadar air ( W ) = 100% ker ing air Berat Berat = x 100% 34 , 8 27 , 5 = 63,19 %.
Luas contoh tanah = 1/4 . D2 = . 1/4 . (3,62)2 = 10,287 cm2 Isi contoh tanah = Luas x Tinggi
= 10,287 x 7,1 = 73,0377 cm3
W basah = 115,78 gr wet = Isi Basah Tanah Berat (1 - ) = 0.99986 A’ = 1 0 A = 99986 , 0 287 , 10 = 10,288 cm2 = 0377 , 73 78 , 115 = 1,585 gr/cm3 γdry = W wet 1 = 6319 , 0 1 585 , 1 = 0,971 gr/cm3 L = 0,0025 = 0,000352 (1 - ) = 0.999648 A’ = 1 0 A = 999648 , 0 287 , 10 = 10,291 cm2
Maka tanah ini termasuk klasifikasi tanah medium (0,5-1,0). Sensitivity = rength remoldedst strength undistrub = 2,245 1,049 = 0,4673
Maka menurut sensitivity tanah tersebut tidak termasuk daam klasifikasi, namun karena nilai sensitivitynya mendekati 1, maka diklasifikasikan sebagai tanah lempug yang bersifat insentive clay.
BAB IV
PENUTUP
IV.1. Kesimpulan
1. Tabel hasil perhitungan :
2. Contoh tanah Undisturbed dari kedalaman 1m dengan qu = 0,013 kg/cm2, termasuk jenis tanah dengan consistency : very soft. Contoh tanah Remolded dari kedalaman yang sama dengan qu = 0,0175 kg/cm2, termasuk jenis tanah dengan consistensy very soft.
3. Contoh tanah Undisturbed dari kedalaman 3m dengan qu = 1,049 kg/cm2, termasuk jenis tanah dengan consistency : Stiff. Contoh tanah Remolded dari kedalaman yang sama dengan qu = 2,245 kg/cm2, termasuk jenis tanah dengan consistensy Very Stiff.
4. Dengan perbandingan data-data qu Undisturbed dan qu Remolded yang diperoleh dari
percobaan terhadap data-data qu pada tabel tanah lempung berdasarkan Sensitivity, maka
dapat disimpulkan :
a. Contoh tanah dari kedalaman 1m dengan sensitivity = 0,743 tidak termasuk dalam klasifikasi, namun karena nilainya mendekati 1, maka diklasifikasikan sebagai tanah lempung yang bersifat insensitive clay.
b. Contoh tanah dari kedalaman 3m dengan sensitivity = 0,4673 tidak termasuk dalam klasifikasi, namun karena nilainya mendekati 1, maka diklasifikasikan sebagai tanah lempung yang bersifat insensitive clay.
5. Dari hasil percobaan terdapat nilai sensitivity yang lebih kecil dari 1, hal ini dikarenakan : a. Contoh tanah yang di-remolded , yang sebelumnya diremas-remas dengan jari hingga
sepuluh menit sehingga hal ini dapat menyebabkan kadar air tanahnya berkurang karena kemungkinan terjadinya penguapan.
b. Pemakaian vaseline yang berlebihan, sehingga vaselin menempel pada tanah dan tercampur dengan tanah ketika di-remolded.
6. Dalam percobaan ini dimensi contoh tanah tidak memenuhi syarat 2 D < L < 3D.
IV.2. Faktor Kesalahan
1. Kurang telitinya dalam pembacaan Load Dial dan Deformation Dial, karena pemutaran engkol yang tidak konstan.
2. Waktu me-remolded terlalu lama.
3. Jumlah tanah yang dimasukkan kembali ke dalam tabung silinder kecil, tidak sama tepat atau sedikit akan hilang karena adanya butiran tanah yang masih menempel pada plastik atau jatuh terbuang sehingga berat dan volume dari contoh tanah yang di-Remolded berbeda dengan contoh tanah sebelumnya.
4. Penumbukkan terhadap contoh tanah yang di-Remolded tidak konstan, sehingga kepadatan daripada contoh tanah tersebut tidak seragam atau tidak kompak benar, bila dibanding dengan contoh tanah undisturbed.
5. Pemakaian vaseline yang berlebihan, sehingga vaseline menempel pada tanah dan bercampur dengan tanah ketika di-Remolded.
6. Kurang telitinya dalam pembacaan pada saat pengukuran silinder kecil dan berat benda uji.
7. Kerusakan pada alat di Laboratorium.
IV.3. Saran
1. Alat – alat laboratorium yang dipergunakan pada saat praktikum sebaiknya diperbaiki atau diganti minimal untuk standar praktikum.
2. Pemberian form sebaiknya dilakukan pada saat atau sebelum praktikum dimulai agar pencatatan data – data dapat lebih baik atau sistematis.
DAFTAR PUSTAKA
1. Bowles. E. Josheph : Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Edisi ke-2, Mc Graw-Hill. Inc, 1984.
2. Das. M. Braja : Mekanika Tanah, Erlangga, Jakarta, 1986.
3. Wesley, L. D, Ir. Dr : Mekanika Tanah, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta, 1988. 4. Riana. H. Lumingkewas : Pedoman Praktikum Mekanika Tanah (bagian-I), Laboratorium
