DINAMIKA MESIN DAN TANAH PEMADATAN TANAH

PEMADATAN TANAH

Joko Prasetyo, M.Si

DINAMIKA MESIN DAN TANAH

Pemadatan

 Bertambahnya berat vol kering oleh beban dinamis shg butir-2 tanah akan merapat & Mengurangi rongga udara

 Yaitu usaha secara mekanik agar butir-butir tanah

merapat. Volume tanah akan berkurang. Volume pori berkurang namun volume butir tidak berubah. Hal ini bisa dilakukan dengan cara menggilas atau

menumbuk.

Pemadatan

 Terjadi bila diberi tekanan, sehingga tanah cenderung menjadi padat, berarti terjadi peningkatan kerapatannya.

 Pemadatan ialah penekanan pada badan tanah tidak jenuh, yang mengakibatkan pengurangan fraksi volume udara.

 Tanah dan lapisan tanah bisa padat akibat : a.Komposisi tekstur tanah

b. Kadar air

c. Sifat terbentuknya tanah di lokasi.

d. Kecenderungan mengerutnya tanah liat saat pengeringan

Mekanisme Pemadatan

1.Penekanan pada fase cairan, yaitu air tanah.

2.Penekanan air terkekang.

Terjadi pada saat tanah sangat basah, dimana udara terperangkap pada kantung-kantung kecil selama fase pembasahan.

Udara lebih dapat ditekan dibanding padatan mineral atau air.

Kepentingan pemadatan : bidang pertanian (contoh : pengolahan tanah untuk meningkatkan penyebaran perakaran tanaman)

Penyebab Pemadatan

 Pembajakan dengan traktor roda yang berjalan di atas dasar alur terbuka sehingga tanah akan menjadi lebih padat dibandingkan pada kedalaman tanah yang lebih besar.

 Praktik pengolahan tanah pada tanah liat, dengan peralatan berat saat tanah dalam kondisi basah dan kekuatan tanah rendah.

 Pengaruh mesin-mesin yang diberikan pada tanah oleh roda dan rantai.

Tekanan Mesin

Besar tekanan yang diberikan pada permukaan tanah oleh kendaraan beroda bergantung pada :

 Sifat permukaan tanah

 Diameter roda dan rantai kendaraan

Tekanan yang terdistribusi di dalam tanah dan

deformasi yang disebabkan oleh tekanan tergantung pada :

1.Pola tekanan permukaan

2. Sifat mekanis atau rheologis tanah pada kedalaman tertentu.

Akibat Pemadatan

 Terhalangnya gerakan air dan udara di dalam tanah akibat berkurangnya jumlah pori-pori yang besar.

 Terhambatnya aerase dan drainase yang

mengakibatkan akar mengalami tekanan serentak.

Penelitian Russel dan Goss (1974) : Bila akar barley diberi tekanan yang berasal dari luar sebesar 0,2 bar kecepatan pertambahan perpanjangan akar berkurang sebesar 50% lalu jika tekanan diperbesar menjadi 0,5 bar perpanjangan akar berkurang sebesar 80%.

Dampak Pemadatan

Tanah

Dampak Pemadatan Tanah

Non-Compacted Compacted

Pengendalian pemadatan Tanah

 Pengolahan tanah minimum

 Pengolahan tanah konservasi

 Mengurangi pembalikan lapisan tanah atas yang tidak perlu dengan meninggalkan residu tanaman sebagai mulsapelindung di atas permukaan tanah.

 Persiapan tempat tumbuh tanaman baris harus dipusatkan pada baris-baris yang sempit tempat penanaman tanaman baris dilakukan, bukan pada seluruh areal.

Pengendalian Pemadatan melalui Alat Berat

 Alat berat (traktor) dirancang dengan

mendistribusikan beban lebih merata di atas

permukaan lintasan, bukan mengkonsentrasikan beban di bawah roda belakang.

 Traktor sebaiknya memiliki gaya tarik dua kali dari gaya yang harus dikeluarkan oleh traktor, sehingga pengurangan kebutuhan tarikan batang penarik

memungkinkan berat traktor menjadi lebih ringan.

 Pengurangan tekanan angin pada ban

Teknik Pemadatan Tanah pada Contoh Tanah

1. Memampatkan suatu contoh tanah pada wadah dengan dinding kokoh dan memberikan beban statis dengan alat piston yang terletak pada permukaan contoh tanah (cara paling sederhana).

2. Menerapkan beban dinamis (beban beragam sesuai waktu) dengan menggunakan alat pemukul.

3. Memberikan getaran pada contoh tanah untuk bahan granuler kering (cara paling efektif).

4. Menerapkan kombinasi tegangan tekan dan tegangan geser yang beragam menurut ruang dan waktu (dasar uji Proctor).

Pemadatan tanah biasanya digunakan pada:

 pembuatan bendung,

 jalan raya,

 lapangan terbang

 dasar pondasi dsb

Maksud tsb dpt tercapai bila:

 Pemilihan bahan timbunan

 Cara pemadatan

 Pemilihan mesin pemadat

 Jumlah lintasan

SESUAI

Tanah granuler

 Paling mudah penanganannya utk pek lapangan

 Kuat gesernya tinggi

 Perub vol sedikit settelah dipadatkan

 Permeabilitas tinggi

Tanah lanau

 Umumnya stabil

 Kuat geser cukup tinggi

 Sedikit berubah vol

 Sangat sulit dipadatkan bila basah, krn permeabilitas rendah

Tanah lempung

 Lempung padat, permeabilitasnya rendah

 Tanah tdk dpt dipadatkan dgn baik pd waktu sgt basah/jenuh

 Air sulit mengalir ke luar dari rongga lempung

 Butiran sulit merapat satu sama lain

Konsolidasi tanah

 Pengurangan pelan2 vol pori yg berakibat

bertambahnya berat vol kering akibat beban statis yg bekerja dlm periode ttt

Berat Vol Kering: Derajat Jenuh Air:

• Ukuran kepadatan : g

_k

(berat vol kering)

• Makin padat suatu tanah maka nilai γ

_k

akan smakin naik

• Kadar air optimum (w

_opt

) kadar air saat berat vol kering mencapai maksimum (γ

_d

mak)

• Hasil pemadatan tanah dipengaruhi oleh: tenaga pemadatan dan kadar air tanah

• Tenaga pemadatan ditentukan oleh: berat mesin

gilas, banyaknya lintasan penggilasan, tebal lapisan

Pengaruh kadar air tanah

 Tanah kohesif kering merupakan bongkah-bongkah yang sukar dipadatkan.

 Jika disiram air menjadi Iunak dan lebih mudah

dipadatkan, tapi makin besar kadar air tanah makin membatasi kepadatan yang dapat dicapai.



Yang dapat berkurang hanya udara, jika volume air lebih besar maka kepadatan maksimum

berkurang.



Tanah kenyang air tidak dapat dipadatkan. Pada dasarnya, makin basah tanah makin mudah

dipadatkan.



Karena air berfungsi sebagai pelumas agar butir- butir tanah mudah merapat. Tapi kadar air yang berlebihan akan mengurangi hasil pemadatan yang dapat dicapai.



Pada pemadatan suatu tanah dengan tenaga pemadatan tertentu akan menghasilkan

pemadatan terbesar.

 Kadar air terbaik tersebut disebut kadar air optimum = Optimum moisture Content = ONC = w _opt

 Kepadatan terbesar=berat volume kering

maksimum=Maksimum Dry Density=MDD = γ_k maks

Percobaan Proctor

Bdsk besarnya pemadatan ada 2 cara :

 Cara standar

 Cara berat (modifikasi)

Tujuan: Mencari OMC/w opt dan MDD/ γk maks suatu tanah yang dipadatkan dengan cara tertentu. OMC dan MDD diperoleh melalui grafik hubungan antara kadar air (w) dan y_k dari hasil pemadatan.

 γ_d = γ_b / (1+w)

Cara Standar:

 Cara modifikasi digunakan pada pekerjaan-pekerjaan lapangan terbang dan jalan raya.

 Untuk pekerjaan lain misalnya bendungan, tanggul saluran, pekerjaan pondasi biasanya dengan cara standar.

Catatan:

 Perkiraan nilai OMC dan MDD (standar) adl

 OMC : 5% (tanah butir kasar) s/d 35% (lempung plastis), umumnya 15% sampai 25%. MDD : 9.6 (tanah organik) s/d 23.2 (tanah butir kasar well graded) Tanah biasa 12 s/d 16.

Pengaruh Usaha Pemadatan

 Energi pemadatan per vol satuan (E) :

 E = N_b . N_l . W . H V

Dimana:

N_b = juml pukulan per lapisan N_l = jumlah lapisan

W = berat pemukul

H = tinggi jatuh pemukul V = vol mould

Cara Balon Karet

Pemantapan

 Pemantapan ialah pengurangan ruang pori terisi udara dengan pengeluaran air tanpa terjadi

perubahan massa kadar air.

 Pemantapan tanah terbentuk karena pemampatan secara bertahap atau penurunan tanah di bawah pengaruh beban dalam jangka waktu yang lama.

 Kepentingan pemantapan : pada bidang keteknikan (contoh : jumlah dan keseragaman pemantapan

fondasi untuk kestabilan dan keamanan bangunan)

Konsep Pemantapan

 Adanya beban yang terdistribusi tidak merata akan menghasilkan tekanan hidrostatis yang berbeda-beda pada berbagai titik dalam tanah.

 Contoh : di dalam tanah air harus mencari jalan

keluar melalui pori-pori tanah yang sangat sempit dan berkelok-kelok dengan tekanan berbeda-beda.

Pemantapan pada Beberapa Fraksi Tanah

 Tanah-tanah granuler sepert pasir padat merupakan tanah yang palingi tidak dapat ditekan, pemantapan biasanya terjadi relatif cepat disebabkan permeabilitas tanah yang tinggi.

 Liat dan tanah bertekstur halus lain, umumnya

memiliki kemampuan total dapat ditekan lebih besar tetapi kecepatan pemantapannya akan pelan hingga beberapa bulan bahkan tahun.

Model Prinsip-prinsip Proses Pemantapan

 Menggunakan piston berlubang dan berpori

 Piston ditekan ke dalam silinder berisi air yang diatur dengan pegas

 Saat piston pertama kali dibebani dan sebelum terjadi gerakan ke bawah, tekanan yang diberikan disalurkan ke air saja.

 Selanjutnya begitu air mulai keluar dari piston, dan saaat piston bergerak ke bawah pegas mulai

memendek.

Lanjutan Model Prinsip-prinsip Proses Pemantapan

 Saat proses ini berlangsung, lebih banyak lagi air keluar dan kontraksi pegas meningkat.

 Gerakan ke bawah akan berhenti akhirnya dan akan tercapai kesetimbangan statis bila tahan pegas yang tertekan sama dengan gaya ke bawah yang bekerja pada piston.

 Selanjutnya seluruh beban akan ditahan oleh pegas, tekanan air yang berlebih dilepaskan oleh aliran air keluar.

 Pegas analog dengan matriks tanah, dan air dalam

silinder analog dengan air yang menuju ke pori tanah.

beban

Konsep model yang menggambarkan proses pemantapan tanah

Joko Prasetyo, MSi.