i BUKU AJAR MEKANIKA TANAH I [PRS 131] Oleh : Moch. Sholeh, ST.MT. NIP. 132 301 008 JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MALANG 2006 ii KATA PENGANTAR Pujisyukur,AlhamdulillahkamipanjatkankepadaAllahSWTatasrahmatdankarunia-Nya,sehinggapenulisdapat menyelesaikan Buku Ajar Mekanika Tanah I walaupunmasih banyak terdapat kekurangan disana-sini. BukuAjariniadalahmerupakanBahanKuliahMekanikaTanahIbagimahasiswaD-IIIdanDIVPoliteknikyang diselenggarakan di Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Malang. BahanKuliahinidiambildariberbagaisumber/referensiyangterkait,antaralaindanbuku-bukudalamnegeriyang pakar di bidangnya. Bahan Kuliah ini dibuat sesederhana mungkin untuk dapat cepat dipahami oleh mahasiswa. BahanKuliahinimasihperlubanyakpenyempurnaan,sehinggakoreksidantambahanyangbergunasangat dibutuhkan untuk penyempurnaan Bahan Kuliah berikutnya. Semoga Bahan Kuliah ini bermanfaat dan dapat digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 11 September 2006. Penulis iii DAFTAR ISI Cover buku................................................................................................................................................................... ii Kata Pengantar............................................................................................................................................................ iii Daftar Isi........................................................................................................................................................................ iiii Silabus ............................................................................................................................................................................ iv Rencana Kegiatan Mingguan..................................................................................................................................... v Faktor-faktor Konversi dan Notasi Huruf Romawi................................................................................................... vi BAB I. PENDAHULUAN.............................................................................................................................................. 1 1.1. Tujuan Instruksional Khusus.................................................................................................................... 1 1.2Sejarah Perkembangan Mekanika Tanah................................................................................................ 1 1.3. Siklus Batuan dan Asal Usul Tanah......................................................................................................... 2 1.4. Batuan (Rock).......................................................................................................................................... 2 1.5.Tanah (Soil)............................................................................................................................................. 3 1.6.Ruang Lingkup Mekanika Tanah............................................................................................................. 4 1.7.Pendapat Umum Mengenai Tanah (General Jugde of Soil).................................................................... 5 1.8.Strafikasi Tanah (Strafication of The Ground).......................................................................................... 6 1.9.Air di dalam Lapisan Tanah..................................................................................................................... 6 BAB II.KARAKTERISTIK FISIK TANAH.................................................................................................................... 8 2.1. Tujuan Instruksional Khusus.................................................................................................................... 8 2.2. Sifat Fisik Tanah (Indeks Properties)....................................................................................................... 8 2.3. Hubungan Berat Volume ...................................................................................................................... 8 2.4. Hubungan Antara Porositas (n) dengan Angka Pori (e) .......................................................................... 10 2.5. Pemakain Rumus-rumus dan Pengembangannya.................................................................................. 10 BAB III.KLASIFIKASI TANAH..................................................................................................................................... 18 3.1. Tujuan Instruksional Khusus.................................................................................................................... 18 3.2. Umum...................................................................................................................................................... 18 3.3. Cara Sederhana....................................................................................................................................... 18 3.4. Klasifikasi Tanah di Laboratorium............................................................................................................ 20 3.5.Sistem Pengklasifikasian Tanah.............................................................................................................. 28 BAB IV. KEKUATAN GESER DAN DEFORMASI TANAH........................................................................................... 36 4.1. Tujuan Instruksional Khusus.................................................................................................................... 36 4.2. Kekuatan Geser (Shear Strenght)......................................................................................................... 36 4.3. Parameter Geser Tanah (c dan |)........................................................................................................... 37 4.4. Tes untuk Menentukan Kekuatan Geser Tanah...................................................................................... 38 a. Test Geser Langsung (Direct Shear Test).......................................................................................... 38 b. Tes Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)................................................................... 40 c. Triaxial Test........................................................................................................................................ 42 4.5. Perkiraan Sudut Geser-Dalam................................................................................................................. 43 BAB V.KEPADATAN TANAH DAN PEMADATAN TANAH ...................................................................................... 46 5.1. Tujuan Instruksional Khusus.................................................................................................................... 46 5.2. Kepadatan Tanah.................................................................................................................................... 46 5.3. Kepadatan Relatif.................................................................................................................................... 47 5.4. Pemadatan Tanah................................................................................................................................... 49 5.5. Pemadatan di Laboratorium..................................................................................................................... 50 5.6. Pemadatan di Lapangan.......................................................................................................................... 54 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................................................................... 59 LAMPIRAN.................................................................................................................................................................... 60 iv Silabus Matakuliah:MEKANIKA TANAH I Kode Matakuliah:PRS 131 Semester:1 (SATU) SKS/Jam perminggu:2 / 5 Tujuan Instruksional Umum :Mahasiswadapatmemahamiprosespembentukantanah,mengklasifikasikantanahber-dasarkanbeberapasistemklasifikasi,menentukansifat-sifatfisiktanahdanparameter teknik dasar tanah berdasarkan hasil pengujian di laboratorium dan lapanganSKS/JAM:2/5 per minggu Kompetensi:Prasyarat Teknisi Penyelidikan Tanah Pokok Bahasan:Geologi teknik Klasifikasi jenis tanah Sifat-sifat fisik dan teknik tanah Kekuatan geser dan deformasi tanah Kepadatan dan pemadatan tanah Konsep tegangan efektif Metode Penilian:Ujian harian (tiga kali = 40%) Tugas (studi kasus/literatur, presentasi = 30%) Ujian akhir (terjadwal = 30%) Penyajian/penyampaian materi/Strategi Penyajian :Ceramah, tutorial, asistensi tugas dan presentasi oleh mahasiswa Referensi:Das,BrajaM.(1994),MekanikaTanahI-II,AlihbahasaNoorEndah&Indrasurya, Erlangga Hadiyatmo, H.C. (1994), Mekanika Tanah I-II, Gramedia Pustaka Utama Bowles J.E. (1993), Mekanika Tanah, Alih bahasa Johan K. Hainim, Erlangga Craig, R.F. (1984), Mekanika Tanah, Alih bahasa : Busi Susilo, Erlangga Liu,C. & Evett, J.B. (1992), Soil and Foundations, Prentice Hall, Inc. Soedarmo, G.D. & Purnomo, S.J.E (1993), Mekanika Tanah I-II, Kanisius v RENCANA KEGIATAN MINGGUAN (WEEKLY PROGRAM) KONSENTRASI : -KELAS: - MATA KULIAH: MEKANIKA TANAHSEMESTER: 1 (SATU) SKS/JAM: 2/5DOSEN: Moch. Sholeh, ST. MINGGUTOPIK 1BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Maksud dan Tujuan mempelajari Mekanika Tanah 1.2. Sejarah Perkembangan Mekanika Tanah 1.3. Tanah 1.3.1. Definisi Tanah 21.3.2.ProsesPembentukanTanah1.3.3.BentukFisikdanKarakteristikTanah1.3.4.PendapatUmum Mengenai Tanah 1.3.5. Stratifikasi Tanah 31.4. Air Dalam Lapisan Tanah (Airbawah permukaan)BAB II. KARAKTERISTIK FISIK TANAH 42.1.KondisiTanahdanHubungannya2.1.1.HubunganAntaraBeratdanVolume2.1.2HubunganAntara Angka Pori (e) dan Porositas (n)TEST 1 52.1.3. Hubungan Antara Berat dan Berat Volume 62.1.4. Hubungan Antara , e, Wc dan Gs (Specific Gravity) 72.2. Kerapatan Relatif / Relative Density (Dr)TEST 2 8Praktek Kerja Batu 9Praktek Kerja Batu 102.3. Konsistensi Tanah 11BAB III. KLASIFIKASI TANAH 3.1. Klasifikasi Tanah Cara Sederhana 3.2. Klasifikasi Tanah di Laboratorium 3.2.1. Analisa Ayakan 3.2.2. Analisa Hidrometer 123.3. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Sistem UCCS dan AASTHOTEST 3 13Praktek Kerja Beton 14Praktek Kerja Beton 153.4. Pengujian Plastisitas Tanah 16BABIV.KEKUATANGESERDANDEFORMASITANAH4.1.Kekuatan GeserdanKohesi4.2.Tegangan Tanah dan Parameter Geser 17BAB V. KEPADATAN TANAH DAN PEMADATAN TANAH5.1. Kepadatan Tanah 5.2. Pemadatan Tanah 185.3. ZAVC 5.4. Kepadatan Tanah di Lapangan TUGAS 19UJIAN AKHIR SEMESTER

vi Faktor-faktor konversi No.BesaranInggris SISI Inggris 1Panjang 1 ft=0,3048 m1 m=3,281 ft 2Luas1 ft=929,03.10-4 m1 m=10,764 ft 3Volume1 ft=28,317.10-3 m1 m=35,32 ft 4Gaya1 lb=4,448.10-3 kN1 kN=224,8 lb =0,4536 kg1 kg=2,2046 lb 5Tegangan1 lb/ft=0,04788 kN/m1 kN/m=20,885 lb/ft =4,88251 kg/m1 kg/m=0,2048 lb/ft 6Berat volume1 lb/ft=0,1572 kN/m1 kN/m=6,361 lb/ft =16,0186 kg/m1 kg/m=0,0624 lb/ft Catt : = weight (berat, kg)= density (kerapatan = massa, kN) g = gravitasi = 9,80665 m/s ~ 9,81 m/s ~ 10 m/s (g = / ) 1 N= gaya yang bekerja pada benda yang mempunyai massa 1 kgtiap1 gravitasi = 10 m/s [N]= / g = 1 / 10 [kg] = 0,1 [kg]1 kN = 100 kg 1 kPa=1 kN/m = 100 kg/m Notasi Huruf Romawi Huruf Nama Huruf Nama Huruf Nama BesarKecilBesarKecilBesarKecil AoAlphaKkKappaTtTau B|BetaALambdaYuUpsilon IGammaMMuu|Phi AoDeltaNvNuX_Chi EcEpsilonXi+Psi Z,ZetaOoOmicronOeOmega HqEtaHtPhi= OuThetaPRho IiIotaEoSigma 1 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Tujuan Instruksional Khusus a. Mahasiswa dapat mengetahui sejarah perkembangan Mekanika Tanah b. Mahasiswa dapat memahami proses pembentukan tanah c. Mahasiswa dapat memahami sifat-sifat tanah d. Mahasiswa dapat memahami stratifikasi tanah dan air tanah. 1.2. Sejarah Perkembangan Mekanika TanahMekanikatanahmerupakanbagiandariilmuTeknikyangmempelajarisifat-sifatfisikdaritanahsertaperilaku yangbekerjapadatanahbesertapengaruhyangditimbulkanolehperilaku(behavior)yangdimaksud.Mengapailmu MekanikaTanahinipentinguntukBidangTeknikSipil?KitaketahuibahwahampirsemuapekerjaanTeknikSipil (bangunangedung,jembatan,jalanraya,dansebagainya) bertumpupadatanah,sehinggabangunan-bangunan yang akan dibuat tersebut berkaitan erat dengan tanah pendukung dibawahnya.Hal-halyangakandipelajaridalamMekanikaTanahIiniantaralain:prosespembentukantanah,klasifikasi tanah, menentukan sifat-sifat fisik tanah dan parameter teknik dasar tanah berdasarkan hasil pengujian di laboratorium danlapangan.PengembanganselanjutnyadariIlmuMekanikaTanahantaralainIlmuRekayasaTanah(Soil Engineering) yang merupakan aplikasi dari prinsip-prinsip Mekanika tanah dalam problem-problem yang lebih praktis. Masalah-masalah yang berkaitan konstruksi tanah sebenarnya sudah lama dikenal oleh manusia, sejak mereka mulai menggali gua-gua dan membangun tempat tinggal dari tanah-tanah liat atau lumpur sebagai perekatnya. Terbukti banyaknyapeninggalanbangsa-bangsaterdahuluyangmasihbisakitasaksikansampaisekarang,misalnyacandi BorobudurdanTembokCina(dinastiGhin221207SM.)diwilayahAsia,piramidadiwilayahMesir,bangunanair, jalan dan gedung megah di wilayah Romawi Kuno di Eropa. Pada abad pertengahan banyak bangunan-bangunan megah yang di bangun di Eropa seperti gereja, kastil dan menara.Salahsatudiantaranyayangterkenalkarenamasalahpenurunan/settlementyaituMenaraPisayang dibangundikotaPisa,ItaliaTengah.Menarainimulaidibangunpadatahun1174dantidakdilanjutkanlagi pembangunannya setelah penurunan yang tidak merata mulai terjadi. Dan akhirnya pembangunan dilanjutkan lagi dan baruselesaipada tahun1350.Saatitu menaramiring 5meterdaritingginya60m,dan diramalkanakanterguling200 tahun lagi akibat penurunan tidak merata yang terus berlangsung, tetapi sampai sekarang menara tersebut masih tetap tegak berdiri dengan kokoh walaupun usianya sudah lebih dari 650 tahun. PadaperkembanganselanjutnyaMekanikaTanahsebagaisuatuIlmuTeknikdimulaidenganadanyapublikasi bukuErdbauMechanikAufBodenPhysikasiShearGrundlageolehKarlTerzaghisebagaibukutekspertama mengenai Mekanika Tanah yang diterbitkan di Jerman pada tahun 1925. Buku tersebut membahas prinsip-prinsip dasar dari Ilmu Mekanika Tanah. DapatdikatakanbahwaIlmuMekanikaTanahbaruberkembangpadaabadke-20,yaitudenganbanyaknya publikasimengenaiMekanikaTanahyangditulisolehKarlTerzaghidantersebardiEropa,Asiabahkansampaike Amerika, sehingga beliau disebut oleh banyak pakar sebagai Bapak Mekanika Tanah. Sekarangilmuinitelahberkembangdenganpesatnyasejalandenganperkembanganteknologi,terutamadi negara-negara maju dan telah banyak diciptakan peralatan-peralatan pengujian tanah, sehingga didapatkan hasil yang lebih akurat tentang perilaku. 2 1.3. Siklus Batuan dan Asal Usul Tanah Berdasarkanasal-usulnya,batuandapatdibagimenjadi3(tiga)tipedasar,yaitu:batuanbeku(igneousrock), batuanendapan(sedimentaryrock)danbatuanmetamorf(metamorphicrock).Sikluskejadiandanprosesterjadinya tipe-tipe batuan tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.1. Gambar 1.1. Siklus Batuan Posespembentukantanahdipermukaanbumikarenaadanyaprosespelapukanbatuandanprosesgeologi lainnya.Pembentukantanahdaribatuaninduknyadapatberupaprosesmekanis(mengubahbatuanmenjadipartikel-partikel yang lebih kecil akibat : erosi, angin, air, suhu, cuaca dan manusia) maupun kimia (akibatpengaruh : oksigen, karbondioksida,airsifatasam/alkalidanlain-lain).Jikahasilpelapukanterjadiditempatasalnyamakatanahini disebut tanah residual (residual soil) dan bila telah berpindah tempat disebut tanah terangkut (transported soil). 1.4. Batuan (Rock) Pembahasan yang mendetail masalah batuan ini dibahas akan dibahas dalam materi Bahan Bangunan, sekilas penjelasan mengenai batuan ditinjau dari asal-asulnya (proses pembentukannya) adalah sebagai berikut : a.Batuan Beku(Igneous Rock) Terbentukkarenaprosespembekuanmagmayangberasaldariperutbumimelaluiletusangunungberapi (volcaniceruption)ataumelewatirekahan-rekahanpadakulitbumi(fissureeruption).Batuanbekuyangter-bentukdipermukaanbumidisebutbatuanvulkanik(ekstruksi),sedangmagmayangmengkristaljauhdibawah permukaan bumi disebut instrusi. b.Batuan Endapan (Sedimentary Rock) Berasal dari proses sedimentasi butiran akibat erosi atau akibat pelapukan yang lambat laun menumpuk karena terbawa oleh air/angin maupun karena proses kimia. Karena berat lapisan di atasnya, maka terbentuklah bantuan sedimeniniyangtersusunberlapis-lapis.Bantuaninibanyakdijumpaidibantaransungai,pantai,gurunpasir, dan sebagainya. Contoh batuan endapan : gipsum, batu kapur, dolomite dan lain-lain. c.Batuan Metamorf (Metamorphic Rock) Berasaldariprosesperubahankomposisidanteksturdaribatuanakibattekananatausuhuyangsangattinggi maupun keduanya sekaligus tanpa pernah menjadi cair. Dalam peristiwa ini mineral-mineral baru terbentuk dan butir-butirmineralnyaterkenageseranyangkemudianmembentukteksturbatumetomorfyangberlapis-lapis, misalnya : granit, marmer, diorite dan lain-lain. 3 1.5. Tanah (Soil) Dalam pengertian teknik, tanah merupakan material yang terdiri dari agregat/partikel-partikel padat (secara kimia tidaktersementasi[terikatsecarakimia]satusamalaindandaribahan-bahanorganikyangmelapuk)disertaidengan zatcairdangasyangmengisiruang-ruangkosongdiantarapartikel-partikelpadattersebut.Berikutselukbelukyang berhubungan dengan tanah : a.Proses Pembentukan Tanah Secara umum ada 4 (empat) proses pembentukan tanah, yaitu :1). Pelapukanbatuanadalahperubahanbatuanmenjadibutirantanah/butiranyanglebihkecilsebagaiproses mekanis, kimia dan biologi diakibatkan oleh pengaruh alam/cuaca dan manusia 2). Erosi yaitu pengikisan tanah akibat aliran air (sungai, hujan, dan sebagainya), sedang akibat ombak air laut disebut abrasi 3). Transportasi yaitu terjadinya pemindahan butiran tanah akibat angin atau air kemudian mengendap di suatu tempat membentuk lapisan tanah baru 4). Sedimentasiyaituprosesterjadinyalapisantanahakibatpengendapanbutirantanah,misalnyaproses terbentuknyadeltadimuarasungaiakibataliranairyangmembawalumpurdariletusangunungberapi sedangkan tanah endapan yang dibawa oleh aliran air es disebut glacial soil. b.Bentuk Fisik dan Karakteristik Tanah Tanahmerupakanmaterialyangtidakhomogenyangterdiridarimasatanahyangpadat,pori-poridanair. Masapadatdaritanahberupabutiranataususunanmineralyangukurandankondisipermukaannyasangat menentukankarakteritiktanahyangdimaksud.Selainitusifatfisiktanahjugatergantungpadaplastisitas, kapasitas, permeabilitas dan parameter geser tanah. Berdasarkan sifat-sifat lekat dari butiran, tanah digolongkan menjadi tanah kohesif(cohesive soil) dan tanah tidak kohesif (non cohesive soil) 1). Tanah kohesif Sering disebut tanah berbutir halus dengan gaya lekat antar butiran (kohesi) yang mengakibatkan sifat plastis berbeda yang tergantung pada kadar air dan kandungan mineral dalam tanah, contohnya : lempung. 2). Tanah tidak kohesif Sering disebut tanah berbutir kasar dengan sudut geser-dalam sebagai parameter kekuatan geser utama dan tidak mempunyai gaya lekat antar butiran, contohnya : pasir dan kerikil. Berdasarkanzat-zatorganikyangterkandungdidalamnya,tanahdigolongkanmenjaditanahanorganikdan tanah organik. 1). Tanah anorganik Tanahjenisiniyangterdiridarimineraltanpakandunganbahanorganik,contoh:kerikil,pasirdanmineral lainnya.2). Tanah organik Tanahyangbanyakmengandungunsurorganikdaritumbuhanmaupunhewan,contoh:humus,gambut, batu bara dan lain-lain.Berdasarkanukuranbutiran,secaraumumtanahdigolongkanmenjadi4(empat)golonganyaitu:kerikil (gravel),pasir(sand),lanau(silt)danlempung(clay),golongantersebuttergantungpadaukuranpartikelyang paling dominan. Penggolongan tanah berdasarkan ukuran butiran dapat dilihat pada Table 1.1. 4 Tabel 1.1 Batasan-batasan Ukuran Golongan Tanah Tipe TanahMin.Maks. Kerikil(gravel)2 mm63 mm Pasir(sand)0,063 mm2 mm Lanau(silt)0,002 mm0,063 mm Lempung(clay)0,002 mm Apabila ukuran butiran lebih besar dari 63 mm maka disebut sebagai batuan (stone). 1.6. Ruang Lingkup Mekanika Tanah Ruang lingkup mekanika tanah sangat luas. Masalah-masalah penting yang berhubungan dengan tanah antara lain:mengujitanah,mengklasifikasitanah,mengetahuisifat-sifattanahalamisertapengaruhnyaapabilamendapat beban/pengaruh dari luar dan lain-lain. Gambar 1.2. Ruang Lingkup Permasalahan Mekanika Tanah Ilmu Mekanika Tanah dapat memecahkan masalah-masalah dalam Teknik Sipil, antara lain : a.Perencanaan dan pelaksanaan pemotongan lereng/tebing (cut slope) Pemotonganlerenginiumumnyauntukpembuatanjalanraya/keretaapiatauuntukkeperluandrainase.Hal-hal yang perlu diketahui adalah : kuat geser tanah, rembesan air tanah, pemadatan, daya dukung tanah dan besarnya pembenanan yang direncanakan serta teknik perbaikan tanah yang dipakai. b.Perencanaan dan pelaksanaan bendungan tanah (embankment dam)Bendungan tanah umumnya untuk pembuatan PLTA dan irigasi. Hal-hal yang perlu diketahuiadalah :sifat tanah alami (indeks kepadatan, sifat-sifat plastis, berat spesifik, ukuran butiran, rembesan, konsolidasi, sifat pemadatan, kuat geser-dalam tanah dan lain-lain). c.Perencanaan dan pelaksanaan pondasiPondasidigunakansebagaipenyalurbebanstrukturatas(upperstructure),sepertipadabangunangedung, jembatan,jalanraya,terowongan,kanal,dindingpenahantanah,bendungandanlain-lain.Hal-halyangperludi ketahuiadalah:dayadukungtanah,poladistribusitegangandalamtanahdibawahdaerahpembebanan,ke-mungkinan penurunan pondasi, pengaruh/dampak air tanah dan getaran dan lain-lain. d.Perencanaan dan pelaksanaan pengalian dan penimbunanPenggalian dan penimbunantanah umumnya untukpembuatan saluran drainase permukaan dan jalan raya. Hal-hal yang perlu diketahuiadalah : kuat geser tanah dan sifat-sifat tanah seperti rembesan air tanah, sehingga ke-miringan dan tinggi galian dan timbunan dapat direncanakan. Untuk mencegah keruntuhan tanah galian biasanya dipakai penguat lateral/turap-turap pada kedalaman tertentu. 5 e.Perencanaan dan pelaksanaan bangunan bawahBangunanbawahtanahiniumumnyaberupa:terowongan(tunnel),gedungbawahtanah,bagunandrainase bawah tanah dan jaringan pipa/kabel). Hal-hal yang perlu diketahui selain sifat-sifat alami tanah juga pengetahuan tentang interaksi struktur tanah serta pembebanan yang ada. f.Perencanaan dan pelaksanaan perkerasan jalan Perkerasan jalan dapat berupa jalan raya maupun jalur kerata api. Hal-hal yang perlu diketahui adalah : sifat tanah tanah dasar,besarnyapembebenan yangdirencanakandanteknikperbaikantanah sepertikekuatan(dataCBR, pemadatan dan daya dukung tanah) dan stabilitas tanah. g.Perencanaan dan pelaksanaan konstruksi di tanah lunak (soft soil)Konstruksi ini umumnya dibangun di atas tanah lunak/karena lapisan tanah kerasnya sangat dalam (tanah gambut, rawa-rawa,pantaidanlain-lain).Hal-halyangperludiketahuiadalah:sifat-sifattanahalamidanmetode-metode perbaikan tanahnya. h.Perencanaan dan pelaksanaan pondasi daerah pantai/lautBangunan daerah pantai/laut bisa berupa : mercusuar, dermaga, kilang minyak dan lain-lain. Hal-hal yang perlu di-ketahui seperti pembangunan pondasi di atas permukaan tanah ditambah adanya faktor beban karena gelombang dan angin serta faktor kondisi di lapangan yang ada (misalnya kedalaman laut waktu pasang dan surut). Setelahmengetahuiperilakudansifat-sifattanahtersebut,seorangperencana/pelaksanadapatmengambil keputusan apakah bangunan dapat dilaksanakan atau tidak, besarnya biaya dan metode perencanaan/pelaksanan yang digunakan. 1.7. Pendapat Umum Mengenai Tanah (General Judget of Soil) a.Tanah Sebagai Dasar Bangunan1). Tanah non kohesif Tanahinisangatbaikuntuklandasan/dasarbangunanbilakepadatannyacukupbesar. Tanahinitidakmem-punyai kekuatan tarik, maka gesekan antar butiran akan meningkat pada saat mengalami tekanan yang besar sehinggakekuatangesernyabesar.Padakondisitanahlepasatauterlalubanyakmengandungpasirperlu dilakukan pemadatan untuk menghindari penurunan atau keruntuhan tanah (failure). 2). Tanah kohesif Kondisinyalicin,halus,kaku,agakkerasdankerassekalisehinggakapasitasdayadukungtergantungpada besarnyakadarair.Terhadapairtanahkohesifharusbetul-betuldilindungi,denganmembuatsaluranpe-ngeringan(drainase),karenadenganruangporiyangbesarmengakibatkantanahinimudahtenggelamdan rusakakibatbebandiatasnya.Selainitufraksibutir-butirhalusjugamempengaruhikualitastanahkohesif, sehinggatanahinidibedakanantaratanahkohesifkuat(sukarmeyerapdanmelepasair)dantanahkohesif ringan (mudah berubah bila terkena air).3). Tanah organik Tanahhumus(peat)dantanahlumpurberlanau,tidakbaikdipakaisebagailandasandarisuatukonstruksi bangunan, karena memiliki sifat kembang susut yang sangat besar. b.Tanah Sebagai Bahan Bangunan 1). Tanah non kohesif Tanahinisangatbaikuntuk materialbangunansepertiuntukurugan jalan,urugan bangunan,dasarpondasi, karena dapat dipadatkan dengan mudah dan mempunyai kekuatan geser yang besar. 6 2). Tanah kohesif Tanahinimempunyaisifatcompresibilitasyangtergantungpadakadarairnya,baikuntukbahanbangunan pada daerah-daerah yang kering tetapi tidak baik pada daerah-daerah yang banyak mengandung air, sehingga perlu distabilisasi/dipadatkan sebelum digunakan. 3). Tanah organik Tanahinitidakbaiksebagaibahanbangunan/urugankarenamempunyaisifatsusutyangbesardanmudah retak-retak bila kering. 1.8. Stratifikasi Tanah (stratification of the ground) Staritifikasiataususunantanahmerupakangambaran/bentuklapisantanahsampaidengankedalamantertentu. Selainprosespembentukantanahyangtelahdisebutkansebelumnya,berbagaibentuklapisantanahjuga disebabkan oleh gejala alam seperti aktivitas tektonik atau pergeseran benua, sehingga terjadilah patahan, rekahan maupun lipatan-lipatan pada lapisan tanah. Gambar 1.3. Model starifikasi tanah akibat rekahan (fault), patahan dan lipatan. 1.9. Air di dalam Lapisan TanahSecaraumumtanahterdiridaritigabahan,yaitubutirantanah,airdanudarayangterdapatdalamruangan diantarabutiranyangdisebutpori-poritanah.Berdasarkankandunganair,kondisitanahdapatdibedakansebagai berikut : a.Tanahkeringadalahtanahyangsemuaruangpori-poriterisiolehudara.Keadaansemacaminijarangkita temukan pada tanah yang masih asli di lapangan. Air hanya dapat dihilangkan sama sekali dari tanah untuk tujuan tertentu dengan cara memanaskan di dalam oven. b.Tanah jenuh (saturated soil) adalahtanah yang ruang pori-pori tanah penuh terisi air. Tanah ini biasa terdapat di bawah permukaan air seperti pada dasar sungai, danau, kolam, sawah dan sebagainya. c.Tanah kondisi sedang adalahtanah yang ruang pori-pori tanah sebagian terisi oleh udara dan sebagian terisi oleh air seperti tanah yang ada disekitar kita (tanah permukaan/surface soil). Didalamtanah,antaraairdenganbutirantanahterjadiikatanyangberbeda-bedatergantungpadasifatfisik dan kimia dari butiran yang dimaksud. Macam-macam ikatan air yang ada pada tanah dapat dibedakan menjadi enam yaitu : a.Air meteorik adalahair yang berada pada lapisan tanah paling atas, berkaitan dengan hujan dan penguapan pada siklus hidrologi. Akibat gravitasi, air meteorik menembus menuju keair tanah di bawahnya. Air ini sedikit sekali yang sampai pada air tanah karena terhadang oleh air membran dan air kapiler. b.Air kapiler adalahair yang merambat ke atas dari muka air tanah, karena adanya gaya kapiler dan ini berada tetap diantara butir-butir (karena adanya tegangan permukaan). c.Air membran/air film adalahair yang melingkupi butiran dan behubungan erat dengan air kapiler. 7 Sumur bor Tanah pasirTanah kedap air d.Air higroskopis adalahair yang terhisap oleh butiran akibat adanya tegangan permukaan, air ini melingkupi butiran tanah kompak. e.Air absorbasi adalahair yang terserap oleh butiran akibat adhesi. f.Airtanahadalahairyangmengisiruangpori-poritanahsecaratetap/kontinyu,makaairinidapatdiketahuidari lubangboratausumuruji.Airinidapatbergerakdenganbebasdanhanyadipengaruhiolehgravitasi.Lapisan tanah yang mengandung air tanah disebut konduktor air tanah. Jenis-jenis air tanah : 1. Air tanah bebas Airinitidakdipengaruhiolehtekananpadapermukanair, sebab tekan air dan tekanan udara adalah sama.

2.Air tanah melanyang Air tanah ini terperangkap kedalam lapisan tanah kedap air dan apabila sering diambil suatu saat air ini akan habis. 3.Airartesissepertisungaidibawahlapisantanahyangkedapair,apabiladilakukanpengeboranpada saluran artesis, maka air akan memancar keluar akibat tekanan gravitasi. 4. Air tanah berkelompok beberapa lapisan tanah yang berisi air dipisahkan oleh lapisan tanah yang kedap air. Gambar 1.4. Jenis-jenis air tanah. Sumur observasi Lempung Pasir Sumur observasi 8 BAB II KARAKTERISTIK FISIK TANAH 2.1. Tujuan Instruksional Khusus a.Mahasiswa dapat memahami tentang sifat fisik tanah. b.Mahasiswa dapat memahami hubungan volume dan berat pada tanah. c.Mahasiswa dapat menentukan indeks properties tanah berdasarkan hasil pengujian di laboratorium. 2.2. Sifat Fisik Tanah (propertis tanah) Tanahsebagaibahanataudasarkonstruksi,mempunyaisifatteknikdansifatfisikyangsangatberbeda-beda. Sifat-sifatfisiktanahyangbiasadisebutindekspropertiesmeliputi:kadarair,beratisi,beratjenisdansebagainya,dapat mengubah perilaku tanah baik pada arah vertikal maupun arah lateral dengan adanya pengaruh dari luar. Dengan mempelajari sifat-sifat tanah, dapat diperoleh gambaran umum tentang tanah yang diselidiki. Berbagai jenis tanah yang ada dipermukaan bumi ini pada kondisi alami terdiri dari tiga komponen utama yaitu : butir tanah (soil) dan ruang pori antar butiran (void) yang terisi air (water) dan atau udara (air). Berdasarkan kandungan air di dalam tanah, kondisi alami tanah dibedakan menjadi 3 (tiga), yaitu : a.Tanah kering (dry soil) Tanahyangpori-porinyahanyaberisiudarasaja,jenistanahinihanyaterdiriatasbutirtanahdanporiudara. Untuk mendapatkan tanah kering ini bisa dengan sinar matahari atau dengan dioven. b.Tanah lembab/kondisi sedang Tanah ini terdiri atas tiga unsur ; butir tanah, air dan udara seperti tanah permukaan (surface soil/top soil) pada umumnya.c.Tanah jenuh (saturated soil) Tanahyangseluruhpori-porinyaterisiair.Jenisinibisadijumpaipadatanahdibawahsungai,danau,kolam,bendungan, sawah dan lain-lain. Sedangkanjenistanahberdasarkankandunganpori-poridalamtanahsecarakeseluruhandibedakanmenjadi3 (tiga), yaitu : a.Tanah padat (dense) b.Tanah sedang (medium) c.Tanah lepas (loose) 2.3. Hubungan Berat Volume Secara umum, hubungan antara berat dan volume tanah dapat digambarkan tiga fase elemen tanah [butiran/soil (s), air/water (w), udara/air (a)] dengan berat total (W = Wt) dan volume total (V = Vt) seperti pada Gambar 2.1.- Berat total Wt = Ws + Ww + Wa = Ws + Ww; Wa = 0 - Volume total Vt = Vs + Vw + Va = Vs + Vv; Vv = Vw + Va(Vv = Volume void/volume pori) 9 Gambar 2.1. Elemen tanah dalam keadaan asli dan 3 (tiga) fase dari elemen tanah Bilakitaambilsegumpalcontohtanah,kemudiandibentukkotaksepertigambardiatasmakavolumetanah tersebutdapatdihitung,kemudianditimbangsehinggadiperolehberatnya.Darihubunganantaraberatdanisitanah tersebutdiperolehberatisitanah(unitweightofsoil)yang diberinotasitatau myang disebutjugasebagaiberatisi tanah lembab atau wet. tttW(gr/cm ; ton/m ; KN/m)V =Berattanah totalBerat isi tanah lembabVolume tanah total= Hubungan berat-volume untuk istilah-istilah yang lain serta simbol dan definisi-definsinya dapat dilihat tabel di bawah ini :Tabel 2.1Hubunngan Berat-Volume No.SebutanIstilahNotasiDefinisi (perbandingan antara)Rumus 1.Kadar airWater Content / Moisture Content w ; m ; wc berat air denganberat butir tanah Ww/Ws 2.Berat isi tanahUnit weight of soil ; t ; b ; asliberat tanah keseluruhan denganvolume tanah keseluruhanWt/Vt 3.Berat isi butir Unit weight of particles sberat butir denganvolume butir tanahWs/Vs 4.Berat isi airUnit weight of waterwberat air denganvolume air [w = 1 g/cm]Ww /Vw 5.Berat isi tanah kering Dry density (unit weight of dry soil) d berat butir tanah denganvolume tanah keseluruhan Ws/Vt 6.Berat isi tanah jenuh Unit weight of saturated soil sa t berat tanah jenuh denganvolume tanah keseluruhanWsat/Vt 7.Berat isi tanah basah Unit weight of submerged soil sub ; bberat tanah basah denganvolume tanah keseluruhan ; [ sub = sat w(unsaturated)] Wsub/Vt 8.Angka poriVoid ratioevolume pori dengan volume butiran tanahVv/Vs 9.PorositasPorositynvolume pori denganvolume tanah seluruhnya Vv/Vt 10.Derajat kejenuhanDegre of saturationSr ; Svolume air denganvolume poriVw/Vv 11.Berat jenis tanahSpecific Gravity Gs ; G ; GS berat isi butir denganberat isi airs/w 12.Kerapatan relatifRelative DensityDr ; ID selisih angka pori maksimum dan angka pori alami denganselisih angka pori maksimum dan angka pori minimum makmak mine ee e 13.Kepadatan relatifRelative CompactionRc berat isi tanah kering denganberat isi tanah kering maksimum d/d mak 14.Prosentase pori udara Degree air voidsnavolume udara denganvolume tanah seluruhnyaVa/Vt 15.Kadar udaraAir Contentacvolume udara denganvolume poriVa/Vv Catt : efektif = = sat w(saturated) Butiran Void/pori berisi air dan udara Air Butiran Tanah Udara WtVt VtWt Ws Wa WwVw VV Va Vs 10 Hubungan Antara Porositas (n) dengan Angka Pori (e) v vv st sV Vn ;e V e . VV V= = =Sehingga : s t v vt t te . V V V V nn e e (1 ) e . (1 n) eV V V 1 n= = = = =

Dengan cara yang sama didapatkan : en e . (1 n) e e.n n e.n e n . (1 e) en1 e= = + = + = =+

Porositas maupun angka pori merupakan salah satu parameter kepadatan tanah, sehingga nilai-nilainya sangat mempengaruhibesarnyapenurunan(settlement)tanahakibatpembebanandiatasnya.Berbagaimacamjenistanah mempunyai porositas dan angka pori yang berlainan seperti yang ditampilkan dalam tabel di bawah ini .Tabel 2.2Nilai Porositas (n) dan Angka Pori (e) TanahJenis TanahPorositas (n)Angka pori (e) Lempung busuk & humus (peat)0,70 0,902,33 9,00 Lempung muda0,60 0,901,50 9,00 Lempung lunak0,50 0,701,00 2,33 Lempung kaku (stiff)0,35 0,500,54 1,00 Lempung mengeras0,20 0,350,25 0,54 Kapur bercampur gumpalan lempung0,25 0,300,33 0,43 Pasir (seragam)0,30 0,500,43 1,00 Pasir bercampur kerakal0,25 0,350,43 0,54 2.4. Pemakaian Rumus-rumus dan PengembangannyaDari rumus-rumus yang telah dipelajari sebelumnya, dapat dikembangkan menjadi rumus turunan dan dapat di-pergunakan untuk berbagai hal. Contoh penggunaan : a.Nyatakan :t = (w,d). Penyelesaian : t s s wt d t t w st s t dW W W Ww ; V ; W W WV W V ( = = = = = + ( t w s w s s wt d d dst s s sdW W W W W W W(w 1).WV W W W| | | | + + = = = = + = + ||\ . \ . b.Nyatakan :d = (s,n) Penyelesaian : s s v v vd s s s s tt s t sW W V V V nW . V ; n V ; e ; eV V V n V 1 n ( = = = = = = = ( s s s s s s s sd s svt v vW .V .V Vn n n n .(1 n)V nV V V e1 n n| | | | = = = = = = = ||\ . \ . 11 c.Dari hasil pengujian laboratorium suatu contoh tanah, diperoleh data sbb : -Angka pori (e) = 0,40 -Derajat kejenuhan (Sr)= 25 % -Berat jenis tanah (Gs)= 2,5 Tentukan : -Kadar air tanah tersebut (%) Penyelesaian : s w w w ws w w ws s s wW W e .w 100% w ; Gs Gs. ; e e.Sr ; 1,0W W 1. ( = = = = = = = ( w w w w ws we . e . e e.Sr 0,40.0.25w 100% 4,0%1. Gs. Gs Gs 2.5 = = = = = =

d.Berikut rumus pengembangan jika kondisi tanah jenuh/seluruh ruang pori terisi air (saturated soil) dan asumsi Vs = 1 : Gambar 2.2. Elemen tanah dalam keadaan asli dan 3 (tiga) fase elemen tanah kondisi jenuh dengan Vs = 1 Contoh penggunaan : 1).Nyatakan :d = (Gs, e). Penyelesaian : s s s wd s s s s s t s wt s s wW W Ww ; W .V ; V 1 ; V (1 e) ; Gs Gs.V W V ( = = = = = = + = = ( s s s s wdt tW .V .1 Gs.V V 1 e 1 e = = = =+ + 2).Nyatakan :sat = (Gs,e). Penyelesaian : | |satsat sat s w s s s w w w s w ttWW W W ; W .V ; W .V ; V 1 ; V e ; V 1 eV = = + = = = = = +sat w s s s w w s w w w wsatt t tW W W .V .V .1 .e Gs. .e (Gs e).V V V 1 e 1 e 1 e+ + + + + = = = = = =+ + + Catatan : Kondisi tanah jenuh nilai Sr = 100 % = 1, Sr = Vw/Vv = ew/e, ew = e ~ Vw = Vv. Air ButiranWs = Gs.w Ww = e.w Vv = e Vs = 1 Air Butiran Udara Ws =Gs.w Wa = 0 Ww = w.Gs.w Vw = w.Gs VV = e Va = 0 Vs = 1 Air Butiran Udara VtWt Ws Wa = 0 WwVw VV Va Vs 12 Gambar 2.3. Elemen tanah dalam keadaan asli dan 3 (tiga) fase elemen tanah kondisi jenuh dengan Vt = 1 Contoh penggunaan : 1).Nyatakan :d = (Gs, n). Penyelesaian : s s s wd s s s s t s s wt s s wW W Ww ; W .V ; V 1 ; V (1 n) ; Gs Gs.V W V ( = = = = = = = = ( s s s sd wt tW .V .(1 n)Gs. .(1 n)V V 1 = = = = 2).Nyatakan :sat = (Gs,n). Penyelesaian : | |satsat sat s w s s s w w w t stWW W W ; W .V ; W .V ; V 1 ; V (1 n)V = = + = = = = sat w ssat w w wtW W WGs. .(1 n) n. [Gs n.(Gs 1)].lihat Tabel 2.3.V 1+ = = = + = Pengembangan rumus diatas selengkapnya untuk kondisi tanah jenuh dapat dilihatpada Tabel 2.3 dan 2.4. Tugas-tugas : Nyatakan: 1.d= f (e, Gs, w)7.Gs= f (w, Sr, d, w)13.w= f (w, Sr, d, Gs) 2.d = f (w, Gs, w, Sr)8.e = f (Gs, d, w)14.w= f (e, Sr, Gs) 3.d = f (w, t, Sr)9.e = f (w, Gs, Sr)15.w= f (t, d,) 4.d= f (s, n)10.e = f (s, d)16.t= f (w, d) 5.Gs= f (d, e, w)11.w = f (e, d, Gs)17.t= f (w, Gs, w, e) 6.Gs= f (Sr, w, e)12.w = f (Sr, d, w, Gs)18.e= f (t, Gs, w, w) Air ButiranWs = Gs.w.(1-n) Ww = n.w Vv = n Vs = (1-n) Air Butiran Udara Ws =Gs.w.(1-n) Wa = 0 Ww = w.Gs.w.(1-n) Vw = w.Gs.(1-n) VV = n Va = 0 Vs = (1-n) Air Butiran Udara VtWt Ws Wa = 0 WwVw VV Va Vs Vt = 1 13 Tabel 2.3. Functional relationships of various soil properties for saturated soils Sought quantities Quatities w and : Specific gravity (Gs) Dry unit weight (d) Saturated unit weight (sat) Saturated moisture content(w) % Porosity (n) Void ratio (e) Gs ; d d w11 .Gs| | + |\ . wd w1 1.Gs.| | | \ . dw1Gs. wdGs.1 Gs ; sat sat wGsGs 1 w satsat wGs.( ).Gs w satwGs.(Gs 1). w satsat wGs. Gs ; w wGs1 w.Gs + w1 wGs.1 w.Gs+ + w.Gs1 w.Gs +w.Gs Gs ; nGs.(1 n).w[Gs n.(Gs 1)].w nGs.(1 n) n1 n Gs ; e wGs1 e + wGs e1 e+ + eGs e1 e + d ; sat dw d sat + satd1 sat dw sat dw d sat + d ; w dw dw. (1 + w).d dww dw dw.w. d ; n dw(1 n). d + n.w wdn. n1 n d ; e dw(1 e)+ wde.1 e+ + wde1 e+ e1 e + sat ; w satw sat ww.( ) sat1 w+ satww.(1 w).+ satw sat ww.w.( ) sat ; n sat wn.(1 n) sat n.w wsat wn.n. n1 n sat ; e satw(1 e) e+ sat we1 e + satsat sat we.e.( ) + e1 e + w ; n n(1 n).w wnw w1 wnw+ n1 n w ; e ew we(1 e).w we 1 ww 1 e+ + e1 e + (Jumikis, A. R., Soil Mechanics. 1962, pp. 90-91) 14 Tabel 2.4Useful for rapid calculation of phaserelationships Property Saturated sample (ms, mw,Gs are known) Unsaturated sample (ms, mw,Gs, Vt are known) Supplementary formulas relating measured and computed factors Volume components Vs volume of solids swmGs. Vt ( Va + Vw)Vt.(1 n) tV1 e + vVe Vw volume of water wwm Vv VaSr.Vv tSr.V .e1 e +Sr.Vs.e Va volume of air 0Vt ( Vs + Vw)Vv Vw(1 Sr).Vv t(1 Sr).V .e1 e+(1 Sr).Vs.e Vv volume of voids wwm stwmVGs. Vt Vs Vs.n1 n tV .e1 e +Vs.e Vt total volume of sample Vs + Vw measured (Va + Vw + Vs) Va + Vw + Vs sV1 n Vs.(1 + e) vV .(1 e)e+ nporosity vtVV stV1Vst wm1Gs.V . e1 e + evoid ratio vsVV tsV1Vt wsGs.V .1m wsm .Gsm .Sr n Gsw1 n Sr mass for spesific sample ms mass of solids measured tm1 w +Gs.Vt.w.(1 n) wm .Gse.SrVs.Gs.w mw mass of water measuredw.msSr.w.Vv we.m .SrGsVt.d.w mt total mass of sample ms + mwms.(1 + w) mass for sample of unit volume (density) ddry density ss wmV V + sa s wmV V V + + ttmV .(1 w) + wGs.1 e + wGs.w.Gs1Sr+ 1 w + wet density s ws wm mV V++ s wtm mV+ ttmV w(Gs Sr.e).1 e++ w(1 w).w 1Sr Gs++ d.(1 + w) sat saturated density s ws wm mV V++ s v wtm V .V+ swtm eV 1 e| |+ |+\ .w(Gs e).1 e++ w(1 w).1wGs++ b buoyant (submerged) density sat wswtm eV 1 e| | |+\ .wGs e11 e+ | | |+\ .w11Gs1wGs| | | | |+ |\ . 15 Contoh soal : 1.Suatutanahbasah(asli) mempunyaivolume(Vt)=0,84 m,berat(Wt)=12kN,apabilakadarair(w)=12 %dan berat jenis (Gs) = 2,72, berapakah nilai : [w = 9,81 kN/m] a).berat volume basah (t)d).porositas (n) b).berat volume kering (d)e).derajat kejenuhan (Sr = %) c).angka pori (e)f). volume air (Vw) solusi : a). tttW 1214,29kN/ mV 0,84 = = = d). e 1,09n 0,521 e 1 1,09= = =+ + b). td14,2912,76kN/ m1 w 1 0,12 = = =+ +e). w.Gs 0,12.2,72Sr 0,2994 29,94%e 1,09= = = =c). wdGs. 2,72.9,81e 1 1 1,0912,76= = =f). twSr .V .e 0,2994.0,84.1,09V 0,13m1 e 1 1,09= = =+ + 2.Suatu tanah jenuh air mempunyai berat jenis (Gs) = 2,67, berat tanah basah (Wt) = 150,63 gram, berat tanah kering (Ws) = 131,58 gram, berapakah nilai : [w = 1 gr/cm] a).kadar air (w) b).berat volume kering (d) c).berat volume jenuh air (sat) solusi : a). t s ws sW W W 150,63 131,58w 0,1448 14,48%W W 131,58 = = = = = b). d wGs 2,671 1,93gr / cm1 w.Gs 1 0,1448.2,67 = = =+ + c). sat w1 w 1 0,1448Gs. 2,67.1 2,20gr / cm1 w.Gs 1 0,1448.2,67+ + = = =+ +

3.Suatu tanah jenuh air mempunyai derajat kejenuhan (Sr) = 100 %, berat volume tanah (t) = 17,72 kN/m, kadar air (w) = 42 %, berapakah nilai : [w = 9,81 kN/m] a).porositas (n) b).berat jenis tanah (Gs) solusi : kondisi jenuh air : Vt = 1 m, Vv = Vw wsWw 0,42 Ww 0,42.WsW= = =t w s st s s s dt tW W W W0,42.W W 17,72 kN W 17,72/ 1,42 12,48 kN 12,48kN/ mV 1 V+ = = = + = = = = =a). dw12,48n w 0,42 0,5349,81= = =

b). dw12,48Gs 2,731(1 n). (1 0,534).9,81= = =

16 4.Suatutanahjenuhairmempunyaiberatjenistanah(Gs)=2,67,Beratcawan+tanahbasah(W1)=150,63gram, Berat cawan + tanah kering (W2) = 131,58 gram, sedangkan berat cawan (W3) = 26,48 gram, berapakah nilai :a).kadar air (w) b).berat volume kering (d)[w = 1 gr/cm] c).berat volume jenuh air (sat) solusi : Ww = W1 W2 = 150,63 131,58= 19,05 gram Ws = W2 W3 = 131,58 26,48 = 105,10 gram a). wsW 19,05w 100% 100% 18,13%w 105,10= = = b). d wGs 2,671 1,799 gr / cm1 w.Gs 1 0,1813.2,67 = = =+ +

c. sat w1 w 1 0,1813Gs. 2,67.1 2,13 gr / cm1 w.Gs 1 0,1813.2,67+ + = = =+ + 5.Suatutanah asli mempunyai nilai angka pori (e) = 0,85, derajat kejenuhan (Sr) = 42% dan berat jenis (Gs) = 2,74, berapakah nilai : [w = 9,81 kN/m] a).kadar air (w) b).berat volume tanah (t) solusi : a). e.Sr 0,85.0,42w 100% 100% 13,03%Gs 2,74= = = b). t wGs Sr .e 2,74 0,42.0,859,81 16,42 kN/ m1 e 1 0,85+ + = = =+ +

6.Suatutanahaslimempunyaiberattanah(Wt)=207gram,volumetanah(Vt)=110cmsedangkanberattanah kering (Ws) = 163 gr dan berat jenis tanah (Gs) = 2,68, berapakah nilai : [w = 1,0 gr/cm] a).angka pori (e)c). berat volume tanah (t) b).derajat kejenuhan (Sr)d). berat volume tanah kering (d) solusi : a). t wsGs.V . 2,68.110.1e 1 1 0,81W 163= = = Ww = Wt Ws= 207 163 = 44 gram b). wsW .Gs 44.2,68Sr 100% 100% 89,31%W .e 163.0,81= = = c). tttW 2071,88gr / cmV 110 = = = d). sdtW 1631,48gr / cmV 110 = = = 17 2.5. Konsistensi dan Kepekaan Tanah Tanah berbutir halus yang mengandung mineral lempung, jika dicetak ulang / diremas-remas tidak menimbulkan keretakantanah.Halinidisebabkanadanyasifatmenyerapairdaripartikellempung,sehinggakadarairpadatanah berbutir halus (lempung atau lanau) dapat digunakan sebagai sifat penunjuk yang disebut konsistensi tanah.Dalam keadaan plastis, konsistensi dinyatakan dengan : -sangat lunak(very soft) sangat lunak / licin -lunak(soft) lunak -teguh(firms) agak kaku -kenyal(stiff) kaku / agak keras -keras(hard) keras sekali Selaindiujidenganbatas-batasAtterberg,konsistensitanahjugadapatditentukandenganpengujian laboratorium yang lain yaituuji kuat tekan bebas (unconfined compressive strenght), sehingga diperoleh nilai kekuatan tekantanahmaksimumyangdinotasikandenganqu.Prinsippengujianadalahdenganmemberikantekananvertikal padacontohtanahsecarakontinyudengankecepatantetapsampaitanahmengalamikeruntuhan.Metodapengujian batas-batasAtterbergselengkapnyaakandibahaspadaBABIIIsedangkanpengujian kuattekan bebasakan dibahas dalam BAB IV. 18 19 BAB III KLASIFIKASITANAH 3.1. Tujuan Instruksional Khusus a.Mahasiswa dapat mengklasifikasikan tanah dengan cara sederhana (metoda visual dan manual). b.Mahasiswa memahami tentang pengujian yang harus dilakukan untuk pengklasifikasian tanah c.Mahasiswa dapat mengunakan diagram segitiga untukklasifikasi tanah d.Mahasiswa dapat mengklasifikasikan tanah berdasarkan USCS atau ASTM. 3.2. Umum Secara umum tanah diklasifikasikan sebagai tanah berbutir halus (tanah kohesif) dan tanah berbutir kasar (non kohesif)sepertiyangtelahdiuraikanpadababsebelumnya.Istilahtersebutterlaluumumkarenapadakondisialami, tanahterdiridarisusunanpartikelyangtidakseragamsehinggasulituntukmengidentifikasitanahyanghampirsama sifat-sifatnya.Inipentingsekalikarenadenganmengetahuiklasifikasidaritanahyangdiselidikidapatdiperkirakanapakah tanah tersebut cocok sebagai bahan/pendukung bangunan atau tidak. Ada dua cara yang dapat dilakukan untuk pengklasifikasian tanah yaitu dengan cara sederhana (metoda visual atau manual) atau dengan pengujian di laboratorium maupun pengujian lapangan. 3.3. Cara Sederhana Carasederhanabanyakdilakukandilapangandenganpengamatanlangsungataupengujian-pengujian sederhanauntukmemperolehgambaransecaraumumdaritanahyangdiselidiki.Pengujianlapangansecara sederhanan ini dapat dilakukan dengan metode visual atau metode manual dengan alat-alat sederhana. a.Metode visual Padametodeinidilakukanpengamatansecaralangsungpadajenistanahyangdiselidikiberdasarkanukuran butiranyangterkandunguntuktanahyangberbutirkasardanberdasarkanwarnasertabauuntuktanahyang berbutir halus. 1). Untuk tanah yang berbutir kasar (dengan analisa ukuran butir) -Kerikil dengan ukuran butiran berkisar 20 63 mm -Kerikil halus dengan ukuran butiran berkisar 3 6,3 mm -Pasir ukuran butiran berkisar 0,2 2 mm 2). Untuk tanah berbutir halus-Lempung, warna kehitaman, mengkilap (memantulkan cahaya) -Lanau, warna keabu-abuan, buram (tidak memantulkan cahaya). -Gambut,tanahhumus/peatatautanahorganiklainnyamempunyaisifatmudahpecahbilakeringdan berbau. b.Metode manual Metode inidengan menggunakanalat-alat sederhanayang bisadipakaiuntukmengklasifikasikantanahsecara umum di lapangan seperti : 1). Denganayakansederhanadilakukanpenyaringancontohtanahyangkeringdenganbeberapaukuran ayakan,sehinggadiperolehprosentaseukuranbutiranyangterkandung.Klasifikasitanahberdasarkan analisa ukuran butiran dapat dilihat pada tabel di bawah ini.20 Tabel 3.1Klasifikasi Tanah Secara Manual Alat yang dipakaiNama/istilah klasifikasi Ukuran butiran (mm) Observasi(pengamatan langsung) Jenis tanah Dengan saringan / ayakan Kerakal> 20 63< telur ayam ,> biji kenari Tanah tidak kohesif (berbutir kasar) Kerikil kasar> 6,3 20< biji kenari,> biji jagung Kerikil halus> 2 - 6,3< biji jagung ,> kacang hijau Pasir kasar> 0,6 2< kcg hijau, > butir ampelas Pasir sedang> 0,2 0,6< butir ampelas atau gula pasir Pasir halus> 0,06 - 0,2Ukuran terkecil yang masih terlihat oleh mata Lumpur kasar> 0,2 0,06Bila hanya satu butiranTanah kohesif (berbutir halus) Lumpur sedang> 0,006 - 0,02Terlihat oleh mata Lumpur halus>0,002 - 0,006Seperti tepung beras Partikel-partikel halus dari lumpur s0,002Seperti tepung tapioka Partikrel-partikel organik Kadang-kadang berserat /dedaunan yang lepuk Tanah organik 2). Percobaankekuatankeringberhubungandengansifatplastisdaritanahdandilakukanpadatanahdalam keadaan kering dengan hasil analisa sebagai berikut :-Jenis tanah pasir, tidak ada kekuatan kering, contoh tanah dapat pecah dengan sendirinya bila disentuh dengan jari tangan -Tanah lanau kekuatan keringnya kecil, contoh tanah mudah ditekan/dihancurkan dengan sedikit tekanan jari -Tanah lempung kepasiran (sandy clay mixture) mempunyai kekuatan kering sedang, yaitu apabila contoh tanah tidak akan pacah/lepas sebelum mendapat tekanan djari secukupnya -Tanahlempung(clay),mempunyaikekuatankeringyangbesar,contohtanahsulitdihancurkandengan tekanan jari yang kuat.3). Percobaan remas berkaitan dengan sifat dari plasitis tanah dengan cara pengujian menggulung contoh tanah diataskacasampaidiperolehdiametersebesar3mm,kemudiantanahtersebutdiremas-remas,lalu digulung lagi seperti semula. Pekerjaan di atas dilakukan beberapa kali sampai tanah menjadi pecah-pecah. Dengan percobaan tersebut akan diperoleh hasil sebagai berikut :-Tanahdenganplastisitasringan(lightplasticity),jikatanahsulitdigulungataudilengketkanlagi,jenis tanah ini biasanya pasir -Plastisitassedang(mediumplasticity),bilacontohtanahsetelahdiremassulituntukdigulunglagi, biasanya ini termasuk jenis tanah lanau -Plastisitastinggi(highplasticity),apabilacontohtanahtersebutmudahdigulungdandiremassampai beberapa kali percobaan, biasanya termasuk jenis tanah liat/tanah lempung. 4). Percobaan gesek (friction test) bertujuan untuk memperkirakan kandungan pasir, lanau dan lempung dengan cara mengambil contoh tanah secukupnya, kemudian gilas atau gesek-gesekan pada telapak tangan, dan jika perlu dilakukan di dalam air, hasil percobaan sbb : -Bila tanah lempungakan memberikan rasa licin dan lengket pada telapak tangan. -Tanah lanau akan terasa halus seperti tepung.-Tanah pasir akan terasa kasar dan menggores pada telapak tangan. 5). Test ketajaman (cutting test) dilakukan pada contoh tanah yang telah dicetak pada suatu plat kubus/silinder, kemudian dipotong dengan pisau pemotong , dengan hasil pengujian seperti di bawah ini : 21 -Bilapermukaanyangdipotongadalahkasartidakmerata,makatanahtersebutbanyakmengandung pasir.-Bilapermukaanyangdipotongagakhalustapiberwarnakeabu-abuandantidakmemantulkancahaya, maka tanah tersebut mengandung lanau.-Bilapermukaanyangdipotongadalahhalus,mengkilapdanberwarnakehitam-hitaman,makatanah tersebut banyak mengandung lempung. 6). Test campuran organik untuk mengetahui kandungan organik di dalam tanah dapat diketahui dengan melihat warna atau bau dari jenis tanah yang diselidiki. 7). Test plastisitas dilakukan dengan memasukkan tanah kedalam dalam timba yang berisi air secukupnya, lalu diaduksampaimerata,bilapartiel-partikelbutirantanahsepertilarutdenganair(lamamengendap)adalah jenistanahlempungataulanau,tetapibilapartikel-partikeltanahmemisahdanmengendapdidasartimba, maka tanah termasuk jenis pasir atau kerikil. 3.4. Klasifikasi Tanah Dengan Pengujian Di Laboratorium Untuk memperoleh hasil pengklasifikasian tanah yang lebih teliti dapat dilakukan dengan pengujian di laboratorium yang meliputi :a.Distribusi ukuran butir (Grain Size Analysis) yang dilakukan dengan analisa ayakan dan analisa hidrometer b.Pengujian sifat plastis tanah dengan pengujian batas-batas Atterberg c.Pengujian campuran bahan-bahan organik dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Dinegarakitabelumadastandaruntukklasifikasitanahyangbaku,sehinggauntukklasifikasitanahdiambil standar yang sudah dikenal dinegara-negara maju, antara lain : U S D A= United state Departement of Agriculture F A A = Federal Aviation AdministrationM I T= Massachusett Institute of Technology A S T M= American Society for Testing MaterialU S C S= Unified Soil Classification System AASHTO= American Association of State Highway and Transportation. Dua sistem pengujian yang terkahir ini (USCS dan AASHTO) banyak dipakai di negara-negara maju. a.Analisa Ukuran Butiran (Grain Size Analysis) Pada dasarnya partikel pembentuk struktur tanah mempunyai ukuran dan bentuk yang beraneka ragam, baik padatanahkohesifmaupunpadatanahnonkohesif.Sifattanahbanyakditentukanolehukuranbutirandan distribusinya,sehinggadalamMekanikaTanah,analisaukuranbutirbanyakdipakaisebagaiacuan.Selainitu, analisa ukuran butir ini dapat pula dipakaiuntuk : 1). Memperoleh informasi gradasi tanah 2). Kandungan butiran halus dan bahan organik 3). Mengetahui permeabilitas tanah 4). Untuk perkiraan tinggi air kapiler 5). Perencanaan filter pencegahan terhanyutnya butiran halus. Pengujian analisa butiran ini dilakukan dengan dua cara yaitu :1). analisa ayakan (sieve analysis - untuk kandungan tanah yang berbutir kasar diameter > 0,075 mm )2). analisa hidrometer (hydrometer analysis - untuk kandungan tanah yang butiran halus diameter < 0,075 mm). 22 1). Analisa ayakan (sieve analysis) Pada analisa ayakan, masing-masing sistem mempunyai standar ukuran lubang ayakan yang berbeda. Sebagai contoh, ASTM dan USCS mempunyai kode tersendiri untuk masing-masing bukaan, demikian pula untuk batasan klasifikasi tanahnya. Tabel 3.2Ukuran Ayakan Berbagai Standar Ukuran lubang ayakan/bukaan (mm) Kode/nomor saringanStandar InggrisPerancisJerman/DIN USCSASTMNo Ukuran Lobang No Ukuran lobang No Ukuran lobang 9,51# 3/89510 ------ 4,76# 44760 ------ 2,00# 102000 82,057342,00-2,0 0,841# 20841 180,853---- 0,595# 30595 250,599290,6306300,630 0,421# 40420 360,422270,4004000,400 0,297# 50297 520,295---- 0,210# 70210 720,211240,2002000,200 0,149# 100149 1000,152---- 0,074# 20074 2000,076---- 0,063# 23063 ------ 0,053# 27053 2400,066190,063630,063 0,044# 32544 3000,053180,053500,050 0,037# 40037 --170,040450,045 -------400,040 Tabel 3.3Batasan Ukuran Butiran Menurut Berbagai Standar Nama Golongan Ukuran Butiran (mm) KerikilPasirLanauLempung Massachusetts Institute of Technology (MIT)>22 0,060,06 0,002< 0,002 U.S. Departement of Agriculture (USDA)>22 0,050,05 0,002< 0,002 American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) 76,2 22 0,0750,075 0,002< 0,002 Unified Soil Classification System (U.S.C.S) dan American Society for Testing Material (ASTM) 76,2 4,754,75 0,075 halus (lanau dan lempung) < 0,075 Prosedur pengujian dengan ayakan/saringan secara garis besar adalah sebagai berikut : 1.Menyiapkan sample (contoh tanah) diusahakan dalam kondisi kering 2.Pisahkan contoh tanah dengan bahan-bahan lain (kotoran) dan timbang 3.SusunanayakansepertipadaGambar3.1denganukuranlobangpalingbesardiatasdanpalingbawah sendiri adalah pan 4.Lakukan pengayakan sesuai dengan prosedur yang berlaku 5.Selesai pengayakan timbang masing-masing tanah yang tersisa/tertahan pada masing-masing ayakan 6.Hitung prosentase yang lolos atau tertahan dari berat total pada masing-masing ayakan. 23 Gambar3.1.Mesin pengayak dan ayakan Berikut sebuah contoh tanah kering dengan massa450 gram : Tabel 3.4 Analisis Ayakan (massa contoh tanah kering = 450 gram) No. saringan Diameter saringan Massa tanah yang tertahan tiap ayakan Prosentase tanah yang tertahan pada tiap ayakan Prosentase yang lolos saringan *) (mm)(gram)(%)(%) (1)(2)(3)(4) = (3) 450 x 100 %(5) 102,00000100,0 161,1809,902,2097,80 300,60024,665,4892,32 400,42517,603,9188,41 600,25023,905,3183,10 1000,15035,107,8075,30 2000,07559,8513,3062,00 pan-278,9962,000 Keterangan : -Kolom (4) = (3)/(massa tanah total) x 100 -*) Harga ini juga disebut sebagai prosentase (%) butiran yang lolos ayakan (percent finer). 24 2). Analisa hidrometer (hydrometer analysis) Untuktanahyangberbutirhalus(butiranyanglolosayakanno.200)analisaukuranbutirannyamenggunakan alat yang disebut hidrometer. Analisa hidrometer didasarkan pada prinsipsedimentasi (pengendapan) butir-butir tanahdalamair.Bilasuatucontohtanahdilarutkandalamair,partikel-partikeltanahakanmengendapdengan kecepatan yang berbeda-beda tergantung pada bentuk, ukuran dan beratnya. Cara pengujiannya akan dijelaskan secara detail pada praktikum Mekanika Tanah di laboratorium. Gambar 3.2.Peralatan yang Digunakan dalam Pengujian Hidrometer Darihasipengujiananalisaayakdananalisahidrometertersebut,kemudiantanahdapatdikelompok-kan/di klasifikasikan dengan berbagai cara atau metode. b.Pengujian Batas-batas Atterberg (Atterberg Limits) Untuk tanah berbutir halus, selain diuji ukuran butiran dengan analisa hidrometer, maka harus juga dianalisa sifatplastisdankandunganorganisnya.Metodauntukmenentukansifat-sifatplastisataukonsistensitanahpada kadarairyang bervariasi,padaawaltahun 1900dikembangkanolehseorangilmuwanSwediabernamaAtterberg. Atas dasar air yang dikandung tanah, kondisi tanah dapat dipisahkan kedalam empat fase yaitu padat, semi padat, plastis dan cair seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Gambar 3.3. Empat fase tanah berbutir halus Jika kadarairdari suatususpensitanahberbutirhalus berangsur-angsurdikurangi, makacampurantersebutakan mengalami pergantian keadaan dari cair menjadi semi plastis, plastis dan akhirnya menjadi padat. Kadar air (dalam persen) pada transisi keadaan-keadaan tanah seperti gambar di atas disebut batas cair (liquid limit antara cair dan plastis),batasplastis(plasticlimitantaraplastisdansemipadat)danbatassusut(shrinkagelimitantarasemi padat dan padat). Batas-batas tersebut yang akhirnya dikenal dengan batas-batas Atterberg (Atterberg Limts).Alat Hidrometer ASTM 152H PadatSemi padatPlastisCair Batas SusutBatas PlastisBatas Cair Kadar air bertambah Indeks plastisitas 25 Berdasarkan pengujian pada berbagai jenis tanah berbutir halus diperoleh kesimpulan bahwa kadar air yang bersesuaianpadatransisikeadaantanahmenunjukannilaiyangberbeda,sehingganilaitersebutdapatdipakai sebagai sifat penunjuk untuk klasifikasi tanah berbutir halus (lempung atau lanau). Menurut Atterberg nilai batas cair (LL = liquid limit), batas plastis (PL = plastic limit) dan indeks plastisitas (IP = plasticity index = LL PL) berdasarkan jenis dan kondisi tanah digambar-kan seperti pada tabel berikut. Tabel 3.5.Kondisi Tanah Berdasarkan Batas-batas Atterberg Batas-batas Atterberg Daerah IPKondisi/keadaanJenis tanah LLPLIP 0,200,2000Tidak plastis/kakuPasir 0,250,200,050,02-0,10Sedikit plastisLanau 0,400,250,150,10-0,25Plastis baikTanah liat 0,800,300,500,25-0,75Plastis tinggiLempung gemuk 2,501,501,0-Plastis sebagianTanah organis 1). Cara Menentukan Batas Cair PengujianBatasCair menggunakanalatCasagrande yang terdiridarisebuahmangkokkuningan yang dapat diangkatdandijatuhkanpadaplatdasardenganmenggunakansebuahpengungkiteksentris,sepertipada Gambar 3.4. Adapun prosedur percobaan batas cait adalah sebagai berikut :a). Ambilcontohtanahlewatayakan0,425mmkemudianditambahairsecukupnya,adukdenganspatula hingga rata (pasta tanah). b). Siapkan alat Cassagrande. c).Ambil pasta tanah dan letakkan pada cawan dengan ketebalan 1 cm. d). Buatlah alur dengan membagi dua bagian benda uji dalam mengkok dengan alat pembuat alur (Grooving tool). Pada waktu membuat alur grooving tool tegal lurus dasar mangkok. e). PutarengkolCassagrandedanhitungjumlahketukanyangterjadipadasaatalurbersinggungan sepanjang 1 cm serta cari kadar airnya. f).Lakukanlangkahtersebutdiatasminimaltigakalihinggamendapatkanjumlahketukanantara10x sampai dengan 50 x. g). Gambarkan grafik semi logaritma antara kadar air dan jumlahketukan, (Gambar 2.5) kemudian cari nilai kadar untuk jumlah ketukan 25x. h). Nilai kadar air tersebut yang dinamakan Batas Cair (Liquid Limit). 26 Gambar 3.4.Alat Pengujian Batas Cair Gambar 3.5.Hasil Pengujian Batas Cair 43.0045.0047.0049.0051.0010 100Jumlah KetukanKadar Air (w)25LL11 mm 8 mm 2 mm Casagrande Sebelum diuji Setelah diuji 27 2). Cara Menentukan Batas Plastis Pengujian Batas Plastis dilakukan secara manual, dengan langkah-langkah sebagai berikut : a). Contoh tanah lewat ayakan 0,425 mm (no. 40) ditambah air secukupnya. b). Letakkan contoh di atas plat kaca dan digeleng dengan telapak tangan sampai mempunyai diameter 3 mm dan retak-retak pada pada diameter tersebut, maka kadar inilah yang disebut Batas Plastis. Gambar 3.6. Pengujian Batas Plastis 3). Cara Menentukan Batas Susut Batassusutdilakukandenganmenggunakantabungbelahataumangkokporselin(bagiandalamdilapisi vaselin atau petrolium jelly) yang standar (ASTM D-427), diisi dengan tanah berbutir halus jenuh sampai penuh, kemudian dioven. Gambar 3.7. Peralatan Pengujian Batas Susut Setelahdiovendihitungvolumedanberattanahpadakondisibasahataukering.Nilaibatassusut(SL= Shrinkage Limit) dapat dicari dengan rumusan seperti di bawah ini : ( ) ( | | = |(\ . 1 2 w1 22 2V V .m mSL .100 .100m m Dimana : m1=berat tanah basahV1= volume tanah basah m2= berat tanah keringV2= volume tanah kering w= kerapatan air28 Selainitudapatpuladitentukannilaiindekskonsistensi(Ic)gunamenentukankondisitanahhalusyang dimaksud. Rumus yang digunakan untuk mencari nilai Ic adalah sebagai berikut :L NL P PL PW WIc dimana : W- W= IW W| | = |\ . Sehingga :L NN P PPLL NNPPW WIc untuk : W= WI 1,0IW= WI 0W WIc untuk : I| | = | | = = |\ . |.=\ Dimana :WL=Kadar air pada batas cair (liquid limit) WN=Kadar air normal WP= Kadar air pada batas plastis (plastic limit) Ip= Indeks plastis (plasticity index) Ic= Indeks Konsestensi Dengan mengetahui nilai Ic, kita dapat mengetahui batas-batas masing-masing keadaan, maupun kondisi dari jenis tanah yang kita uji seperti pada tabel di bawah ini. Tabel 3.6. Kondisi Tanah Berdasarkan Nilai Ic IcBatas-batasKondisi 0Batas cair (LL) 0,00 0,50Lunak/ sangat lembek 0,50 0,75Lembek 0,75 1,00Agak kaku (plastis) 1,0Batas plastis (PL) Indeks cair (LI = liquidity index) : merupakan kondisi kadar air tanah asli relatif pada kedudukan plastis dan cair, dengan rumusan (sumber Mekanika Tanah I : Hary Christady H): PIPL WnPL LLPL WnLI==Dimana :Wn=Kadar air asli (normal) Aktivasi(A=activity)merupakankemiringandarigarisyangmenyatakanhubunganantaraPIdanpersen butiran lolos ayakan 2 (0,002 mm) dengan kata lain : lempung berukuran fraksi berat %PIA =Ketebalanairmengelilingibutirantanahlempungtergantungdarimineralnya,sehinggadiharapkanplastisitas tanah lempung tergantung oleh :a). sifat mineral lempung yang ada pada butirannya, dan b). jumlah materialnya. 29 3.5. Sistem Pengklasifikasian Tanah Sistem pengklasifikasian tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda tetapi mem-punyaisifatyangserupakedalamkelompok-kelompokdansub-subkelompokberdasarkanpenggunaanya(pertanian, jalan raya atau yang lain). Sistem klasifikasi memberikan suatu bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifatumumtanahyangsangatbervariasitanpapenjelasanyangterperinci.Sebagaianbesarsistemklasifikasi tanah yang telah dikembangkan untuk tujuan rekayasa didasarkan pada sifat-sifat indeks tanahseperti distribusi ukuran butiran dan plastisitas.Walaupun saat ini terdapat berbagai jenis klasifikasi tanah, tetapi tidak ada satupun dari sistem-sistem tersebut yangbenar-benarmemberikanpenjelasanyangtegas mengenai segalakemungkinanpemakaiannya.Hal inidisebab-kankarenasifat-sifattanahyangsangatbervariasi.Didalampengklasifikasiantanah,adabeberapacarayangumum dikenal secara luas dikalangan pada ahli teknik, antara lain : a.Berdasarkan tekstur (sistem USDA) b.Berdasarkan pengujian di laboratorium dengan sistem USCS atau ASTM dan ASSHTO. a.Klasifikasi Berdasarkan Tekstur (sistem USDA) Dalam arti umum, yang dimaksud dengan tekstur tanah adalah keadaan permukaan tanah yang bersangkut-an. Tekstur tanah dipengaruhi oleh ukuran tiap-tiap butir yang ada di dalam tanah. Pada umumnya tanah merupakan campurandaributirandenganukuranberbeda.Dalamsistemklasifikasitanahberdasarkantekstur,tanahdiberi nama atas dasar komponen utamanya, misalnya lempung berpasir (sandy clay), lempung berlanau (silty clay), dan seterusnya. Beberapasistemklasifikasiberdasarkanteksturtanahtelahdikembangkansejakduluolehberbagai organisasi guna memenuhi kebutuhan mereka sendiri; beberapa dari sistem tersebut masih bisa dipakai sampai saat ini antara lain sistem klasifikasi berdasarkan tekstur tanah yang dikembangkan oleh Departemen Pertanian Amerika (USDA).SisteminididasarkanpadaukuranbatasdaributirantanahsepertiyangditerangkanolehsistemUSDA dalam Tabel 3.3., yaitu : Pasir : butiran dengan diameter 2,0 sampai dengan 0,05 mm. Lanau : butiran dengan diameter 0,05 sampai dengan 0,002 mm. Lempung : butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,002 mm. Sedangkan dalam sistem pengklasifikasiannya USDA menggunakan sebuah diagram segitiga (triangle chart) seperti pada gambar 3.8 yang terbagi menjadi 12 bagian/jenis tanah. Gambar 3.8. Klasifikasi tanah berdasarkan tekstur tanah (USDA) 30 PemakaianbagandalamGambar3.8.inidapatditerangkansecarajelasdenganmenggunakansebuah contoh. Apabila distribusi ukuran butir tanah A adalah 30% pasir, 40% lanau, 30% butiran dengan ukuran lempung (< 0,002mm),klasifikasiteksturtanahyangbersangkutandapatditentukandengancarasepertiyangditunjukkan dengananakpanahpadagambartersebut.JenistanahAtermasukdalamdaerahlempungtanahliat(clayloam). Perhatikan bahwa bagan ini hanya didasarkan pada bagian tanah yang lolos lewat ayakan No. 10. Oleh karena itu, apabila tanahnya mengandung butiran C > 2 mm dalam prosentase tertentu, maka perlu diadakan korelasi.Sebagai contoh,apabilatanahBmempunyaipembagianukuranbutir:20% kerikil, 10 %pasir, 30%lanau, dan 40 % lempung, komposisi teksturnya yang dimodifikasi adalah sebagai berikut : 10 x 100Pasir 12,5 %(100 20)= =; 30 x 100Lanau 37,5 %(100 20)= = ; 40 x 100Lempung 50,5 %(100 20)= = Berdasarkan pada persentase butiran yang telah dimodifikasi tersebut, sistem klasifikasi USDA menunjukkan bahwa tanah B adalah termasuk tanah lempung.Untuktigajenistanah(pasir,lanau,danlempung)denganmudahdapatkitaklasifikasikanberdasarkan diagramsegitiga(TriangleChart).Tetapibilahasilanalisadiperolehbagianprosentaseyangmengandungbutiran kerikil, maka diperlukan koreksi untuk pengklasifikasiannya. b.Klasifikasi Tanah Berdasarkan USCS atau ASTM dan AASHTO Pada cara ini juga diperlukan beberapa pengujian laboratorium meliputi : analisa ukuran butiran, batas-batas Atterberg dan kandungan bahan organis. Adapun pengklasifikasiannya secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 3.7 dan Tabel 3.8, sedangkan korelasi antara sistem klasifikasi USCS dan AASHTO dapat diliha pada Tabel 3.9 3.10. Salah satu cara analisa ukuran butiran adalah dengan cara membuat garfik distribusi ukuran butiran hasil daripercobaanayakandanhidrometer.Grafikdistribusiukuranbutirandigambarkanpadasuatusistemsumbusemi-logaritmasepertipadaGambar3.9.Sumbuvertikalmenunjukkanprosentasekomulatiftertahansedangkanpada sumbu horisontal menunjukkan diameter ukuran butir atau nomor ayakan berdasarkan ASTM. Gambar 3.9.Jenis-jenis Lengkung Gradasi 31 Seperti digambarkan pada grafik di atas, ada tiga kemungkinan jenis gradasi yang dapat diperoleh dari hasil analisa ukuran butiran yaitu :-Tanah bergradasi baik (well graded). -Tanah bergradasi seragam (uniform graded). -Tanah bergradasi jelek (poorly graded). Caralainyangjugadapatdipakaiuntukmenentukanjenisgradasitanahberbutirkasaradalahdengan menentukan nilai koefisien keseragaman Cu (uniformly coefficient) dan koefisien gradasi Cc (coefficient of gradation)yang dirumuskan sebagai berikut :260 3010 1060D (D )Cu dan CcD D x D= =dimana : D10, D30, dan D60 : diameter ukuran butir yang bersesuaian dengan 10%, 30% dan 60% dari komulatif lolos saringan. Contoh :Dari hasil analisa ukuran butir seperti pada tabel di bawah ini, tentukan nilai Cu dan Cc . No. ayakan Ukuran lubang (mm) (sb.X) Berat tertahan (gr) % Tertahan % Komulatif TertahanLolos (sb.Y) 3/89,510 33,02,752,7597,25 44,76018,601,554,3095,70 102,00041,403,457,7592,25 300,59558,684,8912,6487,36 500,297265,8022,1534,7965,21 700,210 321,026,7561,5438,46 1000,149277,4423,2284,6615,34 2000,074128,2810,6995,354,65 0,04424,962,0897,432,57 0,00712,241,0298,451,55 0,00218,601,55 100,00 0,00 Jumlah1.200,00100,00 D10, D30, dan D60 dihitung dengan cara interpolasi sebagai berikut : (= + = ( 6060,00 65,21D 0,297 x(0,210 0,297 0,280 mm38,46 65,21

atau dengan cara lain : 6065,21 60,00D 0,297 x(0,297 0,210 0,280 mm65,21 38,46(= = (

demikian pula : 3038,46 30,00D 0,210 x(0,210 0,149 0,188 mm38,46 15,34(= = ( 1015,34 10,0D 0,149 x(0,149 0,074 0,112 mm15,34 4,65(= = ( Berdasarkan D10, D30, dan D60 dihitung nilai Cu dan Cc. 6010D 0,280Cu 2,5D 0,112= = =3060 10x x(D ) (0,188)Cc 1,13D D 0,280 0,112= = =D60 D30 D10 32 Tabel3.7Sistem Klasifikasi Tanah menurut USCS Divisi utamaSimbolNama umumKriteria klasifikasi Tanah berbutir kasar < 50% butiran lolos ayakan no. 200 kerikil 50 % fraksi kasar lolos no. 4 (C: 4,75 mm) kerikil bersih GW kerikil gradasi baik dan campuran pasir-kerikil, sedikit atau tanpa butiran halus < 5% lolos F200 60 3010 10 60D (D )Cu 4 ; Cc 1 Cc 3D D .D= > = s sGP kerikil gradasi buruk dan campuran pasir-kerikil, sedikit atau tanpa butiran halus tidak sesuai kriteria GW kerikil dengan butiran halus GM kerikil berlanau, campuran pasir-kerikil-lanau > 12 % lolos F200 batas Atterberg di bawah garis A atau PI < 4 GC kerikil berlempung, campuran pasir-kerikil-lempung batas Atterberg pada / di atas garis A atau PI > 7 GM-GCBatas atterberg 4 PI < 7 (daerah yang diarsir) GW-GM 5% F200 12% Cu & Cc sesuai GW serta PI sesuai GM GW-GCCu & Cc sesuai GW serta PI sesuai GC GP-GMCu & Cc sesuai GP serta PI sesuai GM GP-GCCu & Cc sesuai GP serta PI sesuai GC pasir > 50 % fraksi kasar lolos no. 4 (C: 4,75 mm) pasir bersih SW pasir gradasi baik, pasir berkerikil, sedikit atau tanpa butiran halus < 5% lolos F200 60 3010 10 60D (D )Cu 4 ; Cc 1 Cc 3D D .D= > = s sSP pasir gradasi buruk, pasir berkerikil, sedikit atau tanpa butiran halus tidak sesuai kriteria SW pasir dengan butiran halus SM pasir berlanau, campuran pasir-lanau > 12 % lolos F200 batas Atterberg di bawah garis A atau PI < 4 SC pasir berlempung, campuran pasir-lempung batas Atterberg pada / di atas garis A atau PI > 7 SM-SCBatas atterberg 4 PI < 7 (daerah yang diarsir) SW-SM 5% F200 12% Cu & Cc sesuai SW serta PI sesuai SM SW-SCCu & Cc sesuai SW serta PI sesuai SC SP-SMCu & Cc sesuai SP serta PI sesuai SM SP-SCCu & Cc sesuai SP serta PI sesuai SC Tanah berbutir halus > 50% butiran lolos ayakan no. 200 lanau dan lempung LL 50 % ML lanau anorganik, pasir sangat halus, serbuk batuan, pasir halus berlanau/berlempung CL lempung anorganik dengan plastisitas rendah s/d sedang, lempung berkerikil/berpasir/ber-lanau, lempung kurus (clean clays) CL-ML(daerah yang diarsir) OL lanauorganikdanlempungber-lanau dengan plastisitas rendah lanau dan lempung LL > 50 % MH lanau anorganik / pasir halus diatome / lanau diatome,lanau elastis CH lempung anorganik dengan plastisitas tinggi,lempung gemuk (fat clays) OH lempung organik dengan plastisitas sedang s/d tinggi Tanah dengan kadar organik sangat tinggi PT gambut (peat) dan tanah lain dengan kandungan organik tinggi manual untuk indentifikasi secara visual dapat dilihat dalam : ASTM Designation D-2488 Keterangan notasi :F200 = persentase butiran yang lolos ayakan No. 200 (C saringan 0,075 mm), sedangkan ayakan No. 4 (C saringan 4,75 mm) Simbol :G (Gravel/kerikil)C (Clay/lempung)W (Well graded/gradasi baik) S (Sand/pasir)O (Organik)P (Poorly graded/gradasi buruk) M (Silt/lanau)PT (Peat/gambut)L (Low plasticity/plastisitas rendah : LL < 50) H (High plasticity/plasitisitas tinggi : LL > 50) 0 103020405060708090100 10 20 30 40 50 60 70 Garis U Garis A CL Garis A : PI = 0,73.(LL 20) Batas cair (LL) Indeks plastisitas (PI) 16 7 4 Garis U : PI = 0,90.(LL 8) CL atau OLMH atau OHCH atau OHML atau OLCH CLML 33 Contoh soal :Sistem klasifikasi USCS 1. Hasil dari uji analisis distribusi butiran suatu tanah adalah sebagai berikut : Persentase butiran yang lolos ayakan no. 10 = 100 %, lolos ayakan no. 40 = 58 % dan lolos ayakan no. 200 = 58 %. Dari butiran yang lolos ayakan no. 40 diketahui : batas cair (LL) = 30 dan indeks plastisitas (PI) = 10 Solusi : - Tanah butiran lolos no. 200 (C : 0,075 mm) = 58 % [ > 50 % lolos F200] Tanah berbutir halus - Bagan plastisitas nilai LL = 30 dan PI = 10 Klasifikasi CL atau OL 2. Distribusi ukuran butiran 2 contoh tanah, seperti pada gambar di bawah ini : Data plastisitas untuk kedua jenis tanah, sebagai berikut : Jenis tanah :Tanah ATanah B LL3026 PL2220 Solusi : Tanah A : Dari kurva distribusi diketahui : - kira-kira 8 % tanah lolos saringan no. 200 (C : 0,075 mm) [ < 50 % lolos F200] Tanah berbutir kasar - harga 8 % tersebut terletak pada 5 % F200 12 % mempunyai simbol ganda - harga 100 % dari total tanah lolos saringan no. 4 (C : 4,75 mm) Tanah berpasir - nilai D10 = 0,085, D30 = 0,12 dan D60 = 0,135, sehingga : 60103010 60D 0,135Cu 1,59 4tidak terpenuhiD 0,085(D ) (0,12)Cc 1,25 1 Cc 3terpenuhiD .D 0,085.0,135= = = < = = = s s - batas cair (LL) = 30, indeks plastisitas (PI) = LL PL = 30 22 = 8> 7 di atas garis A Sehingga didapat hasil klasifikasi = SP-SC. Tanah B : Dari kurva distribusi diketahui : - kira-kira 61 % tanah lolos saringan no. 200 (C : 0,075 mm) [ > 50 % lolos F200] Tanah berbutir halus - batas cair (LL) = 26, indeks plastisitas (PI) = LL PL = 26 20 = 6: 4 PI 7 di daerah yang diarsir Sehingga didapat hasil klasifikasi = CL-ML 34 Tabel 3.8 Klasifikasi tanah sistem AASHTO Klasifikasi umum Tanah berbutir (35 % lolos saringan No. 200) Tanah lanau lempung (35 % > lolos saringan No. 200) Klasifikasi kelompok A-1 A-3 A-2 A-4A-5A-6 A-7 A-1-aA-1-bA-2-4A-2-5A-2-6A-2-7A-7-5/6* Analisis ayakan (% lolos) No. 10 #max 50 No. 40 #max 30max 50min 51 No. 200 #max 15max 25max 10max 35max 35max 35max 35min 36min 36min 36min 36 Sifat fraksi yang lolos ayakan No. 40 Batas cair (LL)max 40min 41max 40min 41max 40min 41max 40min 41 Indeks plastisitas (PI)max 6NP+max 10max 10min 11min 11max 10max 10min 11min 11 Tipe material yang dominan batu pecah, kerikil dan pasir pasir halus kerikil dan pasir yang berlanau atau berlempung tanah berlanau tanah berlempung Penilaian sebagai bahan tanah dasarbaik sekali sampai baiksedang sampai jelek Keterangan : * Untuk A-7-5, PI LL 30 dan A-7-6, PI > LL 30 + NP = non plastis # Ayakan :No. 10 (C saringan 2,0 mm) No. 40 (C saringan 0,425 mm) No. 200 (C saringan 0,075 mm) Indeks group (GI,Group Index) digunakan untuk mengevaluasi mutu (kualitas) dari suatu tanah sebagai lapisan tanah dasar (subgrade) dari jalan raya. Nilai GI dituliskan di dalamtanda kurung () dibelakang setelah nama kelompok dan subkelompok, misalnya:A-4(3),A-7-6(42)dan lain-lain.SecaraumumsemakinkecilnilaiGImakasemakinbaikpula kualitas tanah yang digunakan, begitu pula sebaliknya. Rumus GI sebagai berikut : GI = (F200 35).[0,2 + 0,005.(LL 40)] + 0,01.(F200 15).(PI 10) dimana : F200 = persentase butiran yang lolos ayakan No. 200 (C saringan 0,075 mm) dengan aturan : a. nilai GI = 0 apabila persamaan GI menghasilkan nilai negatif (), nilai nol (0) merupakan nilai batas bawah b. hasil hitungan persamaan GI dibulatkan satu desimal, contoh GI = 3,4 ~ 3,0 dan GI = 3,5 ~ 4,0 c. nilai GI tidak ada batas atas d. nilai GI = 0 untuk kelompok : A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 dan A-3 e. nilai GI = 0,001.(F 15).(PI 10) untuk kelompok A-2-6 dan A-2-70 103020405060708090100 10 20 30 40 50 60 70 A-2-6 A-6 A-2-4 A-4 A-2-5 A-5 A-2-7 A-7-5 A-7-6 Batas cair (LL) Indeks plastisitas (PI) 35 Contoh soal :Sistem klasifikasi AASHTO 1. Hasil dari uji analisis distribusi butiran suatu tanah adalah sebagai berikut : Persentase butiran yang lolos ayakan no. 10 = 100 %, lolos ayakan no. 40 = 58 % dan lolos ayakan no. 200 = 58 %. Dari butiran yang lolos ayakan no. 40 diketahui : batas cair (LL) = 30 dan indeks plastisitas (PI) = 10 Solusi : - Tanah butiran lolos no. 200 (C : 0,075 mm) = 58 % [ > 50 % lolos F200] Klasifikasi tanah lanau lempung - Nilai plastisitas nilai LL = 30 dan PI = 10 Klasifikasi A-4 (tanah berlanau)- NilaiGI= (F200 35).[0,2 + 0,005.(LL 40)] + 0,01.(F200 15).(PI 10) = (58 35).[0,2 + 0,005.(30 40)] + 0,01.(58 15).(10 10) = 3,45 ~ 3 Sehingga didapat hasil klasifikasi = A-4(3). 2. Hasil dari uji analisis distribusi butiran suatu tanah adalah sebagai berikut : 95 % dari berat suatu tanah lolos saringan no. 200 dan batas cair (LL) = 60 dan indeks plastisitas (PI) = 40 Solusi : - Tanah butiran lolos no. 200 (C : 0,075 mm) = 95 % [ > 50 % lolos F200] Klasifikasi tanah lanau lempung - Nilai plastisitas nilai LL = 60 dan PI = 40 Klasifikasi A-7 (tanah berlempung)- Penentuan tipe A-7 : Nilai : PI > LL 30~40 > 60 30 Klasifikasi A-7-6- NilaiGI= (F200 35).[0,2 + 0,005.(LL 40)] + 0,01.(F200 15).(PI 10) = (95 35).[0,2 + 0,005.(60 40)] + 0,01.(95 15).(40 10) = 42 Sehingga didapat hasil klasifikasi = A-7-6 (42). 3. Analisis butiran dari suatu tanah anorganik ditunjukkan tabel sebagai berikut : Ukuran saringan (mm) No. saringan % lolosData plastisitas 2,00010100Batas cair (LL) = 54 % 0,07520075Indeks plastisitas (PI) = 23 % 0,05065 0,00533 0,00218 Solusi : - Tanah butiran lolos no. 200 (C : 0,075 mm) = 75 % [ > 50 % lolos F200] Klasifikasi tanah lanau lempung - Nilai plastisitas nilai LL = 54 dan PI = 23 Klasifikasi A-7 (tanah berlempung)- Penentuan tipe A-7 : Nilai : PI LL 30~23 54 30 Klasifikasi A-7-5- NilaiGI= (F200 35).[0,2 + 0,005.(LL 40)] + 0,01.(F200 15).(PI 10) = (75 35).[0,2 + 0,005.(54 40)] + 0,01.(75 15).(23 10) = 18,6 ~ 19 Sehingga didapat hasil klasifikasi = A-7-5 (19). 36 Tabel 3.9 Perbandingan sistem USCS dengan sistem AASHTO USCS AASHTO kemungkinan besarmungkinkemungkinan kecil GWA-1-aA-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7 GPA-1-aA-1-bA-3, A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7 GMA-1-b, A-2-4, A-2-5, A-2-7A-2-6 A-4, A-5, A-6, A-7-5, A-7-6, A-1-a GCA-2-6, A-2-7A-2-4, A-6A-4, A-7-6, A-7-5 SWA-1-bA-1-aA-3, A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7 SPA-3, A-1-bA-1-aA-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7 SMA-1-b, A-2-4, A-2-5, A-2-7A-2-6, A-4, A-5A-6, A-7-5, A-7-6, A-1-a SCA-2-6, A-2-7 A-2-4,A-6,A-4,A-7-6 A-7-5 MLA-4, A-5A-6, A-7-5 CLA-6, A-7-6A-4 OLA-4, A-5A-6, A-7-5, A-7-6 MHA-7-5, A-5A-7-6 CHA-7-6A-7-5 OHA-7-5, A-5A-7-6 PT Tabel 3.10 Perbandingan sistem AASHTO dengan sistem USCS AASHTO USCS kemungkinan besar mungkinkemungkinan kecil A-1-aGW, GPSW, SPGM, SM A-1-bSW, SP, GM, SMGP A-3SPSW, GP A-2-4GM, SMGC, SCGW, GP, SW, SP A-2-5GM, SMGW, GP, SW, SP A-2-6GC, SCGM, SMGW, GP, SW, SP A-2-7GM, GC, SM, SCGW, GP, SW, SP A-4ML, OL CL,SM, SC GM, GC A-5OH, MH, ML, OLSM, GM A-6CL ML,OL, SC GC, GM, SM A-7-5OH, MH ML, OL, CH GM, SM, GC, SC A-7-6CH, CL ML, OL, SC OH, MH, GC, GM, SM 37 BAB IV KEKUATAN DAN DEFORMASI TANAH 4.1. Tujuan Instruksional Khusus a.Mahasiswadapatmemahamikekuatangeserdandeformasitanahakibatadanyabebanyangbekerjapada suatu masa tanah. b.Mahasiswa dapat menguasai prosedur percobaan kekuatan geser tanah. c.Mahasiswa dapat menentukan parameter geser tanah berdasarkan hasil pengujian laboratorium. 4.2. Kekuatan Geser (Shear- Strength) Dalamperhitunganbangunanyangberhubunganlangsungdengantanahsepertifondasigedung,jalanraya, bendungandanlain-lain,nilaikekuatangesertanahmempunyaiartiyangcukuppenting,karenadapatdipergunakan untukmenghitung daya dukung tanah, tekanan tanah lateral, kestabilan lereng dan sebagainya. Pembebananyangmelebihidayadukungtanahpadasuatukonstruksidapatmengakibatkanmakakeruntuhan geser(ShearFailure)dalamtanahdikarenakanterjadinyagerakrelatifantarabutiran(bukankarenahancurnyabutir tanah).Olehkarenaitudalamperencanaanstrukturbangunanbawahharusdihitungbesarnyakekuatangesertanah yang tergantung pada nilai kohesi dan sudut geser dalam. HubunganantarakohesidengansudutgeserdalamditurunkansuaturumusolehColoumbdanMohrsebagai berikut : t = c + otan | Dimana : t = Kekuatan geser c = Kohesi pada tegangan total o = Tegangan total | = Sudut geser dalam Mempelajarikekuatangesertanahtidakterlepasdaritegangan-teganganyangbekerjapadatanahbaikyang diakibatkanoleh pembebanantanahdiatasnya(overburdenpressure)atauakibatbebanyangberasaldari konstruksi pondasi. Secara umum tegangan yang bekerja pada suatu masa tanah dibedakan menjadi tiga yaitu : tegangan total o, tegangan efektif tanah o dan tegangan air pori. Tegangantotaladalahteganganyangterjadiakibatbeban normalsebesarN yangbekerjapadatanahdengan luasan sebesar A. N(gr / cm)Ao =Sedangkanteganganeffektifoadalahteganganyangbekerjapadabitur-butirtanahsajayangdirumuskan o=o-,dimanaadalahteganganairpori.Untuktanahyangterkonsolidasi(airtelahkeluardariruangpori) tegangan total o adalah sama dengan tegangan effektif o.Tegangan air pori (Pore Water Pressure = ) yaitu tegangan yang ditimbulkan oleh air yang terperangkap dalam pori-pori tanah, secara prinsip dapat dijelaskan dengan gambar di bawah ini.o t c t = c + otan | | Gambar 4.1 Hubungan antara kohesi dengan sudut geser dari rumus Coloumb-Mohr 38 a. Kran ditutupb. Kran dibuka Gambar 4.2. Prinsip Tegangan Air Pori Keterangan : Jika gaya luar bekerja pada tanah jenuh seperti gambar 4.2a, maka arloji bacaan akan menunjukan suatu tekanan akibatteganganairpori.Setelahairporidialirkansepertigambar4.2b,makaberangsur-angsurteganganyang bekerja akan dipikul oleh butiran tanah saja (arloji bacaan menunjukan angka nol / tegangan air pori = 0). 4.3. Parameter Geser Tanah(c dan | ) Parameter geser tanah merupakan sifat penentu sehubungan dengan kekuatan tanah menahan gaya geser yang bekerja antar butiran tanah. Parameter geser berupa nilai kohesi (c) dan sudut geser-dalam (|) dapat diperoleh melalui pengujian baik di laboratorium maupun pengujian di lapangan secara langsung. Beberapa pengujian yang dilakukan di laboratorium antara lain :-Direct shear test (geser langsung) -Unconfined compression test (kuat tekan bebas) -Triaxial test (uji tiga sumbu) dengan tiga cara pengujiannya yaitu : Unconsolidated undrained (UU- Test),Unconsolidated undrained (CU- Test) danDrained test consolidated (CD- Test). Sedangkanpengujiandilapangandapatdilakukandengangeserbaling(vanetest),khususnyauntuktanah lempung lunak. Hasil penelitian perkiraan nilai c dan | untuk berbagai jenis (kohesif dan non kohesif) dapat dilihat pada tabel di bawah ini.Tabel 4.1Nilai Sudut Geser-Dalam (|) untuk Jenis Tanah non Kohesif Jenis tanah| dalam derajat Pasir halus 30 Pasir agak padat/padat30,5 Kerikil35 Pasir kerikil tidak seragam37,5 Berangkal (pecahan batu/krakal)40 NN 39 Tabel4.2Nilai c dan | untuk Tanah Kohesif Jenis tanah|c (MP/m) Lempung agak padat Lempung kaku Lempung lunakLempung berpasir Lempung padat Lempung lunak Lemp/lanau organikGambut 15 15 15 22,5 22,5 22,5 10 15 2,5 1,0 0 0,5 0,2 0 0 0 Dalam prakteknya, dengan alasan keamanan, kesalahan yang mungkin timbul akibat ketidak-telitian pelaksanaan test,makaparametergeserdiambillebihkecildarinilaipengujianyangdihasilkan.Dibawahinibeberaparumuspen-dekatan dari nilai-nilai parameter geser dengan angka keamanan untuk masing-masing besaran : cc tgCc dan tg 1,3 1,1|= | =|= | =cc' tg 'C' c dan tg'1,3 1,1 uc ctg cuCu dan tgu1,3 1,1|= | = 4.4. Test Untuk Menentukan Kekuatan Geser Tanah. Nilai parameter kekuatan geser tanah di laboratorium dapat dilakukan dengan dua pengujian yang utama yaitu : pengujiangeserlangsungdanpengujiantriaksial.Prosedurpengujianmasing-masingakandijelaskanlebihrincipada bagian berikut.a.Test Geser Langsung (Direct Shear Test) Pengujianinimerupakanpengujianyangtertuadansederhanadenganbentukperalatansepertipada Gambar4.4.Tergantungpadajenistanahnya,ujiinidapatdilaksanakandengantegangangeserterkendali (penambahan gaya geser dibuat konstan) atau dengan tegangan terkendali (kecepatan geser yang diatur).Prinsip dasar dari pengujian ini adalah dengan pemberian beban geser/horisontal pada contoh tanah melalui cincin/kotakgesersepertipadaGambar4.3dengankecepatanyangtetapsampaitanahmengalamikeruntuhan. Sementaraitutanahjugadiberibebanvertikalyangbesarnyatetapselamapengujianberlangsung.Selamapeng-ujiandilakukanpembacaandialreganganpadaintervalyangsamadansecarabersamaandilakukanpembacaan dialbebangeserpadabacaanreganganyangbersesuaian,sehinggadapatdigambarkansuatugrafikhubungan regangan dan tegangan geser yang terjadi.Umumnyapadapengujianinidilakukanpada3contohyangidentik,denganbebannormalyangberbeda untukmelengkapisatuseripengujiangeserlangsung.Dariketigahasilpengujianakandidapatkan3pasangdata teganngannormaldantegangangeser,sehinggadapatdigambarkansuatugrafikhubungankeduanyauntuk menentukan nilai c dan |.40 Gambar 4.3. Susunan Contoh dan Kotak Geser Gambar 4.4.Alat Geser Langsung Gambar4.5. Grafik Geser Langsung Pengukur beban geser Beban normal Contoh tanah Pengukur regangan Engkol beban geser 41 b.Test kuat tekan bebas (Unconfined compression test) Selaindiujidenganbatas-batasAtterberg,konsistensitanahjugadapatditentukandenganpengujian laboratorium yang lain yaituuji kuat tekan bebas (unconfined compressive strenght), sehingga diperoleh nilai kekuatan tekantanahmaksimumyangdinotasikandenganqu.Prinsippengujianadalahdenganmemberikantekananvertikal padacontohtanahsecarakontinyudengankecepatantetapsampaitanahmengalamikeruntuhan.Metodapengujian kuat tekan bebas (alat seperti gambar 4.7) adalah sebagai berikut :a.Ambil contoh tanah dengan menggunakan tabung contoh. b.Keluarkan contoh tanah dari tabung dengan extruder dan cetak dalam bentuk silender dengan tinggi h> 2d 3d,dimana d = diameter. c.Letakkan contoh tanah pada alat penekan UCS. d.Lakukan pengujian dengan kecepatan pemberian beban sesuai dengan prosedur yang berlaku. e.Lakukan pembacaan pada dial beban pada reganngan-regangan tertentu, sampai tanah mengalami keruntuhan. f.Olah data yang diperoleh dan gambarkan grafik hubungan antara regangan dan tegangan yang terjadi. g.Tegangan maksimum yang terjadi merupakan nilai qu. h.Lakukan langkah-langkah tersebut di atas untuk contoh tanah yang dicetak ulang (remoulded) untuk mendapatkan sensifitas tanah.i.Contohtanahremouldeddiperolehdengancarameremas-remascontohtanahyangtelahdigunakandanmen-cetak kembali sesuai dengan kondisi aslinya (w dan t sama dengan yang asli). Contoh pengolahan data hasil percobaan UCS : Tinggi awal contoh :ho Diameter awal contoh:do Luas awal contoh: 21Ao . .do4= tVolume awal contoh:Vo = Ao . ho Bacaan dial regangan :l1 , l2, l3 dst Bacaan dial beban:F1, F2, F3 dst Kalibrasi regangan:k1 Kalibrasi beban:k2 Perubahan tinggi contoh :h1= l1 . k1;h2 = l2 . k1; h3 = l3 . k1 dst Regangan yang terjadi:c1= h1/ho;c2 = h2/ho; c3 = h3/ho dst Luasan contoh akibat tekanan :A1= Ao/(1-c1) ; A2= Ao/(1-c2) dst Nilai beban yang terjadi:P1= F1 . k2;P2 = F2 . k2; P3 = F3 . k2 dst Tegangan yang terjadi :o1 = P1/A1 ; o2 = P2/A2 ; o3 = P3/A3 dst Gambarkan grafik hubungan tegangan dan regangan seperti contoh di bawah ini. Gambar 4.6 Grafik hubungan tegangan dan regangan o c qumaks Reg runtuh 42 Dari pengujian seperti tersebut di atas akan diperoleh nilai konsistensi untuk tanah asli qu undisturb dan untuk tanah cetak ulang quremoulded sehingga dapat ditentukan nilai sensitivitas tanah dengan menggunakan rumus sebagai berikut :u UDStu REMqSq=Berdasarkan nilai St, tanah diklasifikasikan menjadi beberapa bagian yaitu :UntukSt < 2Tanah tidak sensitif St 2 ~ 4 Tanah sensitif sedang St 4 ~ 8 Tanah sensitif cukup/normal St 8 ~ 16 Tanah sensitif Tabel 3.3Hubungan antara Consistency of clay & qu Consistencyqu (kg/cm) Very soft Soft Medium Stiff Very stiff Hard < 0,25 0,25 0,5 0,5 1,0 1,0 2,0 2,0 4,0 > 4,0 Tabel 3.4 Klasifikasi Tanah Berdasar Nilai StSensitiveNature of Clay 1 1 2 2 4 4 8 8 16 > 16 In sensitive slays Low sensitive slays Medium sensitive slays Medium sensitive slays Extra sensitiveQuick Clay Gambar4.7Peralatan Uji Kuat Tekan Bebas Ring beban Dial regangan Contoh tanah Engkol - pembebananArloji Pengukur 43 Gambar4.8Mekanisme Keruntuhan Tanah c.Triaxial Test Peralatanyangdigunakanhampirsamadenganperalatanujikuattekanbebas(UnconfinedCompressive Strength),hanyasajapadatriaksialdilengkapidengantabunguntukpemberiantegangankeliling.Meskipun pengujianinitermasukjenispengujianyangcukuprumit,namundiakuisebagaicaraterbaikuntukmenentukan parametergesertanah.Selainitupercobaaninijugadapatdigunakanuntukmengukurteganganairporidan perubahan volume selama pengujian.Pengujian triaksial dibagi menjadi tiga jenis yaitu :a). Unconsolidatedundrainedtest,dimanasistemtekananairporiselamapercobaantertutup.Hasil-hasilnya berdasarkantegangan-tegangan total, pengujian ini memberikan parameter geser cu dan |u.b). Consolidatedundrainedtest, dimana sebelum geserancontoh tanahdibebani dahulu (beban normal) dan menunggu konsolidasi selesai.Sistemtekanan air poriterbukaselama konsolidasidansesudah konsolidasi didalamcontohtanahtidakadatekananairpori.Parametergeseryangdidapatkanberdasarkankonsep tegangan efektif yang dinotasikan dengan c dan |.c).Consolidateddrainedtest,percobaaninidilaksanakan dengan lambat.dimanasistemtekananairporitetap selama testersebut berlangsung. Parameter geser yang didapatkan berdasarkan konsep tegangan efektif yang dinotasikan dengan c dan |.Untuk melengkapi satu seri pengujian triaksial, biasanya contoh yang diuji sebanyak dua buah yang masing-masingdiujidengantegangankelilingyangberbeda.Berdasarkantegangannormalmaksimumyangterjadidapat digambarkan diagram lingkaran Mohr (Gambar 4.10) untuk mendapatkan nilai parameter geser c dan |. Percobaan ini mempunyai beberapa kelebihan antara lain : Bisa untuk berbagai jenis tanah, ketiga percobaan pengukurantegangangeserdapatdilakukan,dapatmengukurteganganporidandapatmengukurpadakondisi isotropis/non isotropis. ho Ao A1 h1 ho h1 atau 44 Gambar 4.7 Gambar4.9. Uji Triaksial Gambar 4.10Lingkaran Mohr 4.5. Perkiraan Sudut Geser Dalam Menurut Dhawan, sudut geser dalam | tergantung pada distribusi ukuran butir, tetapi hal ini masih mendapatkan hasilyangkurangakurat.OlehsebabituBrinchHansenberpendapat,selaintergantungpadaukuranbutir,besarnya sudutgeserdalamjugatergantungpada:bentukbutiran,lengkunggradasidankepadatantanah.Sehinggadalam perkiraansudutgeserdalamBronchHansenmemberikankoreksiterhadaprumus-rumusyangtelahditurunkanoleh Dhawan. Sebelum diberi beban vertikal Dengan beban vertikal 45 Rumus Dhawan : |0 = A + B + C + D Dimana : |0= sudut geser dalam, sebelum dikoreksi A= 1/7 x prosentase berat butir s 0,002 mm B = 1/5 x prosentase berat butir 0,002 0,01 mm C = 1/3 x prosentase berat butir 0,01 0,2 mm D = 1/2,5x prosentase berat butir > 0,2 mm. Gambar 4.11Distribusi Ukuran Butir Koreksi menurut Brinch Hansen : | eff = |0 + |1 + |2 + |3 (dalam derajat) Dimana : |0= Sudut geser menurut Dhawan;|2= Korelasi bentuk lengkung distribusi gradasi |1= Korelasi bentuk butir;|3= Korelasi kepadatan Bentuk butir(|1) :(|1) = + 1(butir-butir bersudut) = 0(butir-butir menengah) = - 3 (butir-butir bulat) Distribusi Gradasi (|2) :(|2) = - 3(gradasi seragam/uniform grad) = 0(gradasi menengah) = + 3(gradasi baik/well graded) Kepadatan (|3) :(|3) = - 6(lapisan lepas) = 0(lapisan sedang)= + 6(lapisan pad