Dasar-Dasar Geoteknik untuk Teknik Sipil

GEOTEKNIK JALAN PRODI MSTT

Oleh :

Agus Darmawan Adi (Ir.,ST.,M.Sc.,Ph.D.,IPU)

Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

GEOTEKNIK

TUJUAN : Mempelajari sifat-sifat tanah dan penggunaan ➔ aspek Teknik Sipil.

Contoh :

Fondasi : ➔ kapasitas dukung

➔ penurunan bangunan

Dinding penahan tanah

➔ tekanan tanah aktif dan pasif

Bahan badan jalan, bendungan, tanggul dsb

➔ kekuatan, daya dukung

➔ rembesan-terkait air

Tanah/Soil : Kumpulan partikel mineral

➔

tanpa/sedikit ikatan sementasi

➔

hasil pelapukan batuan (rock).

Residual Soil : Batuan lapuk

➔

tempat tetap Transported Soil : Batuan lapuk

➔

diangkut

➔

diendapkan ditempat lain Media : gravitasi, angin, air atau es

Ukuran dan bentuk butiran

➔

jarak dan

media pengangkut.

Lan d

Igneous Rocks Earth

movements

Erosio n

Sedimentary Rocks

Metamorphic Rocks

Sea Atmospher e

Magm

a Meltin

g

Metamorphis m

Lithification Depositio

n Weatherin

g Transport

Cycle of Geology

Period/system Era Age

M.y. Events

Holocene = Recent Quaternary Pleistocene

1.6 Homo sapiens evolves

Pliocene Early Homo evolutions

Miocene

Oligocene Tertiary

Eocene Early Horses

Palaeocene

Cretaceous 65 Extinction of dinosaurs

Flowering plants evolve Early birds & mammals

Jurassic Mesozoic

Triassic Permian 245

Carboniferous Pennsylvanian Early reptiles

Mississippian

Devonian Paleozoic Early forests, trees

Silurian Land plants

Ordovician Primitif fish

Cambrian

Precambrian 570

(origin of the earth) 4600

Perubahan muka air laut di era quaternary : - Pleistocene

=========➔ glaciation

- Holocene (sekitar 20.000 BP) Fluktuasi muka air laut

- masa interglacial : 60-75 m di atas m.a. laut sekarang

- akhir tahap glaciation : 137 m di bawah m.a.l.

sekarang (sekitar 20.000 BP)

- m.a.l. naik tajam s/d sekitar 6000 BP

➔

relatif konstan

- di 3000 th terakhir m.a.l. naik sampai

sekarang

PROSES PELAPUKAN

Fisik ➔ Erosi air/es/angin

➔ Hancur ➔ kembang susut batuan

Tanah ➔ Sifat/komposisi = batuan asal ➔ berbutir kasar, tanpa lekatan antar butir (pasir, kerikil)

Kimiawi : batuan ➔ perubahan mineral

➔ bereaksi dengan air yang asam/basa, oksigen atau Co₂ .

Tanah ➔ formasi ➔ kelompok partikel kristal dengan  < 0.002 mm ➔ mineral lempung

➔ kebanyakan berupa lempengan (kaolin, illite, montmorillonite)

Klasifikasi :

➔Ukuran butir

➔Ukuran butir dan sifat plastis

lempung < 0.075 mm ➔ plastis/punya lekatan

lanau < 0.075 mm ➔ non plastis/tak punya lekatan

Jenis B.S.

(Ø mm)

ASTM (Ø mm)

KELOMPOK BUTIR Clay (lempung

Silt (lanau

< 0.002 0.002-0.06

< 0.002 0.002-0.075

HALUS

Sand (pasir) Gravel (kerikil) Cobbles

Boulder

0.06 - 2 2 - 60 60 – 200

> 200

0.075 – 4.75 4.75 – 75

75 – 300

> 300

KASAR

Tanah di alam ➔ tercampur

➔ Silty CLAY (LEMPUNG berlanau)

➔ Clayey SAND (PASIR berlempung) dsb.

Lempung ➔ sifat dominan

Tanah organik ➔ pelapukan tananam/ hewan ➔ lunak, kompresibel, proses pelapukan terus berlangsung

➔Tak baik untuk dasar fondasi atau bahan tanggul/bendungan/jalan/urugan

Sifat umum dan klasifikasi tanah :

➔nama tanah, ➔ kadar air, berat volume, berat jenis, ukuran butir & distribusi, batas cair & plastis,

porositas, kejenuhan

Sifat mekanis ➔ kuat geser :

- gesekan ➔ sudut gesek dalam () - kohesi ➔ c

- CBR, E, k ➔ aplikasi praktis Sifat lain :

- kompresibilitas ➔ penurunan - permeabilitas ➔ rembesan

Kebaikan tanah ➔ tergantung fungsi

➔ Umum : semakin padat → semakin baik

➔ Fungsi :

Bendungan → lempung baik Drainasi → pasir baik

Jalan ➔ tanah campuran lebih baik (kasar)

➔Tanah campuran lebih baik dari tanah sejenis Kelemahan :

lempung ➔ kembang susut pasir ➔ mudah tererosi

lanau ➔ mudah terkikis, sukar dipadatkan,  dan c kecil.

Phase penyusun tanah

udara

air

padat Va

Vw Vv

Vs V

Ma = 0

Ms

Mw M(Mb)

udara

air

padat e

1

0 w.Gs.w

Tanah :➔padat/butir

➔rongga (void) ➔ udara/gas

➔ air

Tanah jenuh air ➔ seluruh rongga ➔ air Vv = Vw, Va = 0

Tanah kering ➔ Seluruh rongga ➔ gas/ udara : Va = Vv, Vw = 0 ➔ Mw = 0

➔ M = Ms = Md

Tanah di alam ➔ basah, Vv = Va + Vw

➔ Mb = Mw + Ms

Kadar air (water content, moisture content), w : rasio dari massa air dalam tanah terhadap massa padat w (%) = Mw/Ms x 100

w (%) = (Mb – Md)/Md x 100

Derajat kejenuhan (degree of saturation), Sr

Sr = Vw/Vv ➔ 0 – 1 atau 0 – 100%

Angka pori (void ratio), e e = Vv/Vs

e besar ➔ tak padat, e kecil ➔padat Porositas (porosity), n

n (%) = Vv/V x 100

➔ e = n/(1-n) n = e/(1+e) Specific volume (v) ➔ dianggap Vs = 1

v = 1 + e

Kandungan udara (air content), A A = Va/V

Kepadatan tanah (bulk density) ρb, ρ

ρb = Mb/V ➔satuan Mg/m3 (t/m3 lama)

V : - dipotong ➔kubus/balok➔dihitung

- dicetak ➔ring/tabung➔diukur/hitung - dimasukan air raksa (Hg)

V = Massa Hg yang didesak/13.6 Mb ➔ ditimbang

Specific gravity, Gs ➔ berat jenis

Gs = Ms/(Vs. ρw) = ρs/ ρw ➔tanpa satuan Penentuan di lab ➔ piknometer 50 mL

Hubungan unsur-unsur :

Sr = w.Gs/e

jenuh air : Sr =1 ➔ e = wsat.Gs A = (e-w.Gs)/(1+e) = n(1-Sr)

kering 1

1

) (

1

) . (

1

) 1

(

e G

air jenuh

e e G

e e Sr G

e w G

w s d

w s

sat

w s

w s

= +

+

= +

+

= + +

= +

 

 



 

Berat satuan/volume,



(basah)



= W/V = Mb.g/V

e e S G

e w

G

_{s w s r w}

+

= + +

= +

1

) . (

) 1

(

) 1

(  



Tanah jenuh air (sat), tanah kering (d)

Tanah terendam air (jenuh) ➔ berat satuan terapung (’) = berat volume efektif ➔ pengaruh tekanan keatas

w sat

w s

w w

s

e G e

G







 

 

−

=

+

= − +

= − '

1

1 1

' .

Tanah berbutir kasar ➔ relative density (Dr)

1 0

min max

max

−

−

= −

e e

e

D

_r

e

emax : e

➔

tanah paling tak padat emin : e

➔

tanah paling padat

e : e

➔

tanah yang ditinjau

Relative density, % Deposit state 0 - 15 Very loose

15 - 50 Loose

50 - 70 Medium

70 - 85 Dense

85 - 100 Very dense

TERIMA KASIH