PEMADATAN TANAH

Pemateri :Muhammad Firdaus, ST, MT

Pengertian

• Pemadatan adalah peristiwa bertambahnya berat volume kering oleh beban dinamis

• Pertambahan berat volume kering sebagai akibat merapatnya partikel tanah yanga diikuti dengan berkurangnya volume udara pada volume air tetap

Dasar Pemadatan

Tujuan pemadatan :

• Mempertinggi kuat geser tanah• Mengurangi sifat mudah mampat• Mengurangi permeabilitas• Mengurangi perubahan volume sebagai akibat

perubahan kadar air

Metode pengujian pemadatan :

• Uji standard proctor / modified proctor• Metode uji kerucut pasir ( sand cone)• Metode uji balon karet• Metode nuklir

Uji Laboratorium

• Proctor mendefinisikan 4 variabel pemadatan tanah, yaitu :– Usaha pemadatan– Jenis tanah – Kadar air– Angka pori atau berat isi kering

• Pengujian terbagi atas 2, yaitu :– Standar Compaction Test– Modified Compaction Test

Alat uji Proctor

Prosedur uji Standar Proctor

• Contoh tanah diambil sebanyak 15 kg, dikeringkan dan kemudian dihaluskan dengan penumbuk kayu

• Di ayak dengan saringan No.4, dibagi kedalam 6 pan• 2 buah pan ditambah air 50 dan 100 cc, 3 pan

dijemur selama 30, 60 dan 90 menit; satu pan adalah tanah asli

• Penumbukan tanah dalam tabung dengan 3 tahap, tahapannya yaitu :

• Setelah percobaan selesai, tabung+tanah ditimbang = Wm + Ws = …gram

• Analisis perhitungan :

Berat isi tanah basah/ asli :

Dengan : t = berat isi tanah basah/ asli Ws = berat tanah basah

Wm = berat tabung Vs = isi tanah basah/ asliVm = isi tabung

Sebagian tanah dalam tabung diambil untuk dihitung kadar airnya.

Vs

Ws

VsVmjikaVm

Ws

Vm

WmWmWs

t

t

t

:,

• Berat isi kering tanah dapat dihitung :

Dengan : d = berat isi tanah kering (dry density) w = kadar air

• Pemadatan proctor modifikasi hampir sama dengan standar, hanya saja tinggi jatuh palu dan jumlah lapis tanah yang berbeda

• Kurva hasil percobaan pemadatan standar :

w

dalamwdenganw

td

td

1

%,100

100

• Pada saat derajat kejenuhan tanah S = 100% (rongga udara/ kadar udara = 0), persamaan berat volume kering (d) adalah:

• Berat volume kering setelah pemadatan, pada kadar air w dengan kadar udara A, dihitung dengan persamaan :

ss

wsd wGedengan

wG

G

,1

s

wsd wG

AG

1

)1(

Hubungan berat volume kering tanah dengan tanpa rongga udara dan kadar air ditunjukkan dengan gambar :

Contoh soal• Tabel hasil uji pemadatan standar proctor :

1. Gambarkan kurva hasil percobaan2. Tentukan kadar air optimum dan berat volume kering maksimum3. Gambarkan garis – garis kadar udara 0% dan 8%, bila Gs = 2,67

No. percobaan Kadar air (%) b (kN/m3)

1 17,5 20,6

2 15,1 21

3 12,4 21,2

4 10,01 21,3

5 8,92 20,4

6 7,4 18,9

penyelesaian

Untuk d dengan kadar udara A = 8% :

dd

s

wsd wG

AG

92,0)08,01(

1

)1(

kurva hasil pemadatan

Uji Rasio Daya Dukung California (CBR)

• Digunakan secara luas untuk evaluasi daya dukung subgrade / tanah dasar

• Menjadi standar oleh korps angkatan darat amerika untuk perencanaan perkerasan (pavement) yang fleksibel

• Selain laboratorium,bisa dilaksanakan untuk pengujian lapangan

Jenis – jenis CBR1. CBR lapangan (field CBR)– Untuk perencanaan tebal perkerasan yang lapisan tanahnya

sudah tidak dipadatan lagi– Pemeriksaan dilakukan pada musim penghujan atau kondisi

terburuk– Evaluasi kepadatan yang sudah dicapai

2. CBR lapangan rendaman(U S CBR)– Memperoleh nilai CBR saat tanah mengalami

pengembangan (swell) maksimum– Pemeriksaan dilakukan dimusim kemarau– Pemeriksaan CBR dikakukan setelah pengembangan selesai

3. CBR Laboratorium

Alat CBR laboratorium

• California Bearing Ratio merupakan suatu perbandingan antara beban percobaan (test load) dengan beban standar (standard load) dan dinyatakan dalam persentase

• Dinyatakan dengan persamaan :

• Dimana : PT = beban percobaan (test load) PS = beban standar (standard load)

• CBR laboratorium dapat dibedakan atas 2 macam :1. CBR laboratorium rendaman (soaked laboratory CBR)2. CBR laboratorium tanpa rendaman (unsoaked laboratory CBR)

• Beban standar yang dipakai yaitu :

%100xP

PCBR

S

T

Penetrasi plunyer(in)

Beban standar (lb)

Penetrasi plunyer(in)

Beban standar (kg)

Beban standar (kN)

0,1 3,0 2,5 1,370 13,50

0,2 4,5 5,0 2,055 20,00

0,3 5,7 7,5 2,630 25,50

0,4 6,9 10,0 3,180 31,00

0,5 7,8 12,5 3,600 35,00

Hasil percobaan CBR

Contoh hitungan

• Dari suatu percobaan CBR di laboratorium diperoleh data – data sebagai berikut :

tentukan nilai CBR?Penetrasi (mm) Beban plunyer

(kN)0,625 0,321,250 0,781,875 1,192,500 1,513,750 1,965,000 2,266,250 2,507,500 2,64

Diplot dalam kurva berikut :

Setelah dikoreksi diperoleh hasil – hasil sebagai berikut :

• Beban pada penetrasi = 2,500 mm• Beban plunyer : PT = 1,70 kN• Beban standar : PS = 13,50 kN

• Beban pada penetrasi = 5,000 mm• Beban plunyer = PT = 2,35 kN• Beban standar : PS = 20,00 kN

CBR tanah = 12,59%

%59,12%10050,13

70,1%100 xx

P

PCBR

S

T

%75,11%10000,20

35,2 xCBR

CBR asli lapangan• Contoh tanah diambil sebanyak 2 tabung• Satu contoh langsung diuji dan yang lain direndam selama 4x24 jam• Analisis perhitungan :

Nilai CBR dihitung pada penetrasi = 0,1 dan 0,2 inci dengan persamaan :

Dengan :X = pembacaan pada kurva pada penetrasi 0,10 inciY = pembacaan pada kurva pada penetrasi 0,20 inciPs = beban standar (tabel)

%1003000

%10010,0 xX

xP

XCBR

s

%1004500

%10020,0 xY

xP

YCBR

S

Contoh perhitungan

• Dari suatu percobaan CBR asli di lapangan diperoleh data – data sebagai berikut :dari ploting pada kurva setelah dikoreksi :X = 382,50 lb dan Y = 506,25 lbTentukan nilai CBR tanah tersebut?

Nilai CBR tanah tersebut = 12,75% CBR lapangan

%75,12%1003000

50,382%100

300010,0 xxX

CBR

%25,11%1004500

25,506%100

450020,0 xxY

CBR

Beberapa cara menaksir dan menentukan nilai CBR

1. Pendekatan nilai CBR secara empirismerupakan CBR rencana rendaman berdasarkan analisis pembagian butir dan sifat plastisitas tanah dapat ditentukan dengan rumus :

CBR tanah dasar untuk perencanaan :

Dimana : Cs = CBR rendamanP2,36 = persentase tanah lolos ayakan 2,36 mmP0,425 = persentase tanah lolos ayakan 0,425 mmP0,0075 = persentase tanah lolos ayakan 0,0075 mmL = batas susut (SL) (%)I = indeks plastisitas (%)Css = nilai CBR rendaman rencanaCsmin = nilai minimum dari persamaanCsmax = nilai maksimum dari persamaan

IPPPPPPCLog

PLPPCLog

S

S

01,010)/50,020,5(/005,0004,090,1

)0004,002,0(002,0005,070,1

3425,0075,0425,0075,0425,036,2

075,0075,0425,0

)3(25,0 maxmin ssSS CCC

2. Menentukan CBR lapangan dengan alat DCP– Pemeriksaan sampai kedalaman 90 cm di bawah tanah dasar dengan

penumbuk berat 9,072 kg dijatuhkan dari ketinggian 50,80 cm yang ditahan oleh anvil (landasan). Sudut puncak = 30 atau 60

– Hasil pemeriksaan dapat dinyatakan dengan :1. Penetrabilitas skala penetrometer yang dinyatakan dalam : cm/tumbukan2. Tahanan skala penetrasi, dinyatakan dalam tubukan/cm

3. CBR segmen jalanNilai CBR segmen dapat ditentukan dengan mempergunakan cara :

a) Cara analitis (Japan Road Association)

R

CBRCBRCBRCBR rataratasegmen

)( minmax

b) Cara Grafis (Ditjen Bina Marga)Langkah – langkah pengerjaan sebagai berikut :1. Tentukan nilai CBR terendah2. Tentukan berapa banyak nilai CBR yang sama atau lebih besar dari

masing – masing nilai CBR dan kemudian disusun secara tabelaris mulai dari nilai terkecil sampai terbesar

3. Angka terbanyak diberi nilai 100%, angka yang lain merupakan persentase dari 100%

4. Buat kurva hubungan antara harga CBR dan persentase jumlah tadi5. Nilai CBR segmen adalah nilai pada keadaan 90%

Contoh soal

1. Dari hasil pemeriksaan daya dukung tanah dasar sepanjang jalan tertentu,didapatkan nilai – nilai CBR sebagai berikut :4, 2, 3, 4, 4, 6, 8 dan 4%tentukan nilai CBR segmen jalan tersebut dengan cara analisis dan grafis

2. Tentukan masing – masing tebal lapisan perkerasan suatu jalan raya flexible pavement dan gambar sktsanya jika diketahui data –datanya.

Dari nilai CBR yang diperoleh,A. Cara analitis :

CBRmin = 2% Jumlah titik : n = 8CBRmax = 8% R = 2,96

%375,48

48644324

ratarataCBR

R

CBRCBRCBRCBR rataratasegmen

)( minmax

%348,296,2

%)2%8(%375,4

segmenCBR

B. Cara grafis

Dari gambar :Nilai CBR segmen = 2,70%

Tebal lapisan konstruksi (mm)

Nilai CBR (%)

375 5

285 10

225 15

190 20

150 30

100 80

2. Data – data tambahan :

Perhitungan :

Dari hasil kurva, diperoleh hasil – hasil sbb:CBR subgrade = 9%Tebal total perkerasan di atas subgrade = 300 mmCBR subbase = 22%Tebal konstruksi di atas subbase = 175 mmCBR base = 80%Tebal konstruksi di atas base (surface) = 100 mmTebal di atas subbase = tebal base + surface

175 = tebal base + 100Tebal base = 175 – 100 = 75 mmTebal subbase = tebal total – tebal di atas subbase

= 300 – 175 = 125 mm

Penampang susunan tebal lapis perkerasan

Latihan

• Hasil pemeriksaan tanah sepanjang jalan dalam satu segmen diperoleh nilai - nilai CBR sebagai berikut :5, 6, 5, 7, 8, 6, 7, 9 dan 5%

Tentukan nilai CBR segmen jalan tersebut dengan cara analitis dan grafis.