Modul Mektan 2

(1)

07 Hand Boring

7.1. PENDAHULUAN

7.1.1. Maksud dan Tujuan Percobaan :

• Untuk memeriksa karakteristik tanah secara visual mengenai warna, ukuran butiran, dan jenis tanah.

• Untuk mengambil contoh tanah undisturbed yang akan digunakan dalam praktikum selanjutnya.

7.1.2. Alat dan Bahan : • Auger Iwan

• 2 buah batang dan 1 buah kepala pemutar • Batang pemegang

• Kunci Inggris • Socket

• Tabung 2 buah

• Palu dan kepala pemukul • Beberapa kantong plastik • Lilin

• Oli

7.1.3. Teori Singkat

Dalam percobaan ini diambil contoh tanah terganggu (disturbed sample) dan contoh tanah tidak terganggu (undisturbed sample).

Disturbed sample adalah contoh tanah yang diambil tanpa ada usaha yang dilakukan untuk melindungi struktur asli tanah tersebut. Undisturbed sample adalah contoh tanah yang masih menunjukkan sifat asli tanah. Contoh undisturbed ini secara ideal tidak mengalami perubahan struktur,

(2)

mungkin diperoleh, tetapi untuk pelaksanaan yang baik maka kerusakan contoh dapat dibatasi sekecil mungkin.

Tabung yang dipakai untuk mengambil contoh tanah undisturbed harus memenuhi ketentuan : 2 2 1 2 2 1

100% 10%

D

−

_×

_≤

(7.1) dimana :

D1 = diameter tabung bagian dalam D2 = diameter tabung bagian luar

7.2. PROSEDUR PRAKTIKUM 7.2.1. Persiapan Praktikum :

a. Semua alat-alat praktikum disiapkan.

b. Menentukan titik pengeboran dan membersihkan permukaan tanah dari rumput dan batuan.

7.2.2. Jalannya Praktikum :

a. Memasang auger Iwan pada batang bor dan diletakkan di titik bor.

b. Memutar bor searah jarum jam sambil dibebani. Batang bor diusahakan tetap tegak lurus.

(3)

c. Memasukkan auger Iwan sampai kedalaman 30 cm, lalu ambil contoh tanah dan dimasukkan dalam kantong plastik.

Gambar 7.2. Proses pemasukan auger Iwan

d. Pada kedalaman 1 m auger Iwan diganti dengan socket dan tabung, lalu pasang kepala pemukul dan dipukul dengan palu.

Gambar 7.3. Proses pemukulan tabung Hand Boring

e. Setelah tabung penuh, tabung diangkat kembali, dilepas, dan kemudian kedua permukaan tabung ditutup dengan lilin. Contoh yang didapat adalah contoh tanah tak terganggu.

f. Memasang kembali auger Iwan lalu meneruskan pemboran sampai kedalaman 2 m.

(4)

g. Setelah sampai kedalaman 2 m, kembali auger Iwan diganti dengan tabung dan socket untuk mengambil contoh tanah undisturbed yang kedua.

7.3. HASIL PRAKTIKUM

Dari sampel tanah yang diambil, maka tanah secara visual dapat diklasifikasikan sebagai berikut : (hanya contoh)

Kedalaman (m) Jenis Tanah Warna Uraian

0,00 - 5,00 Lempung Kelanauan Cokelat Gelap Berbutir agak halus 5,00 - 6,00 Lempung Kelanauan Cokelat Muda Berbutir agak kasar

7.4. KESIMPULAN

1. Hand Boring digunakan untuk mengetahui karakteristik tanah secara visual.

2. Jenis tanah pada pemboran ini umumnya adalah silty clay (lempung kelanauan) berwarna coklat.

3. Kesalahan yang terjadi umumnya karena :

• Runtuhnya tanah akibat pemboran yang tidak tegak lurus.

• Pada pengambilan contoh tanah undisturbed, tabung dipukul dengan palu sampai kedalaman yang melebihi panjang tabung sehingga contoh tanah di dalamnya menjadi lebih padat.

7.5. REFERENSI

1. Bardet, Jean-Pierre. 1997. Experimental Soil Mechanics. New Jersey: Prentice-Hall, Inc.

2. Bowles, Joseph E. 1989. Sifat-Sifat Fisis Dan Geoteknis Tanah. Edisi Kedua. trans. Johan K. Hainim. Jakarta: Erlangga.

3. Craig, R.F. 1994. Mekanika Tanah. Edisi Keempat. trans. Budi Susilo S. Jakarta: Erlangga.

(5)

(6)

08 Sondir

Untuk mengetahui tahanan konus (end bearing) dan hambatan lekat tanah pada kedalaman tertentu, sehingga dapat dihitung daya dukung tanahnya.

8.1.2. Alat dan Bahan :

• Alat Sondir (Hydraulic Dutch Penetrometer)

• Manometer 2 buah, berkapasitas 0 – 60 kg/cm2_{dan 0 – 250 kg/cm}2 • Pipa sondir lengkap dengan pipa dalamnya

• Biconus standar dengan luas konus 10 cm2_{dan luas mantel 150 cm}2 • Angkur 2 buah lengkap dengan penguncinya

• Besi kanal 4 buah • Kunci Inggris

• Oli, kuas, lap, dan castrolie

Rumus yang digunakan :

(

) (

)

Ft qt Fc qc Fm f Ft qt Fc qc f Fm × = × + × × − × = (8.1)

dengan memasukkan nilai - nilai Fm, Ft, dan Fc akan didapat :

10

110

11 qt

qc

fs

qt qc

fs

−

=

−

=

(8.2)

(7)

dimana :

Ft = Fc = luas penampang bikonus (10 cm2₎

qt = tekanan tanah total yang terbaca pada manometer akibat tekanan konus dan friksi (kg/cm2₎

qc = tekanan konus yang terbaca pada manometer (kg/cm2₎ Fm = luas mantel bikonus (110 cm2₎

Hambatan Pelekat (HP) :

HP l

= ×

f

(8.3)

dimana :

l = panjang lekatan = 20 cm (sondir ditekan tiap 20 cm)

Jumlah Hambatan Pelekat (JHP) :

JHP=

∑

fi li× (8.4) 8.2. PROSEDUR PRAKTIKUM

8.2.1. Persiapan Praktikum :

a. Dibuat lubang bujur sangkar dengan ukuran 30 cm sisinya dengan kedalaman 20 cm atau sampai kedalaman dimana tidak dijumpai lagi lapisan yang mengandung akar tanaman.

b. Angkur dipasang pada dua sisi dimana alat sondir akan ditempatkan.

(8)

c. Mesin sondir diletakkan lalu dipasang baja kanal sebagai penahan agar alat tidak terangkat atau goyang.

d. Kedua manometer diset nol.

e. Konus diperiksa, pipa sondir dan pipa dalamnya diberi oli agar lancar.

a. Konus dihubungkan dengan rangkaian pipa dan pipa dalamnya lalu dipasang pada alat sondir.

Gambar 8.2. Proses pemasangan konus pada alat sondir

b. Alat sondir diputar secara manual sehingga menekan rangkaian konus dan pipa menembus tanah sampai kedalaman 20 cm.

c. Alat dikunci dan dilakukan pembacaan pada manometer.

d. Bila pembacaan sudah mencapai nilai yang lebih besar dari 50 kg/cm2_, pembacaan dilakukan pada manometer besar dengan cara mengunci manometer kecil dan membuka manometer besar, kemudian dilakukan pembacaan kembali.

e. Pembacaan dihentikan bila nilai qc telah mencapai harga 250 kg/cm2_.

8.3. PENGOLAHAN DATA Contoh perhitungan data :

• Untuk h = 20 cm; qc = 20 kg/cm2_{; qt = 38 kg/cm}2 − − = = 38 20 =_1,636 _/ 2 11 11 qt qc fs kg cm

(9)

= ×

=

_{20 1,636 32,727}

×

=

_/

2

HP

l fs

kg cm

= +

_{0 32,727 32,727}

=

_/

2

JHP

kg cm

⎛

⎞

⎛

⎞

=

_⎜

_⎟

×

=

_⎜

_⎟

×

=

⎝

⎠

⎝

⎠

1,636

100%

100% 8,182%

20 fs

FR

qc

• Untuk h = 40 cm; qc = 34 kg/cm2_{; qt = 50 kg/cm}2 − − = = 50 34 =_{1, 455} _/ 2 11 11 qt qc fs kg cm

= ×

=

_{20 1, 455 29,091}

×

=

_/

2

HP

l fs

kg cm

=

_{32,727 29,091 61,818}

+

=

_/

2

JHP

kg cm

⎛

⎞

⎛

⎞

=

_⎜

_⎟

×

=

_⎜

_⎟

×

=

⎝

⎠

⎝

⎠

1, 455

100%

4,278%

34 fs

FR

qc

8.4. KESIMPULAN

Dari hasil praktikum tanah dapat diklasifikasikan berdasarkan buku “Mekanika Tanah ” karangan Ir. V. Sunggono K. H. sebagai berikut :

Tabel 8.1. Klasifikasi tanah untuk hasil sondir (karangan Ir. V. Sunggono K.H.)

qc f Klasifikasi

6 - 10 0,01 - 0,1 Lumpur, lempung sangat lunak

0,2 Pasir kelanauan lepas, pasir sangat lepas 0,2 - 0,6 Lempung lembek, lempung kelanauan lembek 10 - 30 0,1 Kerikil lepas

0,1 - 0,4 Pasir lepas

0,4 - 0,8 Lempung atau lempung kelanauan 0,8 - 2,0 Lempung agak kenyal

30 - 60 10 Pasir kelanauan, pasir agak padat 10 - 30 Lempung kelanauan kenyal 60 - 150 10 Kerikil kepasiran lepas

10 - 30 Pasir padat, pasir kelanauan/lempung padat Kerikil kelempungan

> 30 Lempung kekerikilan kenyal

150 - 300 10 - 20 Pasir padat, pasir kekerikilan padat Pasir kasar, pasir kelanauan padat

(10)

Kedalaman, m : Jenis Tanah

0 - 6 Lempung 6 - 10 Lempung agak kenyal 10 - 13 Lempung 13 - 15,60 Lempung agak kenyal

Kesalahan pada percobaan ini kemungkinan terjadi karena : 1. Kesalahan pada saat pembacaan manometer.

2. Penekanan batang sondir yang kurang tepat vertikal.

3. Penambahan kedalaman batang sondir tidak selalu tepat 20 cm.

8.5. REFERENSI

8.6. LAMPIRAN

1. Gambar alat bikonus

(11)

(12)

(13)

(14)

09 Triaxial Test

Untuk mengetahui sudut geser tanah (φ) dan nilai kohesi (c) suatu tanah.

• Unit mesin Triaxial Test

• Alat untuk memasang membran karet pada tanah uji • Pompa penghisap

• Membran karet untuk membungkus tanah uji • Kertas tissue

• Cetakan contoh tanah uji

• Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm • Extruder

• Spatula

• Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr • Can

• Oven

Konsolidasi adalah peristiwa penyusutan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total telah benar-benar hilang.

Kenaikan tekanan air pori menimbulkan gradien tekanan pada air pori yang menyebabkan aliran transien (transien flow) air pori menuju batas

(15)

aliran bebas pada lapisan tanah. Aliran atau drainasi ini akan berlanjut sampai tekanan air pori sama dengan suatu nilai yang dipengaruhi posisi muka air tanah yang tunak. Nilai akhir ini disebut tekanan air pori kondisi tunak (steady-state pore water pressure). Pada umumnya, nilai-nilai tekanan air pori statik dan tunak akan sama, tetapi mungkin saja tekanan air pori berlebihan (excess pore water pressure). Penurunan tekanan air pori berlebihan ke kondisi tunak disebut dissipasi dan jika hal ini telah seluruhnya terjadi, tanah dikatakan dalam keadaan terdrainasi (drained). Sebelum terjadi dissipasi tekanan air pori berlebihan, tanah dikatakan dalam kondisi tak terdrainasi (undrained).

Ada tiga macam Triaxial Test : 1. Unconsolidated Undrained Test

Pada percobaan ini air tidak diperbolehkan mengalir dari sampel tanah. Tegangan air pori biasanya tidak diukur pada percobaan semacam ini. Dengan demikian hanya kekuatan geser “UNDRAINED” (Undrained Shear Strength) yang dapat ditentukan.

Rumus yang dipergunakan dalam percobaan ini adalah :

τ

=

+

σ

θ

( )

_f

tan

_f

Tegangan Total

c

_(9.1)

Pemakaian di dalam praktek lapangan meliputi keadaan akhir dari pada konstruksi tanggul dan pondasi dari tanggul, pondasi tiang dan telapak pada tanah yang normally consolidated. Pada keadaan ini kondisi kritikal disain segera setelah adanya muatan (pada akhir konstruksi) tekanan air pori besar sekali, tetapi belum terjadi konsolidasi. Setelah konsolidasi mulai terjadi, void ratio dan isi air berkurang, sedangkan tekanan bertambah, jadi tanggul atau pondasi bertambah aman, dengan kata lain terjadi tegangan efektif.

(16)

Pemakaian di dalam praktek adalah sbb:

Gambar 9.1. Tanggul dibangun secara cepat di atas lapisan tanah liat.

Gambar 9.2. Dam/waduk yang dibangun secara cepat tanpa ada perubahan jumlah air pada inti tanah.

Gambar 9.3. Pondasi ditempatkan secara cepat di atas lapisan tanah.

2. Consolidated Undrained Test

Pada percobaan ini sampel tanah diberikan tegangan normal dan air diperbolehkan mengalir dari sampel. Tegangan normal ini bekerja sampai konsolidasi selesai, yaitu sampai tidak terjadi lagi perubahan pada isi sampel tanah. Kemudian jalan air dari sampel ditutup dan sampel diberikan tegangan geser secara undrained (tertutup). Tegangan normal masih tetap bekerja, biasanya tegangan air pori diukur selama tegangan geser diberikan.

Rumus yang dipergunakan dalam percobaan ini adalah :

τ

= ′ +

σ

μ

θ

′

( ) ( - ) tan

Tegangan total c

(9.2)

τf = in-situ undrained shear strength

Soft Clay

total

τf

τf = undrained shear strength pada

pemadatan inti tanah liat Inti

τf

qult = beban yang bekerja adalah fungsi dari θ

(17)

in-situ undrained shear strength dari tanah pada lereng sebelum dibuat timbunan

Tim-bunan

τ

f

Gambar 9.4. Tanggul yang ditinggikan (2), disini konsolidasi sudah terjadi di bawah lapisan (1).

Gambar 9.5. Akibat penurunan permukaan air tiba-tiba dari (1) ke (2) pada inti tanah masih terdapat tegangan air pori. Dan tidak terjadi

pengaliran air keluar dari inti.

Gambar 9.6. Pembuatan tanggul yang cepat pada lereng.

3. Drained Test

Pada percobaan ini sampel tanah diberi tegangan normal dan air diperbolehkan mengalir sampai konsolidasi selesai. Kemudian tegangan geser diberikan dengan kata lain pergeseran dilakukan secara drained (terbuka). Untuk menjaga tekanan air pori tetap nol, maka kecepatan percobaan harus lambat (dalam hal ini juga tergantung koefisien permeability).

Rumus yang dipergunakan dalam percobaan ini adalah:

τ

′ = ′ +

σ

′

θ

′

( ) tan

Tegangan total c

(9.3)

= in-situ undrainasi shear strength setelah terjadi konsolidasi di bawah lapisan (1) [1]

τf

[2]

dari inti yang bersamaan dengan konsolidasi menurut rembesan air sebelumnya dan penurunan air.

Inti

(18)

drained shear strength dari inti Inti

τf

Gambar 9.7. Tanggul yang dibangun secara lambat (lapis demi lapis) di atas lapisan tanah liat.

Gambar 9.8. Waduk/Dam dengan rembesan air tetap.

Gambar 9.9. Penggalian atau lereng tanah liat, dimana pada lapisan telah terjadi konsolidasi.

Pada percobaan, yang akan dilakukan adalah Unconsolidated Undrained. Rumus-rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :

1 3 0 0 . . 1 k M A k M deviator stress A A A L L

σ

ε

= + Δ = = = − =

(9.4) dimana:

σ1 = Tegangan vertikal yang diberikan. σ3 = Tegangan horizontal.

τ = in-situ undrained shear strength

Soft Clay _τ

in-situ drained shear strength τ

τ τ

(19)

k = Kaliberasi dari proving ring. Ao = Luas sampel tanah awal.

∆L = Perubahan panjang sampel awal. Lo = Panjang sampel tanah awal.

M = Pembacaan proving ring maksimum.

Dengan Diagram Mohr, hubungan sudut geser tanah, tegangan, dan gaya geser dapat digambarkan:

(

) (

)

(

)

1 3 1 3 1 3 cos 2 2 2 sin 2 2 n n

σ σ

σ

θ

σ σ

σ

θ

+ − = + − = ×

(9.5)

Gambar 9.10. Diagram mohr untuk mencari nilai kohesi (c) dan sudut geser (φ).

Dari percobaan Triaxial ini diketahui tiga jenis keruntuhan dari tanah uji, sbb:

1. General Shear Failure

Penambahan beban pada pondasi diikuti oleh penurunan pondasi tersebut. Pada pembebanan mencapai qu maka terjadi keruntuhan

tiba-tiba yang diikuti oleh perluasan keruntuhan permukaan sampai ke bawah permukaan.

(20)

Gambar 9.11. Grafik hubungan q vs settlement, terlihat puncak yang jelas.

2. Local Shear Failure

Pada keadaan lain jika pondasi masih dapat memikul beban setelah tercapai qu, walaupun terjadi penurunan permukaan tiba-tiba. Pada grafik hubungan q vs settlement tidak terlihat puncak yang jelas.

Gambar 9.12. Grafik hubungan q vs settlement, tidak terlihat puncak yang jelas.

3. Punching Shear Failure

Pada pondasi yang didukung oleh tanah yang agak lepas setelah tercapainya qu, maka grafik hubungan q vs settlement bisa digambarkan mendekati linear.

(21)

Gambar 9.13. Grafik hubungan q vs settlement, mendekati linear.

a. Mengeluarkan sampel tanah undisturbed dari tabung dan memasukkannya ke dalam cetakan silinder uji (dengan menggunakan extruder mekanis) dan potong dengan gergaji kawat.

Gambar 9.14. Proses pencetakan sampel uji undisturbed.

b. Ratakan kedua ujung sampel tanah di dalam silinder uji dengan menggunakan spatula. Kemudian keluarkan sampel uji dari silinder uji dengan extruder manual.

(22)

Gambar 9.15. Proses pengeluaran sampel uji dari silinder uji (kiri) dan sampel uji yang telah jadi (kanan).

c. Ukur dimensi sampel tanah (L = 2-3 D ). d. Timbang berat awal sampel tanah tersebut.

Gambar 9.16. Proses penimbangan sampel uji setelah dicetak.

a. Memasang membran karet pada sampel dengan menggunakan alat pemasang :

• Memasang membran karet pada dinding alat tersebut.

• Menghisap udara yang ada di antara membran dan dinding alat dengan pompa hisap.

(23)

• Melepaskan sampel tanah dari alat tersebut sehingga sampel terbungkus membran.

Gambar 9.17. Sampel uji yang telah terpasang membran karet.

b. Memasukkan sampel tanah dan batu pori ke dalam sel Triaxial, dan menutupnya dengan rapat.

Gambar 9.18. Proses pemasangan sampel uji ke alat triaksial.

c. Memasang sel triaksial pada unit mesin Triaxial

d. Mengatur kecepatan penurunan 1 – 2 % dari ketinggian sampel.

e. Mengisi sel Triaxial dengan gliserin sampai penuh dengan memberi tekanan pada tabumg tersebut. Pada saat gliserin hampir memenuhi tabung, udara yang ada di dalam tabung dikeluarkan agar gliserin

(24)

dapat memenuhi sel. Fungsi gliserin ini adalah untuk menjaga tegangan σ3 dapat merata ke seluruh permukaan sel dan besarnya dapat dibaca pada manometer.

Untuk percobaan ini diberikan harga: σ3 = 0.50 kg/cm2

σ3 = 0.75 kg/cm2 σ3 = 1.00 kg/cm2

dengan kedalam sampel tanah = 2.00 m

Gambar 9.19. Proses pengisian sel triaksial dengan gliserin / air.

f. Melakukan penekanan pada sampel tanah dari atas (vertikal).

g. Melakukan pembacaan Load Dial setiap penurunan dial bertambah 0.02 inch atau 0.025 mm.

h. Setelah selesai, sampel uji dimasukkan ke oven untuk mencari kadar air.

9.3. PENGOLAHAN DATA

9.3.1. Data dan tabel hasil perhitungan terlampir 9.3.2. Contoh perhitungan :

Sampel No.1 dengan kedalaman asal tanah 1.0 m – 1.5 m : Data :

σ31 = 0.4 kg/cm2

(25)

Diameter sampel (D) = 3.55 cm A0 = ¼.π.D2 = 9.89 cm2

LRC = 0.15 kg/cm2

Contoh perhitungan :

• Pembacaan dial deformasi 0.025 mm • Pembacaan dial pembebanan (M) = 21

• Unit strain (ε) = ∆L/L0 = (0.025)/(7.23) = 0.0034602

• Area correction factor = (1- ε) = 1-( 0.0034602) = 0.9965398 cm2

• Correct area : 2 0

9.89 '

9.9273131

1 0.9965398

A

cm

ε

=

−

• Dari diagram Mohr didapat :

σ1 = (σ1-σ3) + σ3 σ1 = Δσ + σ3

Diambil harga yang maksimum M = 85.00 ; diperoleh c = 32,87, dan φ

= 31,51o_{maka :}

31.51

45

60.76

2

2 φ

θ

=

+ =

+

=

°

• Mencari σn dan τn :

σ

= + + −

θ

+ − = + = 2 1 3 1 3 cos2 2 2 1.649 0.40 1.649 0.40_cos(121.52) 2 2 0.6810 / n kg cm

(

)

(

)

σ

τ

=

−

θ

−

=

2

1

3 sin2

2 1.649 0.4

sin(121.52)

2 0.5324

/

n

kg cm

9.4. KESIMPULAN

(26)

• Nilai kohesi tanah (c) = 32,87 kPa.

• Dari pengamatan grafik hubungan q vs settlement, sampel tanah termasuk dalam jenis keruntuhan geser lokal (Local Shear Failure).

2. Sumber kesalahan:

• Pemotongan permukaan kedua ujung sampel di dalam silinder besi tidak rata.

• Kekurangtelitian pada saat menimbang sampel tanah. • Membran yang digunakan tidak berfungsi dengan baik. • Kekurangtelitian pada saat pembacaan load dial.

9.5. REFERENSI

(27)

9.6. LAMPIRAN

1. Contoh Perhitungan Data Triaksial

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

10 Konsolidasi

• Menentukan koefisien pemampatan / Compression Index (CC).

• Mencari tegangan Pre-Consolidated (PC), untuk mengetahui kondisi

tanah dalam keadaan Normally Consolidated atau Over Consolidated . • Menentukan koefisien konsolidasi (CV), yang menjelaskan tingkat

kompresi primer tanah.

• Menentukan koefisien tekanan sekunder (Cα) yang menjelaskan

koefisien rangkak (creep) dari suatu tanah.

• Consolidation loading device • Consolidation cell

• Ring Konsolidasi

• Beban (1; 2; 4; 8; 16; 32 kg)

• Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm • Gergaji kawat dan spatula

• Vaseline, kertas pori, dan batu Porous, • Oven pengering

• Dial dengan akurasi 0,002 mm • Stopwatch

• Extruder

• Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr • Can

(34)

Konsolidasi adalah peristiwa penyusutan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total telah benar-benar hilang.

Penurunan konsolidasi adalah perpindahan vertikal permukaan tanah sehubungan dengan perubahan volume pada suatu tingkat dalam proses konsolidasi.

Perkembangan konsolidasi di lapangan dapat diketahui dengan menggunakan alat piezometer yang dapat mencatat perubahan air pori terhadap waktu.

(35)

a. Ring konsolidometer dibersihkan dan diolesi vaseline diseluruh permukaan bagian dalam, kemudian dimensi (D dan h0) dan

massa-nya (Wring) diukur dengan jangka sorong dan timbangan.

Gambar 10.2. Pengolesan vaseline ke silinder ring (kiri), pengukuran diameter ring konsolidasi (kanan), dan pengukuran

tinggi ring konsolidasi (bawah).

b. Sampel tanah dikeluarkan dengan menggunakan extruder dan dimasukkan ke dalam ring dan diratakan permukaannya dengan spatula. Kemudian ditimbang beratnya (Ww0).

(36)

Gambar 10.3. Tanah dikeluarkan dari tabung dengan extruder (kiri), proses perataan permukaan ring (kanan), dan penimbangan berat

basah sampel tanah untuk mencari kadar air (bawah).

a. Susun modul ke dalam sel konsolidasi dengan urutan dari bawah : • Batu pourous

• Kertas pori

• Sampel tanah dalam ring • Kertas pori

• Batu porous

• Silinder tembaga yang berfungsi meratakan beban • Penahan dengan 3 mur

(37)

Gambar 10.4. Kertas pori dan batu porous (kiri) dan sample tanah dalam ring konsolidasi (kanan)

Gambar 10.5. Silinder tembaga (kiri) dan 3 mur penahan (kanan)

b. Berikan air sampai permukaan silinder tembaga tergenang, kemudian set dial menjadi nol sebelum beban ditambahkan; sedangkan lengan beban masih ditahan baut penyeimbang.

(38)

Gambar 10.6. Pemberian air hingga permukaan silinder tembaga terendam (kiri) dan pengesetan dial (kanan)

c. Diberikan pembebanan konstan sebesar 1 kg dengan interval waktu 0”, 6”, 15”, 30”, 60”, 120”, 240”, 480”, dan 24 jam. Dan masing-masing pembacaan pada dial dicatat.

d. Percobaan diulangi untuk pembebanan 2; 4; 8; 16 dan 32 kg dengan interval waktu 24 jam. Dan masing-masing pembacaan pada dial dicatat.

e. Dilakukan proses unloading yaitu menurunkan beban secara bertahap dari 32; 16; 8; 4; 2; dan 1 kg. Mencatat nilai unloading sebelum beban diturunkan.

Gambar 10.7. Proses loading (kiri) dan pembacaan dial untuk setiap waktu (kanan)

(39)

f. Tanah dikeluarkan dari sel konsolidometer dan ring berikut sampel tanah kemudian ditimbang dan dimasukkan ke dalam oven untuk mendapatkan berat kering sampel (Wd) sehingga dapat ditentukan

kadar airnya.

10.3.1. Data Pengamatan dan Perhitungan (terlampir) 10.3.2. Contoh Perhitungan

a.

Menentukan harga t90

Gambar 10.8. Grafik penurunan vs akar waktu penurunan, untuk menentukan t90.

Langkah-langkah dalam menentukan t90 ialah:

1. Buat grafik penurunan vs akar waktu penurunan.

2. Tarik garis singgung pada kurva di daerah penurunan awal dan cari titik potong dengan sumbu akar waktu sebesar 1,15 kali absis titik potong pertama tadi untuk dihubungkan dengan titik potong antara perpanjangan garis terakhir dengan kurva itulah yang dinamakan t90.

b.

Menentukan Koefisien Konsolidasi (CV)

Rumus yang digunakan adalah : 2 90

0,848

1 H

Cv

t

H

half average load height

H

=

Δ

⎛

⎞

=

_⎜

−

_⎟

(10.1) t (menit) Penurunan (cm) x 1.15x t x Æ Menurut Taylor

Nilai t x yang didapatkan kemudian dikuadratkan untuk mendapatkan nilai t90

ΔH H Kondisi

(40)

Menentukan tegangan pre-consolidation (PC)

Langkah pengerjaan :

1. Sketsa grafik angka pori vs tegangan 2. Buat garis dari titik 0 ke titik 32 (grs 1).

3. Buat garis sejajar thd garis 1 dan bersinggungan dgn titik lengkung (grs 2).

4. Buat garis horisontal thd titik p (grs 3). 5. Tarik garis melalui titik 16 dan 32 (grs 4).

6. Buat garis yang membagi sudut antara garis 2 dan 3 sama besar (Δ1=Δ2) (grs 5).

7. Titik perpotongan garis 4 dgn garis 5 kita tarik lurus ke atas dan didapatkan nilai Pc.

Gambar 10.9. Grafik angka pori vs tegangan, untuk mencari tegangan PC.

c.

Menentukan harga Compression Index (CC)

Rumus yang digunakan adalah : Grs 2 Grs 1 Grs 3 Grs 4 Grs 5 Δ1 Δ2 Pressure (kg/cm2_{) dlm log} Void Ratio, e

Pc

e

2

e

1 16 32 0

p

(41)

(

12 1 2

)

1 2 2 1 2

log

:

,

16

32 ,

(

/

)

e

Cc

p

keterangan

e e

angka pori

dari grafik pressure vs void ratio

diambil titik

dan

utk memudahkan perhitungan

p p

tekanan kg cm

−

=

−

=

→

=

(10.2)

Untuk mencari harga Recompression Index (CR) :

Æ Rumus sama dengan CC namun, nilai e0 dan ec diambil pada titik 0

dan 2.

Data Percobaan Awal :

1.

Diameter ring (D)

... cm

2.

Luas ring (A)

... cm

2

3.

Tinggi ring (Ht)

... cm

4.

Tinggi sampel (Hi)

... cm

5.

Harga Spesivic Gravity (Gs)

...

6.

Berat (tanah + ring) awal

... gr

7.

Berat ring

... gr

8.

Berat tanah basah (Wt)

(6) – (7)

gr

9.

Kadar air awal (Wi)

100%

tan

ker

Berat air

Berat

ah

ing

×

%

10.

Berat kering tanah (W′s)

... gr

11.

Berat tanah kering oven (Ws)

... gr

(42)

13.

Beda tinggi (Hv) Hi – H0

cm

14.

Derajat saturasi (Si)

Wt Ws

Hv A

−

×

15.

Void ratio (e0) 0

Hv

H

Data Percobaan Akhir :

16.

Pembacaan awal

... cm

17.

Pembacaan akhir

... cm

18.

Bedaan tinggi

(16) – (17)

cm

19.

Tinggi sampel akhir (Hvf)

(13) – (18)

cm

20.

Void ratio akhir (ef)

0

Hvf

H

21.

Kadar air akhir (Wf)

×

100%

S

Berat air

W

%

22.

Po

Wt

H

Hi A

×

kg/c

m

2

23.

Beda tinggi (ΔH)

... cm

24.

Beda void ratio (Δe)

0

H

Δ

25.

Void ratio (e) e0 - Δe

10.4. KESIMPULAN

1. Dari hasil percobaan didapatkan : • Harga tegangan Pre-Consolidated :

o PC = kg/cm2

o P0 = kg/cm2

o Over Consolidated Ratio (OCR) = PC/P0 = 0,1 < 1

(43)

• Harga Compression Index (CC) :

o CC Laboratorium = 0,13

2. Hal-hal yang mempengaruhi keakuratan hasil percobaan :

• Kondisi sampel tanah yang akan diuji tidak dapat dipastikan dalam keadaan undisturbed.

• Kecermatan dalam pembacaan dial, pengukuran dimensi, dan penimbangan.

• Sensitivitas dial dapat mempengaruhi pembacaan dial akibat adanya goncangan, dsb.

10.5. REFERENSI

(44)

1. Contoh Perhitungan Data Konsolidasi

(45)

Gambar 10.11. Data pembacaan sampel konsolidasi tiap tahap pembebanan.

(46)

Gambar 10.13. Data perhitungan t90 untuk pembebanan sebesar 2 kg.

(47)

(48)

(49)

(50)

11 Direct Shear Test

Untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan sudut geser (φ) pada suatu tanah

• Alat Direct Shear Test dan Shear Box • Beban dengan berat 5 – 25 kg

• 2 Dial gauge untuk vertical dan horizontal displacement • Specimen cutter untuk memotong sampel tanah kohesif • Tamper untuk memadatkan tanah yang cohesionless • Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr

• Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm • Stopwatch

• Can • Oven

Kekuatan geser dapat diukur langsung dengan pemberian beban konstan vertikal (normal) pada sampel dan pemberian gaya geser tertentu dengan kecepatan konstan dan perlahan-lahan untuk menjaga tegangan air pori tetap nol hingga tercapai kekuatan geser maksimum.

Tegangan normal didapat dengan pembagian besarnya gaya normal dengan luas permukaan bidang geser atau S = P/A.

(51)

Tegangan geser didapat dengan menghitung gaya geser (G) yang didapat dari pembacaan maksimum load ring dial setelah dikalikan dengan nilai kalibrasi prooving ring (LRC).

..

(11.1)

Dari beberapa buku referensi menyatakan harga kohesi pasir (c) = 0, dan harga sudut geser pasir (φ) berkisar : 280_{– 48}0_.

Tabel 11.1. Tabel harga kohesi untuk beberapa jenis pasir

UU CD Loose Dry 28 - 34 -Loose Saturated 28 - 34 -Dense Dry 35 - 46 43 - 50 Dense Saturated 1 - 2 43 - 50 Type of Test Soil (sand) 11.2. PROSEDUR PRAKTIKUM 11.2.1. Persiapan Praktikum :

a. Ukur diameter lingkar dalam Shear Box.

Gambar 11.1. Diameter lingkar dalam shear box yang harus diukur.

b. Seimbangkan sistem counterweight sehingga mampu memberikan gaya normal terhadap shear box.

T = G / A G = M x LRC LRC = 0,15 kg/div

(52)

Gambar 11.2. Alat Direct Shear yang sistem counterweight-nya telah seimbang.

c. Timbang penutup Shear Box + bola + can.

Gambar 11.3. Penimbangan shear box + bola + can.

d. Sediakan pasir secukupnya dan dibersihkan dari kotoran maupun kerikil menggunakan saringan no.18

e. Ambil sedikit pasir, timbang dan masukkan oven untuk mencari kadar air pasir.

a. Pasir dimasukkan ke dalam Shear Box kira-kira 3/4 bagian dengan mengunci Shear Box terlebih dahulu agar tidak dapat bergerak.

(53)

b. Permukaan pasir diratakan dengan spatula lalu ditutup dengan penutup shear box dan bola.

c. Diberikan beban sebesar 5 kg, lalu kunci shear box dibuka. d. Set horizontal dial dan load ring dial menjadi nol.

e. Shear box diberikan gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit.

Gambar 11.4. Proses pemberian gaya geser pada shear box.

f. Pembacaan horizontal dial dicatat setiap 15 detik hingga dial berhenti dan berbalik arah.

g. Mengulang percobaan a – f untuk beban 10, 15, 20, dan 25 kg.

11.3.1. Data Pengamatan dan Perhitungan (terlampir) 11.3.2. Contoh Perhitungan.

Dari data diketahui :

1.

Berat penutup + bola

... gr

2.

Diameter shear box (d)

... cm

3.

Luas penampang pasir (A) ¼ π d2

cm

2

(54)

5.

Beban 5 Kg : S = P/A = (5 + (1))/(A)

...

kg/cm2 T = (LRC *M)/(A)

...

kg/cm2

6.

Beban 10 Kg : S = P/A = (10 + (1))/(A)

...

kg/cm2 T = (LRC * M)/(A)

...

kg/cm2

Demikian selanjutnya untuk beban yang lainnya sehingga dapat dibuat grafik untuk menentukan harga c dan φ dengan menggunakan regresi linear:

Y = (a)X + (b) (11.2)

dimana :

X = S = P/A (11.3)

Y = T = G/A (11.4)

Tabel 11.2. Tabel untuk pembuatan grafik Direct Shear

Beban X (P/A ) Y (G/A ) 5 kg

10 kg 15 kg 20 kg 25 kg

(55)

1. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan didapatkan harga kohesi pasir (c) = b = ... kg/cm2_{, dan besarnya sudut geser tanah (}_φ_{) =} ... 0_{, termasuk jenis pasir ...}

Sudut geser (φ ) = tan-1_(y/x) dimana : x = x2 – x1

y = y2 – y1

2. Hal yang menentukan keakuratan hasil percobaan :

• Tidak dapat dipastikan kecepatan pemberian gaya geser tetap konstan.

• Kurang cermat dalam pembacaan dial, pengukuran dimensi, dan penimbangan.

3. Harga kohesi tanah dan sudut geser tanah merupakan parameter sangat penting dalam perhitungan daya dukung tanah, perencanaan dinding penahan tanah, dsb.

11.5. REFERENSI

(56)

1. Contoh Perhitungan Data Direct Shear

(57)

(58)

(59)

12 Unconfined

Compression Test

Untuk mencari nilai unconfined shear strength dari tanah berbutir halus dengan kondisi undrained, seperti lempung yang tersaturasi dan cemented soils.

• Unit mesin Unconfined Compression Test • Sampel tanah undisturbed dari tabung • Cetakan silinder contoh tanah uji

• Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm • Oli

• Extruder mekanis dan manual • Gergaji kawat

• Spatula

• Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram • Can

• Oven • Palu

Dalam percobaan ini sudut geser dalam (Ø) = 0 dan tidak ada tegangan sel (σ3=0), jadi yang ada hanya beban vertikal (σ1).

(60)

Beban vertikal yang menyebabkan tanah menjadi retak dibagi satuan luas yang dikoreksi (A') disebut Ultimate Compression Strength (qu).

harga qu ini bisa juga didapat dari lingkaran mohr :

Gambar 12.1. Grafik mohr untuk mencari nilai qU.

Pada percobaan unconfined compression ini kita mengadakan koreksi luas contoh tanah. Ini disebabkan karena pada waktu contoh diberikan beban vertikal, maka luas contoh akan berubah yaitu menjadi lebih besar.

Cara menghitung luas contoh tanah dapat dijelaskan sebagai berikut :

• Isi contoh semula (V0) = L0 . A0

dimana : L0= panjang contoh mula-mula

A0= luas penampang contoh mula-mula

• Sesudah beban vertikal diberikan :

Æ panjang menjadi L ; isi menjadi V ; luas menjadi A

Gambar 12.2. Perubahan yang terjadi pada sampel selama

Bentuk contoh semula

Bentuk contoh setelah pembebanan

Bentuk yang dipakai untuk

menghitung luas contoh

B

(61)

dimana : L = L0 – ΔL (L dan V diukur selama percobaan V = V0 – ΔL dilakukan)

Dari persamaan diatas didapat :

(

)

(

)

0 0 0 0 0 0 . . . A L L A L V A L V A L L − Δ = − Δ − Δ = − Δ

(12.1)

Apabila tidak terjadi perubahan isi (ΔV=0) persamaan menjadi :

(

)

0 0 0 0 0 0

.

1

1 dim

A L

A

L

L L

ana

regangan

ε

=

− Δ

−

=

(12.2)

Pada percobaan ini besarnya gaya yang bekerja dapat diketahui yaitu : P = K . M (12.3)

dimana : P = gaya yang hendak dicari K = kalibrasi alat

M = pembacaan pada dial

Sedang nilai qu dapat dicari:

u

P

q

A

=

dan

2

u

q

C

=

(12.4)

dimana : qu = ultimate compression strength

C = kekuatan geser tanah

Dalam percobaan ini dimensi contoh harus memenuhi syarat : 2D ≤ L ≤ 3D dimana : D = diameter contoh

(62)

Karena jika L ≤ 2D, maka sudut bidang runtuhnya akan mengalami overlap, dan jika L ≥ 3D, maka contoh tanah akan berlaku sebagai kolom dan kemungkinan akan terjadi tekuk. Idealnya adalah L : D = 2:1.

a. Mengeluarkan sampel tanah undisturbed dari tabung dan memasukkannya ke dalam cetakan silinder uji (dengan menggunakan extruder mekanis) dan potong dengan gergaji kawat.

Gambar 12.3. Proses pencetakan sample uji undisturbed

b. Ratakan kedua ujung sampel tanah di dalam silinder uji dengan menggunakan spatula. Kemudian keluarkan sampel uji dari silinder uji dengan extruder manual.

Gambar 12.4. Proses pengeluaran sampel uji dari silinder uji (kiri) dan sampel uji yang telah jadi (kanan)

(63)

c. Ukur dimensi sampel tanah (L = 2-3 D ). d. Timbang berat awal sampel tanah tersebut.

Gambar 12.5. Proses penimbangan berat awal sampel

e. Ambil sisa tanah hasil pencetakan untuk ditentukan kadar airnya.

a. Tempatkan sampel uji pada mesin Unconfined Compression Test sesegera mungkin untuk menghindari hilangnya kadar air pada sampel uji.

Gambar 12.6. Proses pengujian unconfined sedang berlangsung

b. Naikkan pelat bawah dengan memutar kenop hingga ujung atas sampel uji mengenai pelat atas dan dial gauge untuk pembebanan tersentuh. Kunci kenop tersebut agar mesin Unconfined dapat

(64)

c. Set dial menjadi nol dan mulai jalankan mesin Unconfined.

d. Catat pembacaan Load Dial setiap penurunan dial bertambah 0.02 inch atau 0.025 mm. Pembacaan dihentikan jika nilai Load Dial mulai bergerak stabil atau turun selama 3 kali pembacaan.

e. Melakukan proses remoulded yaitu melebur kembali sampel uji yang telah dicoba dan dipadatkan kembali dengan cara ditumbuk secara konstan langsung pada silinder uji. Berat sampel uji remoulded haruslah sama dengan berat sampel uji undisturbed.

f. Ulangi percobaan b – d.

12.3. PENGOLAHAN DATA 12.3.1. Data Pengukuran

Contoh : Sampel Undisturbed Data Kadar air sampel :

Wt of wet soil + cup = ... gr Wt of dry soil + cup = ... gr Wt of cup = ... gr Wt of water = ... gr Wt of dry soil = ... gr Water content, w = ... % Dimensi sampel : Diameter = ... cm Tinggi = ... cm Luas = ... cm2 Volume = ... cm3 Berat = ... gr 12.3.2. Contoh Perhitungan

(65)

Density :

1 dim

:

wet wet dry

weight

volume

w

ana

w

kadar air

bukan dalam persen

γ

=

γ

=

+

=

→

(12.5)

1.

Density

(Rumus 12.5)

2.

Kalibrasi alat (K)

...

kg/div

3.

P = K × M

... kg

4.

ε = ΔL/L

...

5.

A = A0/(1-ε)

...

cm2

6.

qu = P/A

... kg/cm

2

7.

Cu = qu/2

... kg/cm

2

Untuk Remoulded :

8.

qur = P/A

kg/cm

2

9.

Cur = qu/2

kg/cm

2

Nilai

Sensitivity :

uu ur

q

12.4. HASIL DISKUSI

1. Tanah dalam keadaan undisturbed memiliki nilai qu yang lebih besar

daripada setelah diremoulded.

(66)

Kedalaman (m) Undisturbed Remoulded 1 2 qu (kg/cm 2 )

3. Didapat juga nilai sensitivitas tanah untuk setiap kedalaman :

Kedalaman (m) Sensitivitas

1 2

Menurut tabel yang terdapat pada buku Mekanika Tanah karangan Joseph E. Bowles, maka tanah termasuk jenis tanah ...

12.6. REFERENSI

2. Bowles, Joseph E. 1989. Sifat-Sifat Fisis Dan Geoteknis Tanah. Edisi Kedua. trans. Johan K. Hainim. Jakarta: Erlangga.

3. Craig, R.F. 1994. Mekanika Tanah. Edisi Keempat. trans. Budi Susilo S. Jakarta: Erlangga.

(67)

1. Contoh Perhitungan Data UCT Undisturbed

(68)

(69)

(70)

2. Contoh Perhitungan Data UCT Remoulded

(71)

(72)

(73)

PROJECT DEPTH OF SAMPLE

- m

LOCATION DATE

DD/MM/YYYY

BOREHOLE NO. TESTED BY

q_u kPa cu kPa UNCONFINED COMPRESSION 0.00 0.00 0 25 50 75 100 125 150 175 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Strain (%) S tress (kP a )