Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

PENDAHULUAN Buku ini merupakan buku panduan untuk Mahasiswa dalam melakukan praktikum mekanika tanah. Buku panduan praktikum mekanika tanah ini dibagi menjadi 3 bagian: 

Bagian 1: Terdiri dari modul praktikum Mekanika Tanah Dasar. Praktikum Mekanika Tanah Dasar mencakup praktikum untuk mendapatkan indeks properti fisik tanah, seperti pengujian batas cair, batas plastis, dan batas susut tanah, pengujian berat jenis, ukuran butiran, pengujian CBR laboratorium, dan pengujian koefisien permeabilitas tanah.



Bagian 2: Terdiri dari modul praktikum Mekanika Tanah. Praktikum Mekanika Tanah mencakup praktikum untuk mendapatkan indeks properti mekanik tanah, seperti pengujian kuat geser tanah, parameter konsolidasi; serta pengujian lapangan seperti pengambilan sampel tanah tak terganggu dan pengujian sondir.



Bagian 3: Terdiri dari modul praktikum Investigasi Geoteknik Lanjut. Praktikum Investigasi Geoteknik Lanjut mencakup praktikum untuk mendapatkan indeks properti fisik tanah lanjutan, seperti pengujian pengembangan tanah, kerapatan tanah di lapangan, dan pengujian CBR lapangan.

Perbaruan yang dilakukan dalam buku panduan praktikum ini mencakup perubahan susunan modul praktikum menjadi: 1. Standar Acuan 2. Maksud dan Tujuan Percobaan 3. Alat-alat dan Bahan 4. Teori dan Rumus yang Digunakan 5. Prosedur Praktikum 6. Pengolahan Data

Tim Penyusun ©2015 Buku Praktikum Mekanika Tanah

i

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

DAFTAR ISI

BAGIAN 1 BAB 1 ATTERBERG LIMITS ................................................................................... 2 A. LIQUID LIMIT (BATAS CAIR) .............................................................. 2 B. PLASTIC LIMIT(BATAS PLASTIS) ....................................................... 10 C. SHRINKAGE LIMIT (BATAS SUSUT) ................................................... 14 BAB 2 SPECIFIC GRAVITY .................................................................................. 20 BAB 3 HYDROMETER.......................................................................................... 29 BAB 4 SIEVE ANALYISIS ..................................................................................... 41 BAB 5 COMPACTION .......................................................................................... 46 BAB 6 CALIFORNIA BEARING RATIO ................................................................... 56 BAB 7 PERMEABILITY......................................................................................... 64 BAGIAN 2 BAB 8 HAND BORING & SAMPLING ..................................................................... 87 BAB 9 CONE PENETRATION TEST (SONDIR) ....................................................... 93 BAB 10 TRIAXIAL UU (UNCONSOLIDATED-UNDRAINED) TEST ........................... 104 BAB 11 CONSOLIDATION TEST ........................................................................ 120 BAB 12 DIRECT SHEAR TEST ............................................................................ 137 BAB 13 UNCONFINED COMPRESSION TEST ....................................................... 145 BAGIAN 3 BAB 14 SWELLING TEST .................................................................................. 160 BAB 15 SAND CONE TEST ................................................................................ 170 BAB 16 FIELD - CALIFORNIA BEARING RATIO (FIELD - CBR) ............................. 176

Buku Praktikum Mekanika Tanah

ii

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAGIAN 1

Buku Praktikum Mekanika Tanah

1

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 1

ATTERBERG LIMITS A.

LIQUID LIMIT (BATAS CAIR)

1.1.

Standar Acuan ASTM D 4318 "Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and

Plasticity Index of Soils" AASHTO T 89 "Determining the Liquid Limit of Soils" SNI 1967:2008 "Cara uji penentuan batas cair tanah" 1.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari kadar air pada liquid limit (batas cair) dari sampel tanah. Hasil uji batas cair ini dapat diterapkan untuk menentukan konsistensi perilaku material dan sifatnya pada tanah kohesif, dimana konsistensi tanah tergantung dari nilai batas cairnya. Disamping itu, nilai batas cair ini dapat digunakan untuk menentukan nilai indeks plastisitas tanah yaitu nilai batas cair dikurangi dengan nilai batas plastis.

1.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Alat Cassagrande



Standard grooving tool



Can



Spatula



Mangkuk porselin



Oven



Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram



Botol penyemprot

Buku Praktikum Mekanika Tanah

2

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No. 40 ASTM sebanyak ± 1 kg



Air suling

a

b

c

d

Gambar 1.1 Peralatan praktikum liquid limit: a) Alat Cassagrande; b) Standard grooving

tool; c) can; d) Alat penyemprot

1.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Di dalam laboratorium, liquid limit didefinisikan sebagai kadar air dimana sampel tanah yang telah dimasukkan pada alat cassagrande, dibuat celah di tengahnya dengan standard grooving tool lalu alat cassagrande diputar dengan kecepatan 2 ketukan per-detik dan tinggi jatuh 10 mm, sehingga pada ketukan ke-25 sampel tanah yang digores dengan grooving tool merapat sepanjang 0,5 inch. Dalam batas cair kita mempelajari kadar air dalam keadaan tertentu. Dalam hal ini hanya dipelajari/diuji dalam tiga keadaan, yaitu batas cair, batas plastis, dan batas susut dari tanah, atau secara skematis diwakili pada sebuah diagram yaitu:

Buku Praktikum Mekanika Tanah

3

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Cair

Plastis BATAS CAIR

Semi Plastis

BATAS PLASTIS

Solid

BATAS SUSUT

Gambar 1.2 Diagram Atterberg Limits

Semakin ke kanan diagram di atas, kadar airnya semakin sedikit. Batas cair ini ditentukan dengan percobaan memakai alat percobaan liquid limit. Alat ini dikembangkan oleh Cassagrande dan besarnya batas cair ditentukan pada ketukan ke-25. 𝑤 −𝑤

𝑊 = 𝑤1 −𝑤2 × 100% 2

3

(1.1)

dengan :

1.5.

W

= kadar air

w1

= berat tanah basah + can

w2

= berat tanah kering + can

w3

= berat can

Prosedur Praktikum

1.5.1. Persiapan 1. Siapkan tanah lolos saringan no. 40 ASTM, dengan kondisi kering udara. 2. Pastikan kebersihan alat–alat. 3. Kalibrasi timbangan yang akan digunakan. 4. Siapkan botol penyemprot dan air suling. 5. Siapkan dan keringkan can yang diperlukan. 1.5.2. Jalannya Praktikum 1. Masukkan sampel tanah ke dalam mangkuk porselin dan kemudian campur dengan air suling dan aduk dengan spatula hingga tanah menjadi homogen.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

4

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2. Masukkan sampel tanah ke dalam mangkuk cassagrande selapis demi selapis dan diusahakan tidak ada udara di antara setiap lapisan dengan spatula. Tebal tanah yang dimasukkan kurang lebih hingga setebal 0.5 inch pada bagian tengahnya. 3. Buat celah di tengah-tengah tanah dalam mangkuk cassagrande dengan menggunakan grooving tool dalam arah tegak lurus mangkuk, dilakukan dengan hati–hati agar tidak terjadi retak pada bagian bawahnya (gambar 1.3).

Gambar 1.3 Membuat celah dengan grooving tool

4. Jalankan alat cassagrande dengan kecepatan konstan 2 putaran per-detik dan tinggi jatuh 1 cm, dilakukan hingga tanah tepat merapat sepanjang 0.5 inch.

Pada saat itu hentikan alat cassagrande dan catat jumlah

ketukan (gambar 1.4).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

5

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 1.4 Tanah yang merapat sepanjang ½ inch

5. Timbang can terlebih dahulu, lalu ambil sebagian tanah dalam mangkuk

cassagrande dan masukkan ke dalam can dan kemudian timbang berat can + tanah. Terakhir, masukkancan + tanah ke dalam oven. 6. Ulangi seluruh langkah di atas untuk lima sampel dan dengan nilai ketukan antara 10 hingga 50 ketukan, hal ini dibantu dengan cara menambahkan air suling atau menambahkan tanah. 7. Setelah kurang lebih 18 jam dalam oven, keluarkan sampel tanah dari oven dan timbang kembali. 8. Hitung kadar airnya. 1.5.3. Perbandingan dengan ASTM Pada ASTM jumlah ketukkan adalah antara 25 – 35 ketukan, sedangkan pada percobaan ini jumlah ketukan adalah antara 10 – 50 ketukkan, hingga tanah merapat sepanjang 0.5 inch.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

6

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 1.6.

Pengolahan Data

1.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 1.6.2. Perhitungan

I

II

III

IV

V

Jumlah ketukan

1…

2…

3…

4…

5…

Berat tanah basah + can

…

…

…

…

…

Berat tanah kering + can

…

…

…

…

…

Berat can

…

…

…

…

…

Berat tanah kering

…

…

…

…

…

Berat air

…

…

…

…

…

Kadar air

…%

…%

…%

…%

…%

Kadar air rata-rata

…%

Menentukan nilai Liquid Limit Cara 1 Batas cair didapat dengan menarik garis vertikal pada N = 25 sampai memotong grafik. Regresi logarithmic antara N (jumlah ketukan) dengan W (kadar air): N(x)

1…

2…

3…

4…

5…

W(y)

…%

…%

…%

…%

…%

Buku Praktikum Mekanika Tanah

7

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

82 81

W (%)

80 79 78 77

y = … Ln(x) + …

76 75 74 0

10

20

30

40

50

60

Jumlah ketukan

Gambar 1.5 Contoh grafik untuk menentukan liquid limit

Dari grafik di atas, didapat persamaan kurva: y = …Ln(x) + … maka untuk N = 25 Liquid Limit = …Ln(25) + … = … % Cara 2 Dengan rumus: 𝑁 0.121

𝐿𝐿 = 𝑊𝑛 (25)

(1.2)

keterangan:

LL

= liquid limit

Wn

= kadar air pada ketukan ke-n

N

= jumlah ketukan

LL1

=…%

LL2

=…%

LL3

=…%

LL4

=…%

LL5

=…%

Buku Praktikum Mekanika Tanah

8

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia No. Can

Jumlah ketukan

Wn (%)

LL (%)

1

1…

…%

…%

2

2…

…%

…%

3

3…

…%

…%

4

4…

…%

…%

5

5…

…%

…%

LLrata-rata =

…%

Kesalahan relatif =

LLcara1  LLcara2  100% = … % LLcara1

Menentukan harga Flow Index (FI) Untuk mendapatkan harga Flow Index (FI) ialah dengan menarik garis lurus sehingga memotong sumbu pada ketukan ke-10 dan ketukan ke-100. Kadar air untuk N = 10; W = … Ln(10) + … = … % Kadar air untuk N = 100; W = … Ln(100) + … = … % FI = WN=100 – WN=10

(1.3)

=…

Buku Praktikum Mekanika Tanah

9

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

B.

PLASTIC LIMIT(BATAS PLASTIS)

1.1.

Standar Acuan ASTM D 4318 "Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and

Plasticity Index of Soils" AASHTO T 90"Determining The Plastic Limit and Plasticity Index Of Soils" SNI 1966:2008 "Cara uji penentuan batas plastis dan indeks plastisitas tanah" 1.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari kadar air pada batas plastis (plastis limit) dari sebuah sampel tanah atau untuk menentukan batas terendah kadar air ketika tanah dalam keadaan plastis, dan angka Indeks Plastisitas suatu tanah.

1.3.

Alat-alat dan Bahan: a. Alat 

Pelat kaca



Container



Spatula



Mangkuk porselin



Oven



Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram

b. Bahan

1.4.



Sampel tanah lolos saringan No. 40 ASTM



Air suling

Teori dan Rumus yang Digunakan: Di dalam laboratorium, plastic limit didefinisikan sebagai kadar air pada batas dimana sampel tanah digulung pada pelat kaca hingga mencapai diameter kurang lebih ⅛ inch (3.2 mm) dan tanah tersebut tepat retak–retak halus. Dari percobaan ini dapat ditentukan Plastic Index (IP), dimana:

Buku Praktikum Mekanika Tanah

10

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

IP = LL – PL

(1.4)

Kadar air tanah dalam keadaan aslinya biasanya terletak antara batas plastis dan batas cair. Rumus yang digunakan sama seperti persamaan (1.1):

𝑊=

𝑤1 − 𝑤2 × 100% 𝑤2 − 𝑤3

dengan:

1.5.

W

= kadar air

w1

= berat tanah basah + container

w2

= berat tanah kering + container

w3

= berat container

Prosedur Praktikum

1.5.1. Persiapan 1. Bersihkan alat–alat yang akan digunakan. 2. Siapkan botol penyemprot dan air suling. 3. Siapkan tanah lolos saringan No.40 ASTM. 4. Timbang berat kedua container. 1.5.2. Jalannya Praktikum 1. Masukkan sampel tanah ke dalam mangkuk porselin dan kemudian campur dengan air suling dan diaduk dengan spatula hingga homogen. 2. Ambil sampel tanah tersebut sedikit lalu gulung di atas pelat kaca sampai berdiameter ⅛ inch. Bila kadar air berlebih, pada waktu sampel tanah mencapai diameter ⅛ inch tidak terjadi retak–retak, maka percobaan ini harus diulang kembali dengan menambahkan sampel tanah. Sedangkan bila kadar air kurang, sampel tanah akan retak-retak sebelum mencapai diameter ⅛ inch. Percobaan ini harus diulang kembali dengan

Buku Praktikum Mekanika Tanah

11

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia menambahkan air sehingga sampel tanah tepat retak–retak pada waktu mencapai diameter ⅛ inch (gambar 1.5)

Gambar 1.6 Proses menggulung sampel tanah

3. Masukkan sampel tanah yang mulai retak–retak halus pada diameter ⅛ inch ke dalam dua container yang sudah ditimbang beratnya. Berat

container + tanah minimum adalah 15 gram. 4. Tutup container secepatnya agar kadar air tidak berkurang karena penguapan. Kemudian timbang container yang telah berisi tanah tersebut. 5. Masukkan container dalam keadaan terbuka ke dalam oven berisi tanah yang telah ditimbang selama kurang lebih 18 jam. 6. Setelah kurang lebih 18 jam dalam oven, keluarkan lalu timbang container berisi tanah tersebut guna mencari kadar airnya. Pada saat menghitung kadar air ini jangan lupa tambahkan berat penutup container agar berat total container seperti pada saat menimbang berat tanah basah sebelumnya. 1.5.3. Perbandingan dengan ASTM 

Pada percobaan, waktu penggulungan tanah tidak ditentukan, sedangkan pada ASTM waktu penggulungan tanah maksimum adalah dua menit.



Pada percobaan, setelah tanah digulung dan terjadi retak–retak, maka tanah tersebut dibagi menjadi dua bagian sama besar dan dimasukkan ke dalam container. Sedangkan pada ASTM, tanah yang telah digulung akan

Buku Praktikum Mekanika Tanah

12

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia diremukkan kembali dan digulung kembali sampai sampel tanah tersebut sukar untuk digulung kembali. 1.6.

Pengolahan Data

1.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 1.6.2. Perhitungan : Can No.

1

2

Berat tanah basah + Can

w1 (gr)

…

…

Berat tanah kering + Can

w2 (gr)

…

…

Berat Can

w3 (gr)

…

…

Berat tanah kering

w2 – w3 (gr)

…

…

Berat air

w1 – w2 (gr)

…

…

Kadar air

W=

…%

…%

w1  w2 x100% w2  w3

Kadar airrata–rata (plastic limit)

…

Plastic Index (Rumus 1.4) IP = LL – PL IP = …

Buku Praktikum Mekanika Tanah

13

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

C.

SHRINKAGE LIMIT (BATAS SUSUT)

1.1.

Standar Acuan ASTM D 427 "Standard Test Method for Shrinkage Factors of Soils by the

Mercury Method" AASHTO T 92 "Standard Method of Test for Determining the Shrinkage

Factors of Soils" SNI 3422:2008 "Cara uji penentuan batas susut tanah" 1.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari kadar air pada batas susut dari suatu sampel tanah.

1.3.

Alat-alat dan Bahan: a. Alat 

Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram



Coated dish



Shrinkage dish

b. Bahan 

Air Raksa



Sampel tanah lolos saringan no. 40 ASTM, kering oven



Vaselin

b

c

a

Gambar 1.7 Peralatan praktikum shrinkage limit: a) Shrinkage dish; b) Coated dish; c) Air Raksa

Buku Praktikum Mekanika Tanah

14

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 1.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan:

Shrinkage limit adalah kadar air pada batas keadaan semi plastis dan beku. Di dalam laboratorium, shrinkage limit didefinisikan sebagai batas dimana tidak akan terjadi perubahan volume pada massa tanah, apabila kadar airnya dikurangi. Pada tahapan ini tanah mengering tanpa diikuti perubahan volume. Batas susut ditunjukkan dengan kadar air tanah pada tahap mengering dan tidak terdapat perubahan/pengurangan volume. Rumus yang digunakan:

𝑆𝐿 =

(𝑤𝑤 −𝑤𝑑 )−(𝑉𝑤 −𝑉𝑑 ) 𝜌𝑤 𝑤𝑑

× 100%

(1.6)

dengan :

ww

= berat tanah basah

wd

= berat tanah kering

Vw

= volume tanah basah

Vd

= volume tanah kering

ρw

= berat jenis air = 1 gram/cm3

𝑆𝑅 =

1.5.

𝑤𝑑 𝑉𝑑

× 100%

(1.7)

Prosedur Praktikum

1.5.1. Persiapan 1. Siapkan tanah lolos saringan No. 40 ASTM kering udara. 2. Siapkan air suling dan botol penyemprot. 3. Timbang coated dish atau container yang diperlukan. 1.5.2. Jalannya Praktikum 1. Masukkan butiran tanah ke dalam mangkuk porselin dan beri air suling secukupnya kemudian aduk dengan spatula hingga homogen.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

15

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2. Perlakukan sampel tanah yang sudah homogen tersebut seperti pada langkah-langkah percobaan liquid limit, usahakan tanah telah merapat sepanjang 0.5 inch pada kisaran 20-25 ketukan. 3. Ambil sampel tanah dari alat cassagrande tersebut ke dalam coated dish yang sudah diolesi vaseline. Jangan lupa untuk mengetuk-ngetuk coated

dish agar sampel tanah mengisi penuh seluruh bagian coated dish dan permukaannya rata. 4. Timbang sampel tanah dan coated dish tersebut. 5. Ulangi percobaan tersebut sebanyak dua kali. 6. Diamkan coated dish dan sampel tanah di udara terbuka kurang lebih selama 18 jam agar tidak mengalami retak-retak akibat pemanasan secara tiba-tiba. 7. Setelah 18 jam, masukkan sampel tanah ke dalam oven. 8. Setelah sekitar 18–24 jam di oven, keluarkan coated dish dan tanah kering dari oven. Timbangnya lagi, dan kemudian hitung volume tanah basah dan volume tanah kering. * Hitung volume tanah basah: 

Timbang coated dish (w1).



Masukkan raksa ke dalam coated dish sampai penuh, lalu ratakan permukaan raksa dengan pelat kaca agar sejajar dengan pinggiran coated

dish. 

Kemudian timbang coated dish beserta isinya (w2).



Volume tanah basah adalah:

𝑉𝑤 =

𝑤𝐻𝑔 𝜌𝐻𝑔

=

𝑤2 −𝑤1 𝜌𝐻𝑔

(1.8)

** Hitung volume tanah kering: 

Masukkan raksa ke dalam shrinkage dish sampai penuh dan ratakan dengan pelat kaca.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

16

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Timbang shrinkage dish beserta isinya sehingga diperoleh berat air raksa dalam shrinkage dish (wHg+S)



Celupkan sampel tanah kering ke dalam shrinkage dish yang berisi raksa dengan menekannya secara hati–hati dengan pelat kaca berkaki tiga sehingga permukaan sampel tanah benar–benar berada tepat di permukaan air raksa. Sebagian raksa akan tumpah keluar. Proses ini disebut sub-merging soil cake (gambar 1.6).

Gambar 1.8 Proses sub-merging soil cake



Keluarkan sampel tanah dan timbang kembali shrinkage dish + raksa yang tersisa (wHg)



Volume tanah kering adalah:

𝑉𝑤 =

𝑤𝐻𝑔+𝑠 − 𝑤𝐻𝑔 𝜌𝐻𝑔

(1.9)

1.5.3. Perbandingan dengan ASTM 

Pada percobaan di dalam laboratorium, coated dish yang telah diolesi

vaselin dan diisi tanah diketuk–ketuk agar tidak tersisa gelembung udara di dalamnya. Sedangkan menurut standar ASTM D-427, coated dish hanya digoyang–goyangkan. 

Pada metode ASTM alat yang dipakai untuk menampung tanah adalah mangkuk porselin yang mempunyai diameter ±1.75 inch dan tinggi ±0.5 inch, sedangkan dalam percobaan di dalam laboratorium dipakai coated

dish. Buku Praktikum Mekanika Tanah

17

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 1.6.

Pengolahan Data

1.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 1.6.2. Perhitungan : No. coated dish

1

2

ww+c(gr)

…

…

wc (gr)

…

…

ww = ww+c - wc (gr)

…

…

wd+c (gr)

…

…

wd = wd+c - wc (gr)

…

…

wHg+c (gr)

…

…

wHg (gr)

…

…

wHg/ 13.53

…

…

wHg+s (gr)

…

…

…

…

(wHg+s)–(w’Hg+s)

…

…

(w’Hg) / 13.53

…

…

Shrinkage Limit

SL

…

…

Shrinkage Ratio

SR

…

…

Berat tanah basah + coated dish Berat coated dish Berat tanah basah Berat tanah kering + coated dish Berat tanah kering Berat raksa + coated dish Berat raksa Volume tanah basah ( Vw ) Berat raksa + shrinkage dish Berat raksa + shrinkage dish (setelah sub-

w’Hg+s (gr)

merging soil cake) Berat raksa yang dipindahkan Volume tanah kering ( Vd )

KeKeterangan :

Shrinkage Limit (SL)dish 1

=

ww  wd   Vw  Vd w 100%

=

...  ...  ...  ...1 100%

wd

...

= …

Shrinkage Ratio (SR)dish 1

=

wd  100% Vd

=

...  100% ...

= … Buku Praktikum Mekanika Tanah

18

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Shrinkage Limit (SL)dish 2

=

ww  wd   Vw  Vd w 100%

=

...  ...  ...  ...1 100%

wd

...

= …

Shrinkage Ratio (SR)dish 2

=

wd  100% Vd

=

...  100% ...

= …

Shrinkage Limit (SL)rata-rata

=

SLdish1  SLdish2 2

=

...  ... 2

= …

Shrinkage Ratio (SR)rata-rata

=

SRdish1  SRdish2 2

=

...  ... 2

= …

Buku Praktikum Mekanika Tanah

19

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 2

SPECIFIC GRAVITY 2.1.

Standar Acuan ASTM D 854 "Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by

Water Pycnometer" AASHTO T 100 "Specific Gravity of Soils" SNI 1964:2008 "Cara Uji Berat Jenis Tanah" 2.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mendapatkan nilai specific gravity dari butiran tanah, yaitu perbandingan berat isi tanah dan berat isi air suling pada suhu 4°C.

Specific gravity pada tanah dapat digunakan untuk menghitung hubungan pada fase tanah, seperti angka pori (void ratio), derajat kejenuhan (degree of

saturation), serta densitas dari tanah. 2.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Pycnometer dengan volume 500 ml



Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram



Oven



Kompor Listrik



Termometer



Can



Alat Penyemprot

b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No. 40 sebanyak 500 gram, kering oven



Air suling

Buku Praktikum Mekanika Tanah

20

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

c

b

d

a

e

Gambar 2.1 Peralatan praktikum specific gravity: a) Termometer; b) Can; c) Alat penyemprot; d) Pycnometer; e) Kompor listrik

2.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Spesifik gravity pada tanah didefinisikan sebagai berat jenis tanah dibandingkan dengan berat jenis air suling pada suhu 4°C, dengan persamaan sebagai berikut: 𝛾

𝐺𝑠 = 𝛾 𝑠

𝑤

(2.1)

Dimana: Gs

= spesifik gravity

𝛾𝑠

= berat jenis tanah

𝛾𝑤

= berat jenis air

Untuk tanah, berat jenisnya merupakan perbandingan antara berat tanah dengan volume tanah: 𝛾𝑠 =

𝑤𝑠 𝑉𝑠

(2.2)

Dimana: ws

= berat tanah

Vs

= volume tanah

Buku Praktikum Mekanika Tanah

21

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Untuk air, berat jenisnya didefinisikan sebagai berikut: 𝛾𝑤 =

𝑤𝑤 𝑉𝑤

(2.3)

Dimana: 𝑤𝑤

= berat air

𝑉𝑤

= volume air

Dalam percobaan, volume tanah (Vs) selalu harus diusahakan sama dengan volume air (Vw), sehingga Vw = Vs dan persamaan 2.1. menjadi sebagai berikut: 𝑤

𝐺𝑠 = 𝑤 𝑠

𝑤

(2.4)

Percobaan specific gravity ini dilakukan pada kondisi suhu T°C, sehingga nilai tersebut harus dikoreksi dengan faktor koreksi α, sehingga rumus 2.4 tersebut menjadi: 𝒘

𝑮𝒔 = 𝜶 𝒘 𝒔

𝒘

(2.5)

Dimana: 𝑤𝑠

= berat tanah

𝑤𝑤

= berat air

𝛼

= faktor koreksi suhu T°C yang berhubungan dengan temperatur ruangan pada saat percobaan

Tabel 2.1 berikut merupakan faktor koreksi suhu (𝛼) yang digunakan berdasarkan acuan standar SNI 1964:2008.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

22

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Tabel 2.1 Hubungan kerapatan relatif air dan faktor koreksi suhu No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Sumber:

Temperatur (°C) 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 SNI 1964:2008

Hubungan Kerapatan Relatif Air 0.99862 0.99843 0.99823 0.99802 0.99780 0.99757 0.99733 0.99708 0.99682 0.99655 0.99627 0.99598 0.99568

Faktor Koreksi Suhu, α 1.0004 1.0002 1.0000 0.9998 0.9996 0.9993 0.9991 0.9989 0.9986 0.9983 0.9980 0.9977 0.9974

Nilai Gs pada umumnya yang dapat digunakan untuk mengetahui apakah hasil percobaan benar atau tidak adalah sebagai berikut: Tabel 2.2 Nilai Gs beberapa jenis tanah TIPE TANAH Pasir Pasir kelanauan Lempung anorganik Tanah dengan mika dan besi Tanah organik Sumber: Bowles (2001)

2.5.

GS 2.65 - 2.67 2.67 - 2.70 2.70 - 2.80 2.75 - 3.00 1.0+ - 2.60

Prosedur Praktikum

2.5.1. Persiapan 1. Siapkan empat buah pycnometer yang telah dibersihkan dan dikeringkan. 2. Untuk bahan uji digunakan sampel tanah sebanyak 400 gram lolos saringan No. 40 ASTM dan sudah dikeringkan dalam oven selama ± 24 jam dengan temperatur 110° ± 5°C (230 ± 9° F).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

23

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2.5.2. Jalannya Praktikum 1. Isi pycnometer dengan air suling sebanyak 500 ml dan timbangberatnya sehingga didapatkan berat air dan berat pycnometer (wbw). 2. Catat suhu air dalam pycnometer dengan menggunakan termometer. 3. Kembalikan air dalam pycnometer ke dalam wadah awalnya, kemudian bersihkan dan keringkan kembali pycnometer. 4. Masukkan sampel tanah masing-masing sebanyak 100 gram kedalam empat pycnometer secara hati-hati (diusahakan tidak ada butiran tanah yang menempel pada dinding leher pycnometer karenaakan mengurangi volume tanah). 5. Isi kembali pycnometer dengan air suling hingga ± ¾ bagianvolumenya. 6. Panaskan pycnometer untuk menghilangkan udara yang terperangkap dalam tanah pada pycnometerdengan cara dididihkan ± 15 menit (gunakan kompor listrik). 7. Diamkan pycnometer selama ± 15 jam agar suhu air akhir diharapkan sama dengan suhu air awal. 8. Catat kembali suhu yang terjadi setelah didiamkan selama ± 15 jam dengan menggunakan termometer. Apabila suhu akhir sudah sama dengan suhu awal air, timbang kembali pycnometer berisi air dan tanah tersebut sehingga didapatkan berat pycnometer + berat air + berat tanah (wbws). 2.5.3. Perbandingan dengan ASTM Alat dan bahan yang digunakan pada prosedur ASTM D 854-58: 

Pycnometer yang digunakan dapat berupa botol labu dengan volume100 ml atau stop erred bottle dengan volume 50 ml.



Sampel tanah yang digunakan adalah seberat 25 gram untuk botol labu dan 10 gram untuk stoperred bottle.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

24

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Jalannya percobaan menurut prosedur ASTM: 1. Pycnometer dibersihkan dan dikeringkan, kemudian dicatat beratnya. 2. Pycnometer diisi dengan air suling (dianjurkan memakai kerosin) dan ditimbang beratnya (wbw). 3. Dibuat tabel untuk wbw pada beberapa suhu air yang diinginkan. 4. Sampel tanah dimasukkan ke dalam botol labu/stoperred bottle yang berisi air suling/kerosin. 5. Udara yang terperangkap di dalamnya dapat dihilangkan dengan cara: 

Dididihkan



Diberi tekanan udara

6. Pycnometer diisi dengan air suling kembali sampai penuh. 7. Berat botol labu/stoperred bottle yang telah berisi tanah dihitungdan dicatat suhunya. Perbedaan antara prosedur praktikum dengan prosedur ASTM: 

Volume pycnometer yang digunakan adalah 500 ml.



Sampel tanah yang dipakai 100 gram, lolos saringan No. 40 ASTM dankering oven.



Banyaknya percobaan yang dilakukan bukan berdasarkan suhu air yangdiinginkan tetapi berdasarkan jumlah sampel yang diinginkan.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

25

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2.6.

Pengolahan Data

2.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 2.6.2. Perhitungan 𝒘𝒘 = 𝒘𝒔 + 𝒘𝒃𝒘 − 𝒘bws

(2.6)

Dimana: Ww

= berat air

ws

= berat tanah = 100 gram

wbw = berat pycnometer + air 500 ml wbws = berat pycnometer + air + tanah setelah didinginkan

𝐺𝑠 = 𝛼

𝑤𝑠 𝑤𝑤

Sampel 1 Ww

= ws = wbw - wbws = ... + ... - ... = ...

Gs

𝑤

= 𝛼 𝑤𝑠

𝑤

= ... x

… …

= ...

Sampel 2 Ww

= ws = wbw - wbws = ... + ... - ... = ...

Buku Praktikum Mekanika Tanah

26

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Gs

𝑤

= 𝛼 𝑤𝑠

𝑤

= ... x

… …

= ...

Sampel 3 Ww

= ws = wbw - wbws = ... + ... - ... = ...

Gs

𝑤

= 𝛼 𝑤𝑠

𝑤

= ... x

… …

= ...

Sampel 4 Ww

= ws = wbw - wbws = ... + ... - ... = ...

Gs

𝑤

= 𝛼 𝑤𝑠

𝑤

= ... x

… …

= ... Nilai specific gravityrata-rata ∑𝐺 ̅̅̅ 𝐺𝑠 = 𝑛 𝑠 = ⋯

Buku Praktikum Mekanika Tanah

27

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kesalahan Relatif

Sampel 1 𝑋1 =

̅̅̅𝑠 | |𝐺𝑠1 −𝐺 ̅̅̅ 𝐺𝑠

𝑋1 = ⋯ %

Sampel 2 𝑋2 =

̅̅̅𝑠 | |𝐺𝑠2 −𝐺 ̅̅̅𝑠 𝐺

𝑋2 = ⋯ %

Sampel 3 𝑋3 =

̅̅̅𝑠 | |𝐺𝑠3 −𝐺 ̅̅̅ 𝐺𝑠

𝑋3 = ⋯ %

Sampel 4 𝑋4 =

̅̅̅𝑠 | |𝐺𝑠4 −𝐺 ̅̅̅ 𝐺𝑠

𝑋4 = ⋯ % Kesalahan Relatifrata-rata 𝑋 +𝑋 +𝑋 +𝑋 𝑋̅ = 1 2 4 3 4

𝑋̅ = ⋯ %

Buku Praktikum Mekanika Tanah

28

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 3

HYDROMETER 3.1.

Standar Acuan ASTM D 421 "Standard Practice for Dry Preparation of Soil Samples for

Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants" ASTM D 422 "Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils" AASHTO T 88 "Standard method of test for particle size analysis of soils" SNI 3423:2008 “Cara uji analisis ukuran butir tanah" 3.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Menentukan distribusi dari butiran tanah yang memiliki diameter yang lebih kecil dari 0.074 mm (lolos saringan No. 200 ASTM) dengan cara pengendapan (hydrometer analysis).

3.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Hydrometer (tipe 152 H)



Hydrometer jar (1000 ml)



Gelas ukur



Stopwatch



Pengaduk mekanis (mixer)



Oven



Termometer Celcius



Gelas belimbing



Saringan No. 200 ASTM



Timbangan (ketelitian 0.01 gram)

b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM, masing – masing 50 gram(untuk 3 sampel)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

29

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Larutan pendispersi 4% (water glass)

e

b

h d g

i

j

f

a c

Gambar 3.1 Peralatan praktikum hydrometer: a) Gelas mixer; b) Hydrometer jar; c) Termometer; d) Stopwatch; e) Gelas ukur; f) Hydrometer 152H; g) Alat penyemprot; h) Waterglass; i) Gelas belimbing; j) Mixer

3.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Praktikum ini didasarkan pada hubungan antara kecepatan jatuh dari suatu butiran di dalam suatu larutan, diameter butiran, berat jenis butiran, berat jenis larutan dan kepekaan larutan tersebut. Hubungan tersebut dapat dijabarkan oleh hukum Stokes sebagai: 𝜈=

2𝛾𝑠 −𝛾𝑤 𝐷 2 9𝜂

(2)

menjadi 9.𝜂.𝜈

𝐷 = 2√2𝛾 −𝛾 𝑠

Buku Praktikum Mekanika Tanah

𝑤

(3.1)

30

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia dengan: V

= kecepatan jatuh dari butiran ( cm/s )

γS

= berat jenis butiran ( gr/cm3 )

γW

= berat jenis larutan ( gr/cm3 )

η

= kepekatan larutan ( dyne.s/cm2 )

D

= diameter butiran ( cm )

Batasan dari Hukum Stokes: 

Hukum ini hanya berlaku jika: 0.0002 mm < D < 0.2 mm.



Butiran yang lebih besar dari 0.2 mm akan menyebabkan turbulensipada larutan, sedangkan butiran yang lebih dari 0.0002 mm cenderungakan melakukan gerak Brown (hal ini dipengaruhi oleh gaya tarik dantolak antar partikel).



Jumlah sampel yang dipergunakan harus jauh lebih sedikit dari padabutiran yang dipakai (±5 %) ini dilakukan agar tidak terjadi interferensiselama

hydrometer

pengendapan

tipe152

H

dikalibrasi

berlangsung. untuk

Menurut

suspensi

Bowles,

larutan

yang

mengandung 60 gramdalam 1000 ml air. 

Butiran tanah diasumsikan bundar, walaupun asumsi ini tidak 100 %benar. Tanah–tanah yang akan dipakai harus diuraikan dengan bahandispersi berikut:  untuk tanah yang bersifat alkali/basa diberi sodium metafosfat (NaPO3) dengan nama dagang Calgon.  untuk tanah yang bersifat asam diberi sodium silikat (Na2SiO3)dengan nama dagang WaterGlass.

Kecepatan jatuh butiran: 𝐿

𝜈=𝑡

(3.2)

𝐿 = 𝐿1 + 0.5 (𝐿2 − 𝑉𝑏 /A)

(3.3)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

31

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia dengan: v

= kecepatan jatuh dari butiran.

L

= tinggi jatuh butiran

T

= waktu

Vb

= volume Bulb Hydrometer

A

= luas penampang Hydrometer

L1

= dapat dilihat pada tabel 3.5 sesuai pembacaanhydometer tipe 152 H dan dikoreksi terhadap miniskus

Untuk yang sudah dikoreksi : 𝑅𝐶 = 𝑅𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 + 𝑍𝑒𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 + CT

(3.4)

dengan:

CT

= koreksi terhadap temperatur yang dapat dilihat pada tabel 3.3

untuk GS = 2.65 rumus yang digunakan : 𝑅

% 𝑓𝑖𝑛𝑒𝑟 = 𝑊𝐶 × 100% 𝑠

(3.5)

sedangkan untuk Gs ≥ 2.65 :

% 𝑓𝑖𝑛𝑒𝑟 =

Dimana:

𝑅𝐶 ×𝑎 𝑊𝑠

× 100%

𝐺 . 1.65

𝑎 = (𝐺 𝑠−1) 2.65 𝑠

(3.6)

(3.7)

atau harga a dapat dilihat dalam tabel 3.2

Buku Praktikum Mekanika Tanah

32

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Untuk memudahkan perhitungan : 30.𝜂

𝐷 = √(𝐺 −𝐺 𝑠

𝑤 )980

𝐿 𝑡

menjadi

𝐿

𝐷 = 𝐾√ 𝑡

(3.8)

keterangan : -

satuan dalam L (cm) dan t (menit)

-

koefisien K dapat dilihat pada tabel 3.2

Setelah % finer dan D yang saling terkait telah dihitung, maka didapatsuatu grafik distribusi butiran. Dari grafik ini akan didapat D10, D30 dan D60.  D10 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak10% (%finer = 10%)  D30 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak30% (%finer = 30%)  D60 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak60% (%finer = 60%) Sehingga koefisien keseragaman (CU) kita bisa dapatkan dengan rumus: 𝐷

𝐶𝑈 = 𝐷60 10

(3.9)

Definisi koefisien keseragaman untuk beberapa nilai: CU = 1

, tanah yang hanya memililki satu ukuran butiran

2 < CU< 3 , tanah yang gradasinya sangat buruk CU > 15

, tanah bergradasi baik

Buku Praktikum Mekanika Tanah

33

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Selain itu koefisien curvature (kelengkungan) CC kita bisa dapatkan denganrumus:

𝐶𝐶 = 𝐷

𝐷30 2

(3.10)

10 ×𝐷60

1 < CC < 3, dapat dianggap suatu range untuk tanah yang bergradasi baik. Berikut merupakan tabel yang digunakan pada perhitungan analisis butiran metode hidrometer. Semua tabel (3.1–3.5) bersumber dari “Engineering Properties of Soil and Their Measurement” (Bowles, 2001).

Tabel 3.1 Properti dari air suling (η = absolut) Temp. (°C) 4 16 17

Unit weight of water, g/cm3 1.00000 0.99897 0.99880

Viscosity of water, poise* 0.01567 0.01111 0.01083

18 19 20 21 22 23

0.99862 0.99844 0.99823 0.99802 0.99780 0.99757

0.01056 0.01030 0.01005 0.00981 0.00958 0.00936

24 25 26 27 28 29 30

0.99733 0.99708 0.99682 0.99655 0.99627 0.99598 0.99568

0.00914 0.00894 0.00874 0.00855 0.00836 0.00818 0.00801

Buku Praktikum Mekanika Tanah

Tabel 3. 2 Faktor koreksi α untuk Gs tanah

Tabel 3.3 Faktor koreksi temperatur, CT

Gs of soil solids

Correction factor α

Temp. (°C)

CT

2.85 2.80 2.75 2.70 2.65 2.60 2.55 2.50

0.96 0.97 0.98 0.99 1.00 1.01 1.02 1.04

15 16 17

1.10 -0.90 -0.70

18 19

-0.50 -0.30

20 21

0.00 +0.20

22 23

+0.40 +0.70

24 25

+1.00 +1.30

26 27 28 29 30

+1.65 +2.00 +2.50 +3.05 +3.80

34

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Tabel 3.4 Nilai K* untuk beberapa nilai Gs tanah dan temperaturnya Temp. (°C) 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

2.50 0.0151 0.0149 0.0148 0.0145 0.0143 0.0141 0.0140 0.0138 0.0137 0.0135 0.0133 0.0132 0.0130 0.0129 0.0128

2.55 0.0148 0.0146 0.0144 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0136 0.0134 0.0133 0.0131 0.0130 0.0128 0.0127 0.0126

2.60 0.0146 0.0144 0.0142 0.0140 0.0139 0.0137 0.0135 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126 0.0125 0.0124

Gs of Soil Solids 2.65 2.70 0.0144 0.0141 0.0142 0.0140 0.0140 0.0138 0.0138 0.0136 0.0137 0.0134 0.0135 0.0133 0.0133 0.0131 0.0132 0.0130 0.0130 0.0128 0.0129 0.0127 0.0127 0.0125 0.0126 0.0124 0.0124 0.0123 0.0123 0.0121 0.0122 0.0120

2.75 0.0139 0.0138 0.0136 0.0134 0.0133 0.0131 0.0130 0.0128 0.0126 0.0125 0.0124 0.0122 0.0121 0.012 0.0118

2.80 0.0137 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126 0.0125 0.0123 0.0122 0.0120 0.0119 0.0118 0.0117

2.85 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0127 0.0126 0.0124 0.0123 0.0122 0.0120 0.0119 0.0117 0.0116 0.0115

Tabel 3.5 Nilai L (kedalaman efektif) yang digunakan pada rumus Stokes untuk diameter partikel pada alat hidrometer 152 H berdasarkan ASTM

Original hydrometer reading (corrected for meniscus only) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Effective depth L, cm

Original hydrometer reading (corrected for meniscus only)

Effective depth L, cm

16.3 16.1 16.0 15.8 15.6 15.5 15.3 15.2 15.0 14.8 14.7 14.5 14.3 14.2 14.0 13.8 13.7 13.5 13.3 13.2 13.0

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

12.9 12.7 12.55 12.4 12.2 12.0 11.9 11.7 11.5 11.4 11.2 11.1 10.9 10.7 10.5 10.4 10.2 10.1 9.9 9.7 9.6

Buku Praktikum Mekanika Tanah

Original hydrometer reading (corrected for meniscus only)

Effective depth L, cm

42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

9.4 9.2 9.1 8.9 8.8 8.6 8.4 8.3 8.1 7.9 7.8 7.6 7.4 7.3 7.1 7.0 6.8 6.6 6.5

35

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 3.5.

Prosedur Praktikum

3.5.1. Persiapan 1. Siapkan sampel tanah sebanyak 50 gram kering oven. 2. Timbang 40 gram water glass sebagai bahan dispersi danmasukkan water

glass ke dalam hydrometer jar, kemudiancampur dengan air suling hingga mencapai 1000 ml, diaduk hinggahomogen. Campuran ini kemudian disebut sebagai larutan dispersi. 3. Tuang larutan dispersi sebanyak 125 ml ke dalam gelasbelimbing yang sudah berisi tanah sebanyak 50 gram dandiamkan selama ± 18 jam. 4. Siapkan satu tabung silinder (1000 ml), kemudian masukkan125 ml larutan dispersi dan tambahkan air suling hingga 1000 mlke dalam tabung silinder, tabung ini berfungsi sebagai tabung kontrol. 3.5.2. Jalannya Praktikum 1. Periksa koreksi miniskus dan koreksi nol pada alat hydrometer tipe152 H dengan jalan memasukkannya ke dalam tabung kontrol dancatat pembacaannya. 2. Masukkan campuran tanah dan larutan dispersi yang telah direndam selama ± 18 jam ke dalam mixer cup dan kemudian tambahkan sejumlah air suling dengan pipet sehingga mencapai kurang lebih 2/3 dari mixer

cup. Kemudian aduk selama kurang lebih 10 menit. 3. Pindahkan campuran dari mixer cup ke dalam hydrometer jar lalu tambahkan air suling hingga mencapai 1000 ml. 4. Tutup tabung dengan karet penutup dan mengocoknya secara horizontal selama kurang lebih satu menit, sampai homogen (gambar 3.1).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

36

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 3.2 Proses pengadukan hydrometer jar

5. Segera setelah tabung diletakkan, masukkan hydrometer tipe 152 H (lakukan dengan hati-hati seperti gambar 3.2). Baca hydrometer (R1) tepat pada menit pertama, lalu pada menit kedua kembali membaca hydrometer (R2) kemudian angkat kembali hydrometer.

Gambar 3.3 Cara memasukkan hydrometer yang benar (tidak dilepas tiba-tiba)

6. Pada menit yang ke-2.5, masukkan kembali hydrometer dan baca kembali skalanya hingga menit keempat (R4).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

37

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 7. Kembali melakukan pembacaan hidrometer untuk menit ke-8, 15, 30, 60, 120, 240, 960 dan 1440. 8. Pada tiap pembacaan hydrometer, suhu pada tabung control selalu dibaca. 9. Ulangi langkah 1 sampai 8 untuk beberapa sampel, sebaiknya rentang antara setiap pembacaan menit ke-1 untuk seluruh sampel adalah 10 menit (misal: R1 sampel no. 1 adalah pada pukul 10.00, maka R1 sampel no. 2 adalah pada pukul 10.10, dan seterusnya). 10. Setelah seluruh sampel sudah dilakukan pencatatan, tuang larutan setiap sampel ke saringan No. 200 ASTM (jangan dicampur). Butiran tanah yang tertahan pada saringan ini selanjutnya akan dipakai pada percobaan Sieve

Analysis. 3.5.3. Perbandingan dengan ASTM Pada prosedur ASTM, pembacaan hydrometer tidak dilakukan pada menit ke120, 240, 480 dan 960.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

38

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 3.6.

Pengolahan Data

3.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 3.6.2. Perhitungan:

Sampel No. 1 Dari percobaan Specific Gravity didapat Gs= ... Dari tabel 3.2., a = ... Berat tanah Ws = 50 gram Koreksi nol = ... Koreksi miniskus = ... Contoh perhitungan pada pembacaan menit pertama: T = 29°C → CT dari tabel 3.3 →... Ra (Actual Hydrometer Reading) = R1 = ... Rc (Correction Hydrometer Reading)

= Ra - koreksi nol + CT = ... - ... + ... = ...

% 𝑓𝑖𝑛𝑒𝑟 =

𝑅𝐶 ×𝑎 𝑊𝑠

× 100% =

…×… …

× 100%= ...

Rc (Hydrometer Correction only for Reading) = Ra+ koreksi miniskus = ... + ... = ... Dari tabel 3.5, dengan R = ... maka akan diperoleh L= ... Pada saat menit pertama, t = 1, maka L/t = .../1 = ... Dari relasi temperatur dengan Gs pada tabel 3.4, maka akan diperoleh nilai K = ... 𝐿

…

Terakhir, diperoleh nilai 𝐷 = 𝐾√ 𝑡 = √…= ...

Untuk hasil perhitungan seluruh pembacaan data dapat dirangkum pada sebuah tabel seperti di bawah ini: Buku Praktikum Mekanika Tanah

39

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Actual Tanggal

Waktu

t

Temp.

Hyd.

pembacaan

(menit ke-)

(oC)

Reading (Ra)

Corr. Hyd. reading (RC)

Hyd.Corr. %

only for

L

Finer

Reading

(Tabel 3.5)

L/t

K (Tabel 3.4)

D (mm)

(Rh)

1 2 4 8 15 30 60 120 240 480 960 1440

Buku Praktikum Mekanika Tanah

40

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 4

SIEVE ANALYISIS 4.1.

Standar Acuan ASTM D 421"Standard Practice for Dry Preparation of Soil Samples for

Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants" ASTM D 422 "Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils" AASHTO T 88 "Standard method of test for particle size analysis of soils" SNI 3423:2008 “Cara uji analisis ukuran butir tanah" 4.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mengetahui distribusi ukuran butiran tanah yang berdiameter 4.76 mm sampai 0.074 mm (lolos saringan No. 4 ASTM dan tertahan saringan No. 200) dengan cara mekanis.

4.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram



Saringan standar ASTM No. 10, 18, 40, 60, 100, 200, serta Pan



Piringan kaleng



Can



Motorized Dynamic Sieve Shaker



Sikat gigi



Oven

b. Bahan 

Tanah dari percobaan hydrometer yang tertahan saringan No. 200 ASTM

Buku Praktikum Mekanika Tanah

41

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

a

b Gambar 4.1 Peralatan praktikum sieve analyisis: a) Satu set saringan standar ASTM dan pan; b) Motorized dynamic sieve shaker

4.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Tanah terdiri atas tiga unsur yaitu butiran, air, dan udara. Sifat-sifat suatu tanah tertentu banyak tergantung pada ukuran butirannya. Ukuran butiran menentukan klasifikasi macam tanah tersebut. Untuk butiran yang kasar dipakai metode sieving dalam penentuan distribusi ukurannya. Tanah dikeringkan dan disaring pada serangkaian saringan dengan ukuran diameter kisi saringan tertentu mulai dari yang kasar hingga yang halus. Dengan demikian butiran tanah terpisah menjadi beberapa bagian dengan batas ukuran yang diketahui. Rumus yang digunakan untuk percobaan sieve

analysis ini adalah: Persentase tanah tertahan (% tertahan) =

𝑊𝑡𝑒𝑟𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

× 100%

Persentase tanah lolos (% lolos) = 100 % - % tertahan

Buku Praktikum Mekanika Tanah

(4.1) (4.2)

42

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia wtertahan= wtanah – wtanah total sesudah penyaringan Kesalahan relatif penimbangan sampel tanah sebelum dan sesudah penyaringan adalah:

KR =

Wd −Wt Wd

× 100%

* tidak boleh melebihi 2%

dengan :

4.5.

wd

= berat butiran tanah sebelum proses sieving

wt

=berat butran tanah total setelah proses sieving

Prosedur Praktikum

4.5.1. Persiapan 1. Saring tanah yang digunakan dalam percobaan hydrometer dengan saringan No. 200 ASTM agar bersih dari butiran clay, silt, dan koloid-koloid. 2. Masukkan tanah yang sudah bersih ke dalam can, lalu masukkan ke dalam oven selama  18 jam. 4.5.2. Jalannya Praktikum 1. Keluarkan tanah dari oven dan diamkan sejenak, lalu timbang beratnya. 2. Susun saringan menurut urutan nomor yaitu: 4, 10, 18, 40, 100, 200 (dari yang terbesar di atas hingga yang terkecil), dan terbawah adalah pan. 3. Masukkan tanah yang telah ditimbang ke atas saringan No. 4 ASTM. 4. Letakkan susunan saringan pada mesin pengguncang listrik (Motorizied Dynamic Sieve

Shaker) dan

tutup, kemudian

nyalakan selama 15 menit.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

43

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 5. Kumpulkan sampel tanah yang tertahan pada masing-masing saringan dan selanjutnya timbang dan catat beratnya. 6. Bersihkan saringan dari butiran-butiran tanah yang tertinggal pada setiap saringan dengan bantuan sikat gigi. 4.5.3. Perbandingan dengan ASTM Menurut standar ASTM, susunan saringan yang dipakai adalah No. 4, 10, 18, 40, 60, 100, 200, dan pan. Sedangkan pada praktikum ini susunan saringan yang digunakan hampir sama dengan ASTM, hanya saja saringan No. 60 dan saringan No. 4 tidak dipasang. 4.6.

Pengolahan Data

4.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 4.6.2. Perhitungan

Sampel No. 1 Berat sampel tanah pada percobaan hydrometer = 50 gram Berat sampel setelah percobaan hydrometer kering oven (w1) = … gram Berat sampel yang tertahan pada saringan: No. 10 ASTM

= … gram

No. 18 ASTM

= … gram

No. 40 ASTM

= … gram

No. 100 ASTM

= … gram

No. 200 ASTM

= … gram

Pan

= … gram

Total (w2)

= … gram

Buku Praktikum Mekanika Tanah

44

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Presentase Kesalahan=

w1  w2 w1

 100% = … %

Hasil pengolahan data dapat dirangkum seperti pada tabel di bawah ini :

SIEVE NO.

DIAMETER (mm)

W. RETAINED (gram)

% RETAINED

% PASSING

4 10 18 40 100 200

4.75 2 0.84 0.42 0.15 0.075 …

… … … … … …

… … … … … …

…

…

… … … … … … … …

PAN

Buku Praktikum Mekanika Tanah

45

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 5

COMPACTION 5.1.

Standar Acuan ASTM

D

698

"Standard

Test

Methods

forLaboratory

Compaction

Characteristics of Soil UsingStandard Effort" ASTM D 1557 "Standard

Test Methods forLaboratory Compaction

Characteristics of Soil UsingModified Effort" AASHTO T 99 "The Moisture-Density Relations of Soils Using a 2.5-kg (5.5-

lb) Rammer and a 305-mm (12-in) Drop" AASHTO T 180 "The Moisture-Density Relations of Soils Using a 4.54-kg (10-

lb) Rammer and 457-mm (18-in) Drop" SNI 03-2832-1992 "Metode pengujian untuk mendapatkan kepadatan tanah maksimum dengan kadar air optimum" 5.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari nilai kerapatan kering (γdry) maksimum pada kadar air optimum (Wopt) dari suatu sampel tanah yang dipadatkan. Uji pemadatan laboratorium digunakan sebagai dasar dalam menentukan presentase pemadatan dan kadar air yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi pemadatan yang sesuai di lapangan.

5.3.

Alat-alat dan Bahan (Standard) a. Alat 

Mould, lengkap dengan collar dan base plate



Hammer seberat 5.5 lbs, dengan tinggi jatuh 12 inch



Hydraulic extruder



Pelat baja pemotong



Gelas ukur

Buku Praktikum Mekanika Tanah

46

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Wadah untuk mencampur tanah dengan air



Pelat besi/penggaris untuk mengukur tinggi tanah



Timbangan



Oven



Jangka sorong

b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak minimal 5 kantong @ 2kg (lebih baik digunakan 6 kantong)

a

c

d

b Gambar 5.1 Peralatan praktikum compaction: a) Mould (lengkap); b) Hammer; c) Pelat besi/penggaris; d) Jangka sorong

5.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan

Compaction (pemadatan tanah) adalah suatu proses dimana pori-pori tanah diperkecil dan kandungan udara dikeluarkan secara mekanis. Suatu pemadatan tanah adalah juga merupakan usaha (energi) yang dilakukan

Buku Praktikum Mekanika Tanah

47

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia padamassa tanah. Suatu pemadatan (Compactive Effort = CE) yang dilakukan tersebut adalah fungsi dari variabel-variabel berikut:

𝐶𝐸 =

𝑊.𝐻.𝐿.𝐵

(5.1)

𝑉

dengan: CE

= Compactive Effort (lb/ft2)

W

= berat hammer (lb)

H

= tinggi jatuh (inch)

L

= jumlah layer

B

= jumlah pukulan per-layer

V

= volume tanah (ft3)

Pemadatan tanah yang dilakukan di laboratorium pada umumnya terdiridari dua macam, yaitu: 1.

Standard Proctor - AASHTO T 99 (ASTM D 698)

2.

Modified Proctor - AASHTO T 180 (ASTM D 1557)

Perbedaan mengenai dua metode tersebut dirangkum pada tabel di bawah ini: Table 5.1. Perbedaan Modified Proctor dan Standard Proctor pada uji pemadatan Test Identification Diameter Mould (inch) Berat Hammer (lbs) Tinggi Jatuh Hammer (Inch) Jumlah Layer Jumlah Pukulan PerLayer C.E (ft-lb/ft3) Ukuran Butiran Maksimum Yang Lolos

Buku Praktikum Mekanika Tanah

Standard Proctor AASHTO T 99 (ASTM D 698)

Modified Proctor AASHTO T 180 (ASTM D 1557)

4 5.5

6 5.5

4 10

6 10

12

12

18

18

3

3

5

5

25

56

25

56

12.400

12.400

56.000

56.000

No.4 (3/4)"

No.4 (3/4)"

No.4 (3/4)"

No.4 (3/4)"

48

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kepadatan tanah bergantung pada kadar airnya. Untuk membuat suatu hubungan tersebut dibuat beberapa sampel tanah minimal empat contoh dengan kadar air yang berbeda-beda, dengan perbedaan kurang lebih 4% antara setiap sampel. Dari percobaan tersebut kemudian dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara kepadatan dan kadar air, sehingga dari grafik tersebut diperoleh γdry maksimum pada kadar air optimumnya. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa suatu tanah yang dipadatkan dengan kadar air tanah lebih dari Wopt akan diperoleh nilai kepadatan yang lebih kecil dari γdry maksimum.

Gambar 5.2. Perbedaan grafik pemadatan Modified Proctor dan Standard Proctor

Gambar 5.1. menunjukkan perbedaan dari energi pemadatan antara metode

standard proctor dan juga menggunakan modified proctor. Penggunaan modified proctor yang memiliki energi pemadatan yang hampir 5 kali lebih besar dari standard proctor menghasilkan γdry maksimum yang lebih tinggi dibanding standard proctor namun menghasilkan kadar air optimum (wopt) yang lebih rendah dibandingkan standard proctor.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

49

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Penentuan kadar air 𝑤𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟

× 100%

(5.2)

𝑤𝑤𝑒𝑡 = 𝑤𝑑𝑟𝑦 (1 + 𝑊)

(5.3)

𝑊=

𝑤𝑑𝑟𝑦

𝑤

(5.4)

𝑤𝑒𝑡 𝑤𝑑𝑟𝑦 = (1+𝑊)

dengan: W

= kadar air

wwater = berat air (gram) wdry = berat tanah kering (gram) wwet = berat tanah basah (gram) Penentuan penambahan volume air

𝑉𝑎𝑑𝑑 =

𝑊𝑋 −𝑊0 1+𝑊0

(5.5)

×𝑤

dengan: Vadd = volume air yang akan ditambahkan WX

= kadar air yang akan dibuat

W0

= kadar air awal

w

= berat sampel tanah (gram)

Perhitungan nilai γwet dan γdry

γ𝑤𝑒𝑡 =

γ𝑑𝑟𝑦 =

Buku Praktikum Mekanika Tanah

𝑤𝑑𝑟𝑦 V

𝑤𝑤𝑒𝑡

(5.6)

V

𝑤

𝛾

𝑤𝑒𝑡 𝑤𝑒𝑡 = (1+W)V = (1+W)

(5.7)

50

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia dengan: γwet = berat isi tanah dalam keadaan basah (gr/cm3) wwet = berat tanah basah (gr) V

= volume sampel tanah yang telah dipadatkan (cm3)

γdry

= berat isi tanah dalam keadaan kering (gr/cm3)

wdry = berat tanah kering(gr) W

= kadar air (%)

Perhitungan nilai Zero Air Void Line (ZAV-line) ZAV-line adalah garis yang menggambarkan hubungan antara berat isikering dengan kadar air dalam kondisi derajat kejenuhan (Sr) 100%.

𝑍𝐴𝑉 =

𝐺𝑠 . 𝛾𝑤 1+(W.Gs )/Sr

(5.8)

dengan: GS

= nilai specific gravity

γW

= berat jenis air (gr/cm3)

W

= kadar air (%)

Sr

= derajat kejenuhan

Perhitungan nilai Compaction Effort (CE) lihat kembali persamaan (5.1)

𝐶𝐸 =

Buku Praktikum Mekanika Tanah

𝑊.𝐻.𝐿.𝐵 𝑉

51

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 5.5.

Prosedur Praktikum

5.5.1. Persiapan 1. Siapkan 6 kantong sampel tanah masing-masing 2 kg, lolos saringan No. 4 ASTM. 2. Campur seluruh sampel dalam kantong dengan rata dalam satu wadah, nilai kadar air awal dalam hal ini dianggap sama. 3. Ambil sebagian sampel yang dianggap mewakili nilai kadar air seluruhnya, dan mencari nilai kadar air sampel tersebut. 4. Kembalikan sampel tanah ke kantongnya masing-masing. 5. Hitung kadar air pada keesokan harinya, lalu tambahkan air pada masingmasing kantong agar mencapai kadar air yang berbeda-beda. 6. Masukkan sampel tanah ke dalam kantong plastik dan diamkan selama 1824 jam (diperam) agar kadar airnya merata. 5.5.2. Jalannya Praktikum 1. Siapkan mould, collar, dan base plate. 2. Timbang mould dan ukur dimensinya untuk mengetahui volume tanah hasil pemadatan. 3. Masukkan sampel tanah ke dalam mould, perkirakan jumlahnya sedemikian rupa sehingga setelah dipadatkan tingginya mencapai 1/3 tinggi mould (karena total lapisan pemadatan sebanyak 3 lapis). 4. Tumbuk 25 kali pada setiap lapisan secara merata dengan hammer seberat 5.5 lb dan tinggi jatuh 12 inch (Standard Proctor ASTM). 5. Setelah pemadatan lapis ketiga selesai, buka collar dan ratakan kelebihan tanah pada mould dengan pelat pemotong. 6. Timbang berat tanah beserta mould. 7. Keluarkan sampel tanah dari mould dengan bantuan extruder. 8. Ambil bagian atas, tengah, bawah dari sampel tanah tersebut untuk diperiksa kadar airnya, dengan demikian akan diperoleh kadar air rata-rata dari sampel tanah setelah dipadatkan.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

52

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 5.6.

Pengolahan Data

5.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 5.6.2. Perhitungan Menentukan Hubungan W - γdry (contoh: sampel I) Dimensi mould: 

d

= … cm



tinggi

= … cm



berat

= … gram



volume = ¼.π.d2.tinggi

= … cm3

Menentukan kadar air sebelum pemadatan wcan

= … gr

w(c+w)

= wcan + wwet

= … gr

* setelah dioven w(c+d)

= wcan + wdry

= … gr

wwater

= w(c+w) - w(c+d)

= … gr

wdry

= w(c+d) - wcan

= … gr

W0

=

𝑤𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟 𝑤𝑑𝑟𝑦

× 100%

= ... %

Kadar air untuk sampel lainnya dapat dirangkum dalam sebuah tabel seperti di bawah ini: Sample I II III IV V

wcan … gr … gr … gr … gr … gr

Buku Praktikum Mekanika Tanah

w(c+w) … gr … gr … gr … gr … gr

w(c+d) … gr … gr … gr … gr … gr

wwater … gr … gr … gr … gr … gr

wdry … gr … gr … gr … gr … gr

W0 …% …% …% …% …%

53

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Menghitung penambahan volume air untuk compaction (contoh: sampel I) W0

=… %

Wx

=… %

w

=… gr

Vadd

=

𝑊𝑥 −𝑊0 1+𝑊0

×𝑤

= ... ml

Untuk volume air yang perlu ditambahkan pada sampel lainnya, dapat dirangkum dalam sebuah tabel seperti di bawah ini: Sample I II III IV V

wcan … gr … gr … gr … gr … gr

w(c+w) … gr … gr … gr … gr … gr

w(c+d) … gr … gr … gr … gr … gr

wwater … gr … gr … gr … gr … gr

wdry … gr … gr … gr … gr … gr

W0 …% …% …% …% …%

Wx …% …% …% …% …%

Vadd … ml … ml … ml … ml … ml

Menentukan kadar air sesudah pemadatan Pada percobaan, tanah yang sudah dipadatkan diambil sebagian kecil bagian atas, tengah, dan bawahnya. Sampel tanah pada ketiga lapisan ini dianggap sama kadar airnya sehingga dapat disatukan dalam satu can. wcan

= … gr

w(c+w)

= wcan + wwet

= … gr

* setelah dioven w(c+d)

= wcan + wdry

= … gr

wwater

= w(c+w) - w(c+d)

= … gr

wdry

= w(c+d) - wcan

= … gr

W

=

𝑤𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟 𝑤𝑑𝑟𝑦

× 100%

Buku Praktikum Mekanika Tanah

= ... %

54

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Menentukan kerapatan kering γdry W

=…%

Wsoil+mould

= … gr

Wmould

= … gr

Wsoil

= … gr

Vsoil

= Vmould

= … cm3

γwet

= Wsoil / Vsoil

= … cm3

𝛾𝑑𝑟𝑦

𝑤𝑒𝑡 = (1+𝑊)

𝛾

= … gr/cm3

Untuk hubungan W - γdry setelah compaction pada sampel lainnya, dapat dirangkum dalam sebuah tabel seperti di bawah ini: Sample I II

w … gr … gr

γdry … gr/cm3 … gr/cm3

III

… gr

… gr/cm3

IV

… gr

… gr/cm3

V

… gr

… gr/cm3

Menghitung Garis “Zero Air Void” (contoh: sampel I) Sr

= 100%

GS

=…

γwater

= 1 gr/cm3

ZAV =

(percobaan specific gravity)

𝐺𝑠 . 𝛾𝑤 1+(W.Gs )/Sr

Sample I II III IV V

W …% …% …% …% …%

Buku Praktikum Mekanika Tanah

Gs … … … … …

ZAV … … … … …

55

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 6

CALIFORNIA BEARING RATIO 6.1.

Standar Acuan ASTM D 1883 “Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of

Laboratory-Compacted Soils” AASHTO T 193 “Standard Method of Test for The California Bearing Ratio” SNI 1744:1989 “Metode Pengujian CBR Laboratorium” 6.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mendapatkan nilai CBR (California Bearing Ratio) tanah pada kondisi kadar air optimum atau pada rentang kadar air tertentu dari uji pemadatan. Nilai CBR ini merupakan metode dalam evaluasi kualitas dan kekuatan dari lapisan subgrade, subbase, dan base soils pada perkerasan jalan berdasarkan uji laboratorium.

6.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Compaction Hammer



Mould



Sendok pengaduk tanah



Wadah untuk mencampur tanah dengan air



Botol penyemprot air



Pisau baja (straight edge)



Timbangan



Oven



Aluminum can



Stopwatch



Beban logam berbentuk lingkaran ( ± 10 lbs)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

56

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Bak air



Piringan berlubang dengan dial pengukur swell



Mesin Uji CBR

b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak minimal 3 kantong @ 5 kg

a

b

c

Gambar 5.1 Peralatan praktikum CBR: a) mesin CBR; b) Piringan berlubang dengan dial; c) Beban logam

6.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Nilai CBR adalah perbandingan antara kekuatan sampel tanah (dengan kepadatan tertentu dan kadar air tertentu) terhadap kekuatan batu pecah

Buku Praktikum Mekanika Tanah

57

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia bergradasi rapat sebagai standar material dengan nilai CBR = 100. Untuk mencari nilai CBR dipakai rumus: test unit load (psi)

(6.1)

CBR = standard unit load (psi) × 100% Dengan Standard Unit Stress pada harga-harga penetrasi: Tabel 6.1 Standard Unit Stress pada pengujian CBR

PENETRATION

STANDARD UNIT STRESS

mm

inch

MPa

psi

2.5

0.10

6.9

1000

5.0

0.20

10.3

1500

7.5

0.30

13.0

1900

10.0

0.40

16.0

2300

12.7

0.50

18.0

2600

Sumber: AASHTO T 193

Beban (load) didapat dari hasil pembacaan dial penetrasi yang kemudian dikorelasikan dengan grafik Calibration Prooving Ring. Test Unit Load (psi) = tegangan (σ)

𝜎=

𝑃 𝐴

=

𝑀 (𝐿𝑅𝐶) 𝐴

(6.2)

Dengan: A

= Luas Piston

P

= M. LRC

M

= dial reading

LRC = faktor kalibrasi

Buku Praktikum Mekanika Tanah

58

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Nilai CBR didapatkan berdasarkan rasio beban untuk penetrasi sedalam 2.5 mm (0.1 inch). Namun, jika nilai CBR pada saat penetrasi 5.0 mm lebih besar, maka pengujian seharusnya diulang. Jika pengujian kedua memiliki nilai CBR yang lebih besar pada saat penetrasi 5.0 mm, maka nilai CBR tersebut dapat digunakan. Dalam uji CBR, dilakukan dua pengujian, yaitu pengujian segera (unsoaked

condition) dan pengujian jenuh (soaked condition). Pengujian unsoaked condition dilakukan segera setelah sampel tanah dipadatkan. Pengujian soaked

condition

dilakukan

setelah

sampel

tanah

dalam

mould

direndam/dijenuhkan selama 96 jam sambil dibebani oleh beban surcharge sesuai dengan tekanan perkerasan jalan. Dilakukan pula pembacaan pengembangan tanah (swell reading) pada interval waktu tertentu. Perendaman ini dilakukan untuk mengetahui nilai CBR pada saat berada dalam kondisi jenuh. Nilai CBR pada kondisi jenuh ini akan memberikan informasi terkait peristiwa pengembangan tanah (soil expansion) di bawah perkerasan jalan ketika tanah menjadi jenuh, serta memberikan indikasi adanya perlemahan kekuatan tanah akibat penjenuhan yang terjadi. Nilai CBR digunakan untuk mengetahui kualitas tanah terutama yang digunakan sebagai lapisan base dan subgrade dibawah perkerasan jalan atau lapangan terbang. Berikut merupakan penilaian CBR dan klasifikasinya berdasarkan The Asphalt Handbook (1970).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

59

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Tabel 6.2 Nilai CBR tanah beserta kualitas dan juga kegunaan serta sistem klasifikasinya Nilai

Kualitas

Kegunaan

0-3

Sangat rendah

3-7 7-20

CBR

Sistem Klasifikasi Unified

AASHTO

Subgrade

OH, CH, MH, OL

A5, A6, A7

Rendah s/d cukup baik

Subgrade

OH, CH, MH, OL

A4, A5, A6, A7

Cukup baik

Subbase

OL, CL, ML, SC,

A2, A4, A6, A7

SM, SP 20-50 >50

Baik

Base atau

GM, GC, SW,

A1b, A2-5, A-3,

Subbase

SM, SP, GP

A2-6

Base

GW, GM

A1a, A2-4, A3

Sangat baik

Sumber: The Asphalt Handbook (1970)

6.5.

Prosedur Praktikum

6.5.1. Persiapan 1. Siapkan 3 plastik sampel tanah lolos saringan No.4 ASTM seberat 5 kg. 2. Rencanakan kadar air pada masing-masing kantong. Kadar air ini divariasikan -2% s/d -2.5% dari kadar air optimum pada percobaan

Compaction, dan +2 s/d +2.5% dari kadar air optimum. Untuk membuat kadar air yang diinginkan, cari kadar air awal terlebih. Kemudian tambahkan air dengan volume tertentu (V) untuk mencapai kadar air yang diinginkan menggunakan persamaan berikut:

𝑉𝑎𝑑𝑑 =

3. Setelah

sampel

tanah

𝑊𝑋 −𝑊0 1+𝑊0

× 𝑤 = … ml

dicampur

dengan

(5.5)

air

hingga

merata,

diamkan/peram sampel tanah tersebut selama ± 24 jam sebelum dilakukan proses pemadatan. 6.5.2. Jalannya Praktikum 1. Padatkan sampel tanah seperti pada percobaan Compaction. 2. Lakukan penetrasi sampel pada kondisi Unsoaked.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

60

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia a. Timbang mould dan tanah, kemudian diletakan pada mesin CBR dan berikan beban ring di atas permukaan sampel tanah. Piston diletakkan di tengah-tengah beban ring sehingga menyentuh permukaan tanah. b. Periksa dan set coading dan dial sehingga menjadi nol. c. Lakukan penetrasi dengan penurunan konstan 0.05“/menit. d. Catat pembacaan dial pada penetrasi sebagai berikut: 0.025”, 0.050”, 0.075”, 0.100”, 0.125”, 0.150”, 0.175”, 0.200”, 0.250”. 3. Lakukan penetrasi pada kondisi Soaked. a. Setelah percobaan pada kondisi unsoaked, rendam sampel tanah tadi ± 96 jam untuk mengetahui nilai CBR pada kondisi swelling. b. Lakukan pencatatan swelling pada jam pertama dan jam kedua sejak mulai dimasukkan ke dalam bak air. Catat pembacaan selanjutnya pada jam ke-24, 48, 72, dan 96 jam. c. Setelah ± 96 jam, angkat mould dan tanah, kemudian lakukan penetrasi seperti pada percobaan unsoaked namun permukaan yang digunakan adalah yang sebaliknya. d. Setelah selesai, keluarkan sampel tanah dan kemudian ambil sebagian tanah di lapisan atas, sebagian tanah di lapisan tengah, dan sebagian lagi tanah pada lapisan bawah untuk dihitung kadar airnya. 6.5.3. Perbandingan dengan ASTM 1. Menurut ASTM, pembacaan dial dilakukan pada jam pertama, kedua, ketiga, hari ke-2, hari ke-3, dan hari ke-4. Sedangkan pada praktikum ini hanya dilakukan pembacaan pada dua jam pertama berturut-turut dan dilanjutkan hari ke-2, hari ke-3, dan hari ke-4. 2. Menurut ASTM pembacaan dial dilakukan hingga dial menunjukkan 0.3“, sedangkan pada praktikum ini dilakukan pembacaan dial hingga 0.25“.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

61

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 6.6.

Pengolahan Data

6.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 6.6.2. Perhitungan Menentukan Volume air yang ditambahkan W0

=…%

W1

=…%

𝑉𝑎𝑑𝑑 =

𝑊𝑋 −𝑊0 1+𝑊0

𝑉𝑎𝑑𝑑 =

Membuat

Grafik

yang

…− … 1+ …

× 𝑤 = … ml

(5.5)

× … = … ml

Menunjukkan

Penetrasi

Tanah

terhadap

Tegangan/Beban (terlampir) Menentukan Nilai CBR pada penetrasi 0.1” dan 0.2” pada kondisi Unsoaked dan Soaked Penetrasi 0.1” 

Unsoaked

: CBR =

…×…



Soaked

: CBR =

…×…

… …

× 100% = … % × 100% = … %

Penetrasi 0.2” 

Unsoaked

: CBR =

…×…



Soaked

: CBR =

…×…

… …

× 100% = … % × 100% = … %

Penetration (inch) 0.1 0.2

Buku Praktikum Mekanika Tanah

CBR Unsoaked Soaked ... ... ... ...

62

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Membuat Grafik Tegangan Terhadap Penetrasi

Menghitung Nilai Swelling Test 𝑆𝑤𝑒𝑙𝑙 =

dial (96 jam × 2.54 × 0.001) × 100% tinggi mould

Hasil pengamatan dapat dirangkum seperti tabel di bawah ini: t (waktu) 0 jam 1 jam 2 jam 3 jam 4 jam

Buku Praktikum Mekanika Tanah

Dial Reading

Swell (%)

63

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 7

PERMEABILITY 7.1.

Standar Acuan ASTM D 2434 "Standard Test Method for Permeability of Granular Soils

(Constant Head)" AASHTO T 215 "Standard Method of Test for Permeability of Granular Soil

(Constant Head)" 7.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari nilai permeabilitas k dari suatu sampel tanah.

7.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Mould permeability



Gelas ukur



Penggaris



Jangka sorong



Stopwatch



Timbangan dengan ketelitian 0.1 gram



Alat Constant Head Test

b. Bahan 

Tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak ± 3 kg



Pasir



Air

Buku Praktikum Mekanika Tanah

64

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

a b

c

d

e

f

Gambar 7.1 Peralatan praktikum permeability: a) Alat constant head test; b) penggaris; c)

Mould Permeability; d) Jangka sorong; e) Hammer; f) Gelas ukur

7.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Debit air yang mengalir q melalui tanah pada suatu cross-section areaA adalah proporsional terhadap gradien i yaitu :

q ~i A

q=kiA

(7.1)

Koefisien k disebut sebagai “koefisien permeabilitas” Darcy atau “koefisien permeabilitas”

atau

“permeabilitas

Buku Praktikum Mekanika Tanah

tanah”.

Sehingga

dengan

begitu,

65

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia permeabilitas adalah properti tanah yang menunjukkan kemampuan tanah untuk meloloskan air melalui partikel-partikelnya. Permeabilitas dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang berhubungan dengan seepage (rembesan) di bawah bendungan, disipasi air akibat pembebanan tanah, dan drainase dari lapisan subgrade, bendungan, atau timbunan. Selain itu tegangan efektif yang diperlukan dalam perhitungan masalah-masalah di atas juga secara tidak langsung berkaitan dengan permeabilitas. Permeabilitas tergantung oleh beberapa faktor. Yang utama adalah sebagai berikut : 1. Ukuran butiran. Secara proporsional, ukuran pori berhubungan dengan ukuran partikel tanah 2. Properti aliran pori. Untuk air adalah viskositasnya, yang akan berubah akibat dipengaruhi perubahan temperatur. 3. Void ratio 4. Bentuk dan susunan pori-pori tanah 5. Derajat saturasi. Kenaikan derajat saturasi pada tanah akan menyebabkan kenaikan nilai permeabilitas.

Setidaknya ada empat metode di laboratorium untuk mencari nilai permeabilitas tanah, yaitu metode Capillarity Head Test, korelasi data konsolidasi untuk menghitung permeabilitas, Variable Head Test, dan Constant Head Test. Constant Head umumnya lebih sering digunakan pada tanah cohesionless daripada Variable Head karena instrumen yang lebih sederhana.

Metode Constant Head Test Metode ini hanya digunakan pada tanah dengan permeabilitas tinggi. Oleh karena itu, pada percobaan yang akan dilakukan perlu ditambahkan pasir

Buku Praktikum Mekanika Tanah

66

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia untuk memodifikasi permeabilitas tanah lempung yang sangat kecil. Prinsip pada percobaan ini dapat dilihat pada gambar.

Gambar 7.2 Susunan alat Constant Head Permeability Test

Penentuan nilai k dilakukan dengan cara mengukur penurunan tinggi muka air selama periode waktu tertentu dan pada saat ini tegangan air menjadi tidak tetap sehingga rumus Darcy dapat digunakan. Misalnya pada ketinggian air (h), penurunan (dh) akan membutuhkan waktu (dt), maka koefisien permeabilitas dapat diturunkan dari rumus Darcy sehingga menjadi: q=kiA

i

k

h L

qI A h t

(7.2)

dengan:

k

= koefisien permeability

A

= luas sample tanah

Buku Praktikum Mekanika Tanah

67

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

t

= selang waktu

L

= tinggi sampel tanah

Apabila air yang melalui sampel tanah sedikit seperti pada sampel tanah lempung murni dimana nilai k sangat kecil, maka metode ini tidak efektif lagi digunakan untuk mengukur nilai k. Sehingga akan lebih baik menggunakan cara yang kedua, yaitu metode Variable Head. Metode Variable Head Test

Gambar 7.3 Susunan alat Variable Head Permeability Test

Buku Praktikum Mekanika Tanah

68

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Jumlah air yang mengalir pada standpipe dalam waktu tertentu adalah :

q  av  a

 dh dt

dengan : a

= luas cross-sectionstandpipe

dh/dt = penurunan muka air Sedangkan jumlah air yang merembes melalui tanah dalam waktu tertentu pada permeameter adalah :

q  A k 

h L

lalu dengan menyamakan jumlah air yang masuk = jumlah air yang keluar

qin  qout  

dh h  A.k . dt L

dh 1 A  k  dt h h  h a  L 0 0 h1

 ln k  2.3

h

h0 A  k  t  h1 aL h aL log10 0 At h1

(7.3)

dengan:

a

= luas cross-section standpipe

L

= panjang sampel di dalam permeameter

A

= luas cross-section permeameter

t

= jumlah waktu pada waktu pengukuran

h0, h1 = tinggi head (lihat gambar 7.2)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

69

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Koefisien Permeabilitas pada suhu kamar (ToC) adalah KT sedangkan untuk suhu standar (20oC) perlu dikonversi menjadi:

K20 = KT( ηT / η20 )

(7.4)

dimana: ηT

= viskositas cairan pada temperatur T°C.

η20

= viskositas cairan pada temperatur 20°C.

Perbandingan viskositas dapat dilihat pada gambar 7.3 di bawah ini (tabel koreksi viskositas cairan).

Temperatur oC Gambar 7.4

Grafik ηT /η20 (data International Critical Tables, Vol. V)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

70

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Menurut Tabel Koefisien Permeabilitas BS 8004: 1986, nilai-nilai permeabilitas untuk berbagai jenis tanah pada suhu standar (20oC) adalah sebagai berikut: Tabel 7.1 Koefisien permeabilitas (m/s) (BS 8004: 1986) 1

10-1

10-2

Pasir Kerikil bersih

10-3 bersih

10-4 dan

campuran pasir-kerikil

10-5

10-6

Pasir

sangat

lanau

dan

10-7

10-8

10-9

10-10

halus,

lempung-

lanau berlapis-lapis

Lempung tak bercelah dan lempung

Lempung yang mengalami pengawetan dan

lanau

(>20%

lempung)

bercelah

Menurut Cassagrande pada tahun 1938, nilai-nilai permeability untuk berbagai jenis tanah pada suhu standar (20oC) adalah sebagai berikut: Tabel 7.2 Koefisien permeabilitas menurut Cassagrande

k (m/s)

Jenis Tanah

1x10-2 – 1

Kerikil Pasir/campuran pasir-kerikil

1 x10-5 - 1x10-2

Pasir halus, lanau organik, campuran pasir, lanau, clay

1x10-9 - 1x10-5

Clay padat

1x10-11 – 1x10-9

Menurut Wesley pada suhu standar (20oC): Tabel 7.3 Koefisien permeabilitas menurut Wesley Jenis Tanah

k (m/s)

Pasir berlempung, pasir berlanau

5x10-5 - 1x10-4

Pasir halus

1x10-5 - 5x10-5

Pasir kelanauan

1x10-6 - 2x10-5

Lanau

1x10-7 - 5x10-6

Lempung

1x10-11 – 1x10-8

Buku Praktikum Mekanika Tanah

71

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 7.5.

Prosedur Praktikum

7.5.1. Persiapan 1. Siapkan tanah kering yang lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak ±3 kg, dan pasir sebanyak ±3 kg. 2. Siapkan mould permeability, kemudian catat data diameter, tinggi, serta berat mould. 3. Campur tanah dengan pasir dengan perbandingan tertentu (tanah:pasir = 1:1 / 1:2 / 2:1) sehingga terdapat 3 sampel campuran tanah dan pasir, kemudian aduk sampai rata. 4. Kemudian masukkan campuran tanah dan pasir untuk setiap masingmasing perbandingan tersebut ke dalam mould hingga padat dan perhatikan filter pada bagian atas dan dasar mould agar harus selalu terpasang. 5. Tutup mould dan letakkan pada alat permeability. 7.5.2. Jalannya Praktikum 1. Percobaan yang dilakukan adalah Constant Head Test, pertama-tama alirkan air melalui selang, naik ke reservoir di atas kemudian masuk ke

mould permeability hingga seluruh tanah di dalam mould jenuh sempurna. 2. Keluarkan udara yang berada pada alat permeability hingga benar-benar tidak ada lagi udara yang tersisa di dalam. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membuka sedikit baut untuk mengeluarkan gelembung udara. 3. Usahakan untuk menstabilkan tinggi air yang berada di reservoir dan jaga agar tidak terjadi gelombang. 4. Ukur tinggi muka air dan reservoir ke mould (h). 5. Perhatikan air yang keluar dari mould hingga tidak terjadi perubahan (konstan). 6. Setelah konstan, tampung air limpahan tersebut ke dalam gelas ukur sambil dicatat waktu menggunakan stopwatch.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

72

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 7. Ukur volume yang tertampung selama waktu yang ditentukan tersebut (V). 8. Ulangi percobaan tersebut untuk sampel 2 dan 3, kemudian lakukan perhitungan nilai permeabilitas rata-rata dari ketiga sampel tersebut. 7.5.3. Perbandingan dengan ASTM Percobaan yang dilakukan pada dasarnya menggunakan metode menurut cara ASTM. Ada beberapa perbedaan percobaan yang dilakukan, dengan cara ASTM D2434-65T, yaitu: 

ASTM menggunakan a = 11.71 cm2 sedangkan percobaan yang dilakukan menggunakan a = 0.2123716 cm2



ASTM menggunakan penurunan (dh) sebesar 1, 4, 7 serta 10 cm.



Suhu standar ASTM 20°C, sedangkan suhu kamar di laboratorium tercatat 29°C.



Pemadatan tanah tidak sama dengan cara ASTM. Selain itu standar yang ditetapkan

ASTM

tidak

dapat

dipenuhi

karena

peralatan

dalam

laboratorium tidak memungkinkan. Misalnya, tidak tersedianya pipa yang berdiameter sesuai standar ASTM, serta tidak adanya pengatur suhu ruangan yang dapat membuat suhu kamar menjadi 20°C.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

73

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 7.6.

Pengolahan Data

7.6.1. Data Hasil Praktikum Dimensi Mold Diameter (D) = ... mm = ... x 10-3 m Sampel 1

: Wpasir = ... gr Wtanah = ... gr Tinggi sampel (L)= ... cm = ... x 10-2 m Luas (A) = D x L = ... m2 Tinggi constant head (h) = ... cm = ... x 10-2 m Volume air tertampung (V) = ... ml = ... x 10-6 m3 (dalam ... detik)

Sampel 2 : W pasir = ... gr W tanah = ... gr Tinggi sampel (L)= ... cm = ... x 10-2 m Luas (A) = D x L = ... m2 Tinggi constant head (h) = ... cm = ... x 10-2 m Volume air tertampung (V) = ... ml = ... x 10-6 m3 (dalam ... detik) Sampel 3 : W pasir = ... gr W tanah = ... gr Tinggi sampel (L)= ... cm = ... x 10-2 m Luas (A) = D x L = ... m2 Tinggi constant head (h) = ... cm = ... x 10-2 m Volume air tertampung (V) = ... ml = ... x 10-6 m3 (dalam ... detik)

7.6.2. Perhitungan Koefisien Permeabilitas pada suhu kamar ( 29oC )

K29 = ( V. L ) / ( A . h . t2 ) sehingga untuk suhu standar (20oC)

K20 = K29 (η29 / η20)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

; η29 / η20 = …

74

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Keterangan:

V = volume air yang tertampung L = tinggi sampel A = luas sampel h = tinggi konstan t = waktu

Sampel 1 Tinggi (L)

=…m

Beda Tinggi (h)

=…m

Luas (A)

=DxL =…x… = … m2

Volume air (V)

= … m3 ( dalam … detik )

K29 = ( V . L ) / ( A . h . t2 ) =(….…)/(….….…

2

)

= … m/s

K20 = K29 . ( η29 / η20 ) =….… = … m/s Sampel 2 Tinggi (L)

=…m

Beda Tinggi (h)

=…m

Luas (A)

= … m2

Volume air (V)

= … m3 ( dalam ... detik )

K29 = ( V . L ) / ( A . h . t2 ) = … m/s

Buku Praktikum Mekanika Tanah

75

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

K20 = K29 . ( η29 / η20 ) =….… = … m/s Sampel 3 Tinggi (L)

=…m

Beda Tinggi (h)

=…m

Luas (A)

= … m2

Volume air (V)

= … m3 ( dalam ... detik )

K29 = ( V . L ) / ( A . h . t2 ) = … m/s

K20 = K29 . ( η29 / η20 ) =….… = … m/s Nilai-nilai k yang didapat kemudian dirangkum pada sebuah tabel di bawah ini: No. Sampel

K29 (m/s)

K20 (m/s)

1

…

…

2

…

…

3

…

…

Buku Praktikum Mekanika Tanah

76

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

LAMPIRAN DATA PRAKTIKUM

Buku Praktikum Mekanika Tanah

77

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

78

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

79

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

80

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

81

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

82

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

83

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

84

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

85

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAGIAN 2

Buku Praktikum Mekanika Tanah

86

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 8

HAND BORING & SAMPLING 8.1.

Standar Acuan ASTM D 1452 “Standard Practice for Soil Investigation and Sampling by Auger Borings” ASTM D 1587 “Standard Practice for Thin-Walled Tube Sampling of Soils for Geotechnical Purposes”

8.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Memeriksa karakteristik tanah secara visual mengenai warna, ukuran butiran, dan jenis tanah. Selain itu, percobaan ini bertujuan untuk mengambil sampel tanah undisturbed yang akan digunakan dalam praktikum selanjutnya.

8.3.

8.4.

Alat-alat dan Bahan 

Auger Iwan



2 buah batang dan 1 buah kepala pemutar



Batang pemegang



Kunci Inggris



Socket



Tabung 2 buah



Palu dan kepala pemukul



Beberapa kantong plastik



Lilin



Oli

Teori dan Rumus yang Digunakan Dalam percobaan ini diambil sampel tanah terganggu (disturbed sample) dan sampel tanah tidak terganggu (undisturbed sample).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

87

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Disturbed sample adalah sampel tanah yang diambil tanpa ada usaha yang dilakukan untuk melindungi struktur asli tanah tersebut. Undisturbed sample adalah sampel tanah yang masih menunjukkan sifat asli tanah. Sampel tidak terganggu ini secara ideal tidak mengalami perubahan struktur, kadar air, dan susunan kimia. Sampel tanah yang benar-benar asli tidak mungkin diperoleh, tetapi untuk pelaksanaan yang baik maka kerusakan contoh dapat dibatasi sekecil mungkin. Pengeboran Auger Pengeboran auger merupakan salah satu metode yang sederhana dalam melakukan investigasi tanah (soil investigation) dan pengambilan sampel (sampling).

Pengeboran

dapat

dilakukan

hingga kedalaman

tertentu

tergantung dari kondisi muka air tanah, karakteristik tanah, serta peralatan yang digunakan. Pengeboran auger dapat dilakukan secara manual oleh tangan manusia (hand-

operated auger) dan dapat dilakukan secara mekanis oleh mesin (machineoperated auger). Pada praktikum ini, pengeboran dilakukan secara manual menggunakan auger tipe Iwan (auger Iwan) yang merupakan bor terdiri dari dua segmen plat baja (menyerupai tabung) dengan dua mata pisau di ujungnya.

Gambar 8.1 Berbagai jenis auger untuk pengeboran

Buku Praktikum Mekanika Tanah

88

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Pengambilan Sampel Tanah Tidak Terganggu Pengambilan sampel tanah tidak terganggu dapat dilakukan dengan menggunakan tabung baja tipis (ASTM D 1587). Adapun syarat dari tabung baja tipis ini yaitu memenuhi ketentuan inside clearance ratio. Gambar 8.2 menjelaskan jenis tabung yang digunakan dalam pengambilan sampel tidak terganggu. 𝐷𝑖 − 𝐷𝑒 × 100% ≤ 1% 𝐷𝑒

Gambar 8.2. Tabung untuk pengambilan sampel tidak terganggu

Boring Log Boring log merupakan catatan hasil pengeboran yang digunakan sebagai identifikasi jenis lapisan tanah. Adapun dalam boring log biasanya berisi informasi antara lain: -

Kedalaman lapisan tanah

-

Elevasi permukaan titik bor, elevasi lapisan tanah, dan elevasi muka air tanah.

-

Simbol jenis tanah secara grafis

-

Deskripsi tanah: jenis tanah, warna, konsistensi/kepadatan

-

Posisi dan kedalaman pengambilan contoh. Juga disebutkan kondisi contoh terganggu atau tidak terganggu.

-

Informasi umum seperti nama proyek, lokasi, tanggal, dan nama penanggung jawab pekerjaan pengeboran.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

89

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Table 8.1. Simbol beberapa jenis tanah untuk boring log SIMBOL

JENIS TANAH

JENIS TANAH

Lempung

Lanau kelempungan

Lanau

Lanau kepasiran

Pasir

Pasir kelempungan

Material Timbunan

Pasir kelanauan

Lempung Kelanauan

Bongkahan

Lempung Kepasiran

Gambut

(Clay)

(Silt)

(Sand)

(Fill material)

(Silty-clay)

(Sandy-clay)

8.5.

SIMBOL

(Clayey-silt)

(Sandy-silt)

(Clayey-sand)

(Silty-sand)

(Boulders)

(Peat)

Prosedur Praktikum

8.5.1. Persiapan 1. Siapkan alat-alat praktikum. 2. Tentukan titik pengeboran dan bersihkan permukaan tanah dari rumput dan batuan. 8.5.2. Jalannya Praktikum 1. Pasang auger Iwan pada batang bor dan diletakkan di titik bor. 2. Putar bor searah jarum jam sambil dibebani. Batang bor diusahakan agar tetap tegak lurus.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

90

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 8.3 Proses pembuatan lubang menggunakan auger

3. Masukkan auger Iwan sampai kedalaman 30 cm, lalu ambil contoh tanah terganggu dan masukkan dalam kantong plastik. 4. Pada kedalaman 1 m, ganti auger Iwan dengan socket dan tabung, lalu pasang kepala pemukul dan dipukul dengan palu. Pemukulan dengan pemberat (palu) harus dilakukan dengan memperhatikan keselamatan.

Gambar 8.4 Proses pemukulan tabung sampling

5. Setelah tabung penuh, angkat tabung, lepas dari socket-nya, dan kemudian tutup/isolasi kedua permukaan tabung dengan lilin. Sampel tanah yang didapat adalah sampel tanah tak terganggu.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

91

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 6. Pasang kembali auger Iwan lalu teruskan pengeboran sampai kedalaman 2 m. 7. Setelah sampai kedalaman 2 m, ganti kembali auger Iwan dengan tabung dan socket untuk mengambil sampel tanah tidak terganggu yang kedua. 8.6.

Pengolahan Data Dari sampel tanah yang diambil, dapat dibuat boring log yang berisi jenis tanah, warna, dan juga uraian secara visual. Berikut merupakan contoh boring log.

Gambar 8.5. Contoh Boring Log

Buku Praktikum Mekanika Tanah

92

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 9

CONE PENETRATION TEST (SONDIR) 9.1.

Standar Acuan ASTM D 3441 “Standard Test Method for Mechanical Cone Penetration Tests

of Soil” SNI 2827:2008 “Cara uji penetrasi lapangan dengan alat sondir” 9.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Untuk mengetahui tahanan konus (end bearing) dan hambatan lekat (skin

friction) tanah pada kedalaman tertentu. Pengujian ini merupakan pengujian lapangan yang hasilnya digunakan dalam menghitung daya dukung tanah ketika akan dilakukan pekerjaan tanah dan juga pekerjaan pondasi untuk struktur bangunan. 9.3.

9.4.

Alat-alat dan Bahan 

Alat Sondir (Hydraulic Dutch Penetrometer)



Manometer 2 buah, berkapasitas 0 – 60 kg/cm2 dan 0 – 250 kg/cm2



Pipa sondir lengkap dengan pipa dalamnya



Biconus standar dengan luas konus 10 cm2 dan luas mantel 150 cm2



Angkur 2 buah lengkap dengan penguncinya



Besi kanal 4 buah



Kunci Inggris



Oli, kuas, lap, dan castrolie

Teori dan Rumus yang Digunakan Uji sondir merupakan salah satu pengujian lapangan dimana dilakukan penetrasi batang serta konus yang bertujuan untuk mengetahui daya dukung tanah pada setiap lapisan, yaitu berupa tahanan ujung (end bearing) dan juga

Buku Praktikum Mekanika Tanah

93

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia tahanan gesek (skin friction). Selain itu, pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui kedalaman tanah keras. Pengujian sondir dilakukan dengan melakukan penetrasi alat sondir, yang terdiri dari batang silindris dengan ujung berupa konus. Biasanya konus yang digunakan adalah biconus, yang dilengkapi dengan selimut untuk mengukur hambatan lekat tanah. Gambar 9.1 merupakan alat sondir berdasarkan SNI 2827:2008.

Gambar 9.1 Rincian konus ganda (biconus) tipe Begemann. Posisi tertekan (kiri); posisi terbentang (kanan)

Dalam melakukan penetrasi alat sondir, diperlukan suatu rangkaian alat pembeban hidrolik yang dipasang pada titik lokasi pengujian. Alat pembeban ini harus dijepit oleh dua batang penjepit yang diangkur pada tanah agar tidak bergerak ketika dilakukan pengujian. Selain itu terdapat dua buah manometer yang digunakan untuk membaca tekanan hidrolik yang terjadi ketika dilakukan

Buku Praktikum Mekanika Tanah

94

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia penetrasi batang dalam, pipa dorong, dan konus. Gambar 9.2 menunjukkan rangkaian alat yang digunakan dalam penetrasi konus pada praktikum ini.

Gambar 9.2 Rangkaian alat penetrasi konus (sondir Belanda)

Hasil dari pengujian sondir ini adalah tahanan ujung yang diambil sebagai gaya penetrasi per satuan luas penampang ujung sondir, atau qc dan tahanan ujung total, atau qt. Pengujian sondir ini dilakukan hingga mencapai tanah keras atau hingga mencapai kemampuan maksimum alat, yaitu tekanan qc = 250 kg/cm2. Berikut merupakan proses kerja bikonus pada saat dilakukan penetrasi alat sondir.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

95

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.3 Mekanisme kerja bikonus pada saat dilakukan penetrasi alat sondir

Setelah didapatkan data tahanan qc dan qt, dilakukan perhitungan nilai friksi yang terjadi pada selimut bikonus (fs), hambatan pelekat (HP), jumlah hambatan pelekat (JHP), serta Friction Ratio (FR). Berikut rumus yang digunakan dalam perhitungan: 𝐹𝑡 × 𝑞𝑡 = 𝐹𝑐 × 𝑞𝑐 + 𝐹𝑚 × 𝑓

𝑓=

(𝐹𝑡×𝑞𝑡)+(𝐹𝑐×𝑞𝑐) 𝐹𝑚

(9.1)

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

𝑓𝑠 =

10𝑞𝑡−10𝑞𝑐

𝑓𝑠 =

Buku Praktikum Mekanika Tanah

150

𝑞𝑡−𝑞𝑐 15

(9.2)

96

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia dimana:

Ft

= Fc = luas penampang bikonus (10 cm2)

qt

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

qc

= tekanan konus yang terbaca pada manometer (kg/cm2)

Fm

= luas mantel bikonus (150 cm2)

Hambatan Pelekat (HP): 𝐻𝑃 = 𝑙 × 𝑓

(9.3)

dimana:

l = panjang lekatan = 20 cm (sondir ditekan tiap 20 cm) Jumlah Hambatan Pelekat (JHP): 𝐽𝐻𝑃 = ∑ 𝑓𝑖 × 𝑙𝑖

(9.4)

Sedangkan nilai rasio gesekan (Friction Ratio) diperoleh berdasarkan persamaan berikut:

𝐹𝑅 =

𝑞𝑐 𝑓𝑠

× 100%

(9.5)

Setelah dilakukan perhitungan fs, HP, JHP, dan FR, dibuat grafik terhadap kedalaman yang menunjukkan stratifikasi dari lapisan tanah di lokasi tersebut. Nilai tahanan konus serta nilai rasio friksi dapat dikorelasikan terhadap jenis tanah serta prilakunya. Gambar berikut menunjukkan korelasi hasil uji CPT terhadap prilaku tanah oleh Robertson (1986).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

97

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.4 Korelasi hasil uji CPT dengan jenis tanah

9.5.

Prosedur Praktikum

9.5.1. Persiapan 1. Buat lubang bujur sangkar dengan ukuran 30 cm sisinya dengan kedalaman 20 cm atau sampai kedalaman dimana tidak dijumpai lagi lapisan yang mengandung akar tanaman. 2. Pasang angkur pada dua sisi dimana alat sondir akan ditempatkan.

Gambar 9.1 Proses pemasangan angkur

3. Letakkan mesin sondir lalu pasang baja kanal sebagai penahan agar alat tidak terangkat atau goyang.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

98

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 4. Set kedua manometer menjadi nol. 5. Periksa konus, pipa sondir dan pipa dalamnya serta olesi oli agar lancar. 9.5.2. Jalannya Praktikum 1. Hubungkan Konus dengan rangkaian pipa dan pipa dalamnya lalu pasang pada alat sondir.

Gambar 9.2 Proses penetrasi alat sondir

2. Putar alat sondir secara manual sehingga menekan rangkaian konus dan pipa menembus tanah sampai kedalaman 20 cm. 3. Kunci alat dan lakukan pembacaan pada manometer sambil diputar searah jarum jam dengan kecepatan penetrasi konus antara 1 cm/s sampai 2 cm/s. Selama penekanan batang pipa dorong tidak boleh ikut turun, karena akan mengacaukan pembacaan. 4. Bila pembacaan sudah mencapai nilai yang lebih besar dari 50 kg/cm2, pembacaan dilakukan pada manometer besar dengan cara mengunci manometer kecil dan membuka manometer besar, kemudian dilakukan pembacaan kembali. 5. Pembacaan dihentikan bila nilai qc telah mencapai harga 250 kg/cm2.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

99

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 9.6.

Pengolahan Data Contoh perhitungan data : •

Untuk h = 40 cm; qc = 15 kg/cm2; qt = 21 kg/cm2 𝑓𝑠 =

𝑞𝑡−𝑞𝑐 15

=

21−15 15

𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 0,4 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝐻𝑃 = 𝑙 × 𝑓𝑠 = 20 × 0,4 = 8 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐽𝐻𝑃 = 0 + 8 = 8 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑓𝑠

0,4

𝐹𝑅 = (𝑞𝑐) × 100% = ( 15 ) × 100% = 2,67% •

Untuk h = 60 cm; qc = 19 kg/cm2; qt = 31 kg/cm2 𝑓𝑠 =

𝑞𝑡−𝑞𝑐 15

=

31−19 15

𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 0,8 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝐻𝑃 = 𝑙 × 𝑓𝑠 = 20 × 0,8 = 16 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐽𝐻𝑃 = 8 + 16 = 24 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑓𝑠

0,8

𝐹𝑅 = (𝑞𝑐) × 100% = ( 19 ) × 100% = 4,21% Setelah itu dibuat tabulasi perhitungan nilai fs, HP, JHP, dan FR, disertai dengan grafik qc terhadap kedalaman, grafik fs terhadap kedalaman, dan grafik FR terhadap kedalaman. Hasil akhir dari percobaan ini adalah stratifikasi tanah berdasarkan nilai qc, fs, HP, JHP, dan FR pada lokasi dilakukan pengujian sondir. Berikut merupakan contoh pengolahan data sondir.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

100

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Project Location Sondir Date of Testing Diameter of Cone

: : : : :

Area of Cone Ground Water Level Elevation

:

PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH KAMPUS UI, DEPOK S1 9/15/2006 3,55 cm 150

: :

Kedalaman (m)

qc (kg/cm2)

qt (kg/cm2)

0,00 -0,20 -0,40 -0,60 -0,80 -1,00 -1,20 -1,40 -1,60 -1,80 -2,00 -2,20 -2,40 -2,60 -2,80 -3,00 -3,20 -3,40 -3,60 -3,80 -4,00 -4,20 -4,40 -4,60 -4,80 -5,00 -5,20 -5,40 -5,60 -5,80 -6,00

0 0 15 19 19 17 18 17 18 18 20 16 18 16 15 14 16 18 20 20 20 23 24 24 29 27 28 28 28 20 20

0 0 21 31 34 24 23 24 24 27 29 28 28 23 32 32 34 33 35 36 38 38 44 37 44 38 35 37 34 34 35

Buku Praktikum Mekanika Tanah

0,000

cm2 m m

Pembacaan fs HP (kg/cm2) (kg/cm2) 0,00 0,00 0,40 0,80 1,00 0,47 0,33 0,47 0,40 0,60 0,60 0,80 0,67 0,47 1,13 1,20 1,20 1,00 1,00 1,07 1,20 1,00 1,33 0,87 1,00 0,73 0,47 0,60 0,40 0,93 1,00

0,00 0,00 8,00 16,00 20,00 9,33 6,67 9,33 8,00 12,00 12,00 16,00 13,33 9,33 22,67 24,00 24,00 20,00 20,00 21,33 24,00 20,00 26,67 17,33 20,00 14,67 9,33 12,00 8,00 18,67 20,00

JHP (kg/cm)

FR (%)

0,00 0,00 8,00 24,00 44,00 53,33 60,00 69,33 77,33 89,33 101,33 117,33 130,67 140,00 162,67 186,67 210,67 230,67 250,67 272,00 296,00 316,00 342,67 360,00 380,00 394,67 404,00 416,00 424,00 442,67 462,67

0,00 0,00 2,67 4,21 5,26 2,75 1,85 2,75 2,22 3,33 3,00 5,00 3,70 2,92 7,56 8,57 7,50 5,56 5,00 5,33 6,00 4,35 5,56 3,61 3,45 2,72 1,67 2,14 1,43 4,67 5,00

101

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia -6,20 -6,40 -6,60 -6,80 -7,00 -7,20 -7,40 -7,60 -7,80 -8,00 -8,20 -8,40 -8,60 -8,80 -9,00 -9,20 -9,40 -9,60 -9,80 -10,00 -10,20 -10,40 -10,60 -10,80 -11,00 -11,20 -11,40 -11,60 -11,80 -12,00

18 16 15 15 12 12 12 10 10 15 18 12 26 18 18 25 39 58 21 35 30 30 60 100 75 65 130 145 95 150

24 20 18 17 16 16 17 12 13 18 26 22 29 25 28 37 59 66 50 45 46 46 68 120 90 70 145 155 105

Buku Praktikum Mekanika Tanah

0,40 0,27 0,20 0,13 0,27 0,27 0,33 0,13 0,20 0,20 0,53 0,67 0,20 0,47 0,67 0,80 1,33 0,53 1,93 0,67 1,07 1,07 0,53 1,33 1,00 0,33 1,00 0,67 0,67

8,00 5,33 4,00 2,67 5,33 5,33 6,67 2,67 4,00 4,00 10,67 13,33 4,00 9,33 13,33 16,00 26,67 10,67 38,67 13,33 21,33 21,33 10,67 26,67 20,00 6,67 20,00 13,33 13,33

470,67 476,00 480,00 482,67 488,00 493,33 500,00 502,67 506,67 510,67 521,33 534,67 538,67 548,00 561,33 577,33 604,00 614,67 653,33 666,67 688,00 709,33 720,00 746,67 766,67 773,33 793,33 806,67 820,00

2,22 1,67 1,33 0,89 2,22 2,22 2,78 1,33 2,00 1,33 2,96 5,56 0,77 2,59 3,70 3,20 3,42 0,92 9,21 1,90 3,56 3,56 0,89 1,33 1,33 0,51 0,77 0,46 0,70

102

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.3 Contoh grafik pengolahan data sondir. Grafik qc dan JHP terhadap kedalaman (kiri); grafik fs terhadap kedalaman (tengah); grafik FR terhadap kedalaman (kanan)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

103

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 10

TRIAXIAL UU (UNCONSOLIDATED-UNDRAINED) TEST 10.1.

Standar Acuan ASTM D 2850 “Standard Test Method for Unconsolidated-Undrained Triaxial

Compression Test on Cohesive Soils” SNI 03-4813-1998 Rev. 2004 “Cara uji triaksial untuk tanah kohesif dalam keadaan tidak terkonsolidasi dan tidak terdrainase (UU)” 10.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Untuk mengetahui parameter kuat geser tak terdrainasi suatu tanah (undrained shear strength), yaitu berupa sudut geser tanah () dan nilai kohesi (c).

10.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Unit mesin Triaxial Test



Alat untuk memasang membran karet pada tanah uji



Pompa penghisap



Membran karet untuk membungkus tanah uji



Kertas tissue



Cetakan contoh tanah uji



Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm



Extruder



Spatula



Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr



Can



Oven

Buku Praktikum Mekanika Tanah

104

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia b. Bahan  10.4.

Sampel tanah undisturbed (sampel tanah tak terganggu)

Teori dan Rumus yang Digunakan Salah satu tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan parameter kuat geser tanah. Parameter ini didefinisikan dengan persamaan umum Coulomb: 𝜏 = 𝑐 + 𝜎𝑛 𝑡𝑎𝑛 𝜑

(10.1)

Dimana: τ

= kuat geser (kPa, ksf, psi, dll)

c

= kohesi tanah atau adhesi antarpartikel (kPa, ksf, dll)

σn

= tegangan normal (kPa, ksf, dll)

φ

= sudut geser dalam (°)

Persamaan 10.1 merupakan parameter kuat geser pada kondisi tegangan total (total stress). Tanah yang diberikan penambahan beban akan mengalami kenaikan tegangan air pori, Δu. Apabila kenaikan tegangan air pori ini dihilangkan, maka didapatkan persamaan kuat geser tanah pada kondisi tegangan efektif (effective stress), seperti persamaan 10.2 berikut. 𝜏 = 𝑐 ′ + (𝜎𝑛 − ∆𝑢) 𝑡𝑎𝑛 𝜑′

(10.2)

Nilai tegangan efektif merupakan parameter kuat geser tanah yang sebenarnya. Ada tiga macam Triaxial Test: 1. Unconsolidated Undrained Test (UU) Pada percobaan ini air tidak diperbolehkan mengalir dari sampel tanah. Tegangan air pori biasanya tidak diukur pada percobaan semacam ini.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

105

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Dengan demikian hanya kekuatan geser “UNDRAINED” (Undrained Shear

Strength) yang dapat ditentukan. 2. Consolidated Undrained Test (CU) Pada percobaan ini sampel tanah diberikan tegangan normal dan air diperbolehkan mengalir dari sampel. Tegangan normal ini bekerja sampai konsolidasi selesai, yaitu sampai tidak terjadi lagi perubahan pada isi sampel tanah. Kemudian jalan air dari sampel ditutup dan sampel diberikan tegangan geser secara undrained (tertutup). Tegangan normal masih tetap bekerja, biasanya tegangan air pori diukur selama tegangan geser diberikan. 3. Drained Test (CD) Pada percobaan ini sampel tanah diberi tegangan normal dan air diperbolehkan mengalir sampai konsolidasi selesai. Kemudian tegangan geser diberikan dengan kata lain pergeseran dilakukan secara drained (terbuka). Untuk menjaga tekanan air pori tetap nol, maka kecepatan percobaan harus lambat (dalam hal ini juga tergantung koefisien permeabilitas). Pada percobaan, yang akan dilakukan adalah Unconsolidated-Undrained (UU). Rumus-rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

𝝈𝟏 =

𝒌.𝑴

∆𝝈 =

𝒌.𝑴

𝑨 𝑨

+ 𝝈𝟑 = 𝒅𝒆𝒗𝒊𝒂𝒕𝒐𝒓 𝒔𝒕𝒓𝒆𝒔𝒔

(10.3)

𝑨

𝟎 𝑨 = 𝟏−𝜺

∆𝑳

𝜺=𝑳

Buku Praktikum Mekanika Tanah

𝟎

106

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia dimana: σ1

= Tegangan vertikal yang diberikan

σ3

= Tegangan horizontal

k

= Kalibrasi dari proving ring

A0

= Luas sampel tanah awal

∆L

= Perubahan panjang sampel awal

L0

= Panjang sampel tanah awal

M

= Pembacaan proving ring maksimum

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

𝜎𝑛 =

(𝝈𝟏 +𝝈𝟑 )

𝜎𝑛 =

(𝝈𝟏 −𝝈𝟑 )

2 2

+

(𝝈𝟏 +𝝈𝟑 ) 2

cos 2𝜃

(10.4)

sin 2𝜃

Gambar 9.1 Diagram mohr untuk mencari nilai kohesi (c) dan sudut geser (φ).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

107

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Dari percobaan Triaxial ini diketahui tiga jenis keruntuhan dari tanah uji, sbb: 1. General Shear Failure Penambahan beban pada pondasi diikuti oleh penurunan pondasi tersebut. Pada pembebanan mencapai qu maka terjadi keruntuhan tiba-tiba yang diikuti oleh perluasan keruntuhan permukaan sampai ke bawah permukaan.

Gambar 9.2 Grafik hubungan q vs settlement, terlihat puncak yang jelas

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

Gambar 9.3 Grafik hubungan q vs settlement, tidak terlihat puncak yang jelas

Buku Praktikum Mekanika Tanah

108

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 3. Punching Shear Failure Pada pondasi yang didukung oleh tanah yang agak lepas setelah tercapainya qu, maka grafik hubungan q vs settlement bisa digambarkan mendekati linear.

Gambar 9.4 Grafik hubungan q vs settlement, mendekati linear

10.5.

Prosedur Praktikum

10.5.1. Persiapan 1. Keluarkan sampel tanah undisturbed dari tabung dan masukkan ke dalam cetakan silinder uji (dengan menggunakan extruder mekanis) dan potong dengan gergaji kawat.

Gambar 9.5 Proses pencetakan sampel uji undisturbed

Buku Praktikum Mekanika Tanah

109

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2. Ratakan kedua ujung sampel tanah di dalam silinder uji dengan menggunakan spatula. Kemudian keluarkan sampel uji dari silinder uji dengan extruder manual.

Gambar 9.6 Proses pengeluaran sampel uji dari silinder uji (kiri) dan sampel uji yang telah jadi (kanan)

3. Ukur dimensi sampel tanah (L = 2-3 D ). 4. Timbang berat awal sampel tanah tersebut. 10.5.2. Jalannya Praktikum 1. Pasang membran karet pada sampel dengan menggunakan alat pemasang: 

Pasang membran karet pada dinding alat tersebut.



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



Masukkan sampel tanah ke dalam alat pemasang tersebut.



Lepaskan sampel tanah dari alat tersebut sehingga sampel terbungkus membran.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

110

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.7 Sampel uji yang telah terpasang membran karet

2. Masukkan sampel tanah ke dalam sel Triaxial, dan tutup dengan rapat.

Gambar 9.8 Proses pemasangan sampel uji ke alat triaksial

3. Pasang sel triaksial pada unit mesin Triaxial. 4. Atur kecepatan penurunan 1% dari ketinggian sampel. 5. Isi sel Triaxial dengan gliserin sampai penuh dengan memberi tekanan pada tabung tersebut. Pada saat gliserin hampir memenuhi tabung, keluarkan udara yang ada di dalam tabung agar gliserin dapat memenuhi sel. Fungsi gliserin ini adalah untuk menjaga tegangan 3 dapat merata ke seluruh permukaan sel dan besarnya dapat dibaca pada manometer.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

111

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Untuk percobaan ini diberikan harga: 

3 = 0.40 kg/cm2



3 = 0.80 kg/cm2



3 = 1.20 kg/cm2

dengan kedalaman sampel tanah = 1,0 s/d 1,5 meter.

Gambar 9.9 Proses pengisian sel triaksial dengan gliserin/air

6. Lakukan penekanan pada sampel tanah dari atas (vertikal). 7. Lakukan pembacaan Load Dial setiap penurunan dial bertambah 0.02 inch atau 0.025 mm. 8. Setelah selesai, masukkan sampel uji ke oven untuk mencari kadar air. 10.6. Pengolahan Data 10.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 10.6.2. Perhitungan (contoh) Sampel No.1 dengan kedalaman asal tanah 1.0 m – 1.5 m : Data : σ31 = 0.4 kg/cm2 Tinggi sampel (L0)= 7.23 cm Diameter sampel (D) = 3.55 cm

Buku Praktikum Mekanika Tanah

112

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia A0 = ¼..D2 = 9.89 cm2 LRC = 0.15 kg/cm2 (contoh) Contoh perhitungan : 

Pembacaan dial deformasi 0.025 mm



Pembacaan dial pembebanan (M) = 21



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



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



Correct area : 𝐴′ =



𝐴0 9,89 = = 9,9273131 𝑐𝑚2 1 − 𝜀 0,9965398

Dari diagram Mohr didapat : σ1 = (σ1-σ3) + σ3 σ1 = σ + σ3 Diambil harga yang maksimum M = 85.00 ; diperoleh c = 32,87, dan  = 31,51o maka : 𝜃 = 45 +



𝜑 31,51 = 45 + = 60,76° 2 2

Mencari n dan n : 𝜎𝑛 =

𝜎1 +𝜎3

𝜎𝑛 =

1,649 +0,40

2

+

2

𝜎1 −𝜎3 2

+

cos 2𝜃

1,649−0,40 2

cos(121,52)

𝜎𝑛 = 0,6810 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜏𝑛 =

𝜎1−𝜎3

𝜏𝑛 =

1,649−0,4

2 2

sin 2𝜃 sin(121,52)

𝜏𝑛 = 0,5324 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Buku Praktikum Mekanika Tanah

113

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Contoh perhitungan data triaxial (tabulasi dan grafik)

Gambar 9.10 Data tiap sampel triaxial

Buku Praktikum Mekanika Tanah

114

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.11 Pengolahan data sampel triaxial No.1

Buku Praktikum Mekanika Tanah

115

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.12 Pengolahan data sampel triaxial No.2

Buku Praktikum Mekanika Tanah

116

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Buku Praktikum Mekanika Tanah

117

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.13 Pengolahan data sampel triaxial No.3

Buku Praktikum Mekanika Tanah

118

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 9.14 Grafik keruntuhan dan Grafik Mohr dari uji Triaxial

Buku Praktikum Mekanika Tanah

119

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 11

CONSOLIDATION TEST 11.1. Standar Acuan ASTM D 2435 “Standard Test Method for One-Dimensional Consolidation

Properties of Soils” SNI 03-2812-1992 “Metode pengujian konsolidasi tanah satu dimensi” 11.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan 

Menentukan koefisien pemampatan / Compression Index (CC).



Mencari tegangan Pre-Consolidated (PC), untuk mengetahui kondisi tanah dalam keadaan Normally Consolidated atau Over Consolidated .



Menentukan koefisien konsolidasi (CV), yang menjelaskan tingkat kompresi primer tanah.



Menentukan koefisien tekanan sekunder (C) yang menjelaskan koefisien rangkak (creep) dari suatu tanah.

11.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Consolidation loading device



Consolidation cell



Ring Konsolidasi



Beban (1; 2; 4; 8; 16; 32 kg)



Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm



Gergaji kawat dan spatula



Vaseline, kertas pori, dan batu Porous,



Oven pengering



Dial dengan akurasi 0,002 mm



Stopwatch



Extruder



Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr

Buku Praktikum Mekanika Tanah

120

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Can

b. Bahan 

Sampel tanah undisturbed dari tabung

Gambar 11.1 Alat konsolidasi

11.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Konsolidasi adalah peristiwa penyusutan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total telah benar-benar hilang. Penurunan konsolidasi adalah perpindahan vertikal permukaan tanah sehubungan dengan perubahan volume pada suatu tingkat dalam proses konsolidasi. Perkembangan konsolidasi di lapangan dapat diketahui dengan

Buku Praktikum Mekanika Tanah

121

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia menggunakan alat piezometer yang dapat mencatat perubahan air pori terhadap waktu. Waktu proses konsolidasi bergantung pada beberapa faktor berikut: -

Derajat kejenuhan

-

Koefisien permeabilitas tanah

-

Viskositas dan kompresibilitas dari rongga cairan

-

Panjang dari jalur drainase

Terjadi tiga tahapan yang berbeda dalam proses konsolidasi: o

Tahap I : Terjadi pemampatan awal yang terjadi akibat dari pembebanan awal.

o

Tahap II : Terjadi konsolidasi primer, yaitu saat dimana tekanan air pori secara perlahan dipindahkan kedalam tegangan efektif, yang merupakan akibat dari keluarnya air dari pori-pori tanah.

o

Tahap III: Terjadi Konsolidasi sekunder, yaitu disaat tekanan air pori telah hilang seluruhnya. Pemampatan yang terjadi pada masa ini disebabkan oleh terjadinya penyesuaian plastis dari partikelpartikel tanah.

Sementara itu, penurunan segera atau yang dapat disebut immediate

settlement, merupakan akibat dari deformasi elastis yang terjadi pada tanah kering, basah dan jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air. 11.5.

Prosedur Praktikum

11.5.1. Persiapan 1. Berikan ring konsolidometer dan olesi vaseline diseluruh permukaan bagian dalam, kemudian ukur dimensi (D dan h0) dan massa-nya (Wring) dengan jangka sorong dan timbangan.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

122

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 11.2 Pengolesan vaseline ke silinder ring (kiri), pengukuran diameter ring konsolidasi (kanan), dan pengukuran tinggi ring konsolidasi (bawah)

2. Keluarkan sampel tanah dengan menggunakan extruder dan masukkan ke dalam ring dan ratakan permukaannya dengan spatula. Kemudian timbang beratnya (Ww0).

Gambar 11.3 Tanah dikeluarkan dari tabung dengan extruder (kiri), proses perataan permukaan ring (kanan).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

123

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 11.5.2. Jalannya Praktikum 1. Susun modul ke dalam sel konsolidasi dengan urutan dari bawah : 

Batu pourous



Kertas pori



Sampel tanah dalam ring



Kertas pori



Batu porous



Silinder tembaga yang berfungsi meratakan beban



Penahan dengan 3 mur

Gambar 11.4 Kertas pori dan batu porous (kiri) dan sample tanah dalam ring konsolidasi (kanan)

Gambar 11.5 Silinder tembaga (kiri) dan 3 mur penahan (kanan)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

124

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2. Berikan air sampai permukaan silinder tembaga tergenang, kemudian set dial menjadi nol sebelum beban ditambahkan; sedangkan lengan beban masih ditahan baut penyeimbang.

Gambar 11.6 Pemberian air hingga permukaan silinder tembaga terendam (kiri) dan pengesetan dial (kanan)

3. Berikan pembebanan konstan sebesar 1 kg dengan interval waktu 0”, 6”, 15”, 30”, 60”, 120”, 240”, 480”, dan 24 jam. Dan catat masing-masing pembacaan pada dial. 4. Ulangi percobaan untuk pembebanan 2; 4; 8; 16 dan 32 kg dengan interval waktu 24 jam. Dan catat masing-masing pembacaan pada dial. 5. Lakukan proses unloading yaitu menurunkan beban secara bertahap dari 32; 16; 8; 4; 2; dan 1 kg. Catat nilai unloading sebelum beban diturunkan.

Gambar 11.7 Proses loading (kiri) dan pembacaan dial untuk setiap waktu (kanan)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

125

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 6. Keluarkan tanah dari sel konsolidometer dan ring berikut sampel tanah kemudian timbang dan masukkan ke dalam oven untuk mendapatkan berat kering sampel (Wd) sehingga dapat ditentukan kadar airnya.

11.6. Pengolahan Data 11.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 11.6.2. Perhitungan a. Menentukan harga t90 t

x

t (menit)

 Menurut Taylor Nilai t x yang didapatkan kemudian dikuadratkan untuk mendapatkan nilai t90 x 1.15x

Penurunan (cm) Gambar 11.8 Grafik penurunan vs akar waktu penurunan, untuk menentukan t90

Langkah-langkah dalam menentukan t90 ialah: 1. Buat grafik penurunan vs akar waktu penurunan. 2. Tarik garis singgung pada kurva di daerah penurunan awal dan cari titik potong dengan sumbu akar waktu sebesar 1,15 kali absis titik potong pertama tadi untuk dihubungkan dengan titik potong antara perpanjangan garis terakhir dengan kurva itulah yang dinamakan t90.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

126

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia b. Menentukan Koefisien Konsolidasi (CV) Rumus yang digunakan adalah :

Kondisi Awal

0,848H 2 Cv  t90

H

(11.1)

1 H  H  half averageload height   H ring   2 2 

H Susut

c. Menentukan tegangan pre-consolidation (PC) Pressure (kg/cm2) dlm log

Pc Grs 2

Grs 1 0

Grs 3

p

1 Grs 5

2 16

32

e2 e1

Grs 4 Void Ratio, e Gambar 11.9 Grafik angka pori vs tegangan, untuk mencari tegangan PC

Langkah pengerjaan: 1. Sketsa grafik angka pori vs tegangan 2. Buat garis dari titik 0 ke titik 32 (grs 1). 3. Buat garis sejajar thd garis 1 dan bersinggungan dgn titik lengkung (grs 2). 4. Buat garis horisontal thd titik p (grs 3). 5. Tarik garis melalui titik 16 dan 32 (grs 4).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

127

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 6. Buat garis yang membagi sudut antara garis 2 dan 3 sama besar (1=2) (grs 5). 7. Titik perpotongan garis 4 dgn garis 5 kita tarik lurus ke atas dan didapatkan nilai Pc. d. Menentukan harga Compression Index (CC) Rumus yang digunakan adalah : e2  e1  log p1  log p2 

Cc 

keterangan : e1 , e2  angka pori  dari grafik pressure vs void ratio

(11.2)

 diambil titik 16 dan 32 utk memudahkan perhitungan p1 , p2  tekanan (kg / cm 2 )

e. Untuk mencari harga Recompression Index (CR) :  Rumus sama dengan CC namun, nilai e0 dan ec diambil pada titik 0 dan 2.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

128

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Data Percobaan Awal : 1.

Diameter ring (D)

............................

cm

2.

Luas ring (A)

............................

cm2

3.

Tinggi ring (Ht)

............................

cm

4.

Tinggi sampel (Hi)

............................

cm

5.

Harga Spesivic Gravity (Gs)

............................

6.

Berat (tanah + ring) awal

............................

gr

7.

Berat ring

............................

gr

8.

Berat tanah basah (Wt)

(6) – (7)

gr

9.

Kadar air awal (Wi)

Berat air 100% Berat tan ah ker ing

%

10.

Berat kering tanah (Ws)

............................

gr

11.

Berat tanah kering oven (Ws)

............................

gr

12.

Tinggi tanah awal (H0)

............................

cm

13.

Beda tinggi (Hv)

Hi – H0

cm

14.

Derajat saturasi (Si)

Wt  Ws Hv  A

15.

Void ratio (e0)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

Hv H0

129

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Data Percobaan Akhir : 16.

Pembacaan awal

............................

cm

17.

Pembacaan akhir

............................

cm

18.

Bedaan tinggi

(16) – (17)

cm

19.

Tinggi sampel akhir (Hvf)

(13) – (18)

cm

20.

Void ratio akhir (ef)

Hvf H0

21.

Kadar air akhir (Wf)

Berat air 100% WS

%

22.

Po

Wt H Hi  A

kg/c m2

23.

Beda tinggi (H)

............................

cm

24.

Beda void ratio (e)

25.

Void ratio (e)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

H H0

e0 - e

130

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Contoh Perhitungan Data Konsolidasi

Gambar 11.10 Data sampel konsolidasi

Buku Praktikum Mekanika Tanah

131

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 11.11 Data pembacaan sampel konsolidasi tiap tahap pembebanan

Gambar 11.12 Data perhitungan t90 untuk pembebanan sebesar 1 kg

Buku Praktikum Mekanika Tanah

132

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 11.13 Data perhitungan t90 untuk pembebanan sebesar 2 kg

Gambar 11.14 Data perhitungan t90 untuk pembebanan sebesar 4 kg

Buku Praktikum Mekanika Tanah

133

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 11.15 Data perhitungan t90 untuk pembebanan sebesar 8 kg

Gambar 11.16 Data perhitungan t90 untuk pembebanan sebesar 16 kg

Buku Praktikum Mekanika Tanah

134

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 11.16 Data perhitungan t90 untuk pembebanan sebesar 32 kg

Gambar 11.18 Data perhitungan untuk mencari t90 dan Cv

Buku Praktikum Mekanika Tanah

135

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 11.19 Grafik konsolidasi yang dapat digunakan untuk mencari Pc

Buku Praktikum Mekanika Tanah

136

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 12

DIRECT SHEAR TEST 12.1. Standar Acuan ASTM D 3080 “Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under

Consolidated Drained Conditions” SNI 2813:2008 “Cara uji kuat geser langsung tanah terkonsolidasi dan terdrainase” 12.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan sudut geser (φ) pada suatu sampel tanah.

12.3.

Alat-alat dan Bahan c.

Alat 

Alat Direct Shear Test dan Shear Box



Beban dengan berat 5 – 25 kg



2 Dial gauge untuk vertical dan horizontal displacement



Specimen cutter untuk memotong sampel tanah kohesif



Tamper untuk memadatkan tanah yang cohesionless



Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr



Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm



Stopwatch



Can



Oven

d. Bahan 

Sampel tanah pasir

Buku Praktikum Mekanika Tanah

137

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 12.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Kekuatan geser dapat diukur langsung dengan pemberian beban konstan vertikal (normal) pada sampel dan pemberian gaya geser tertentu dengan kecepatan konstan dan perlahan-lahan untuk menjaga tegangan air pori tetap nol hingga tercapai kekuatan geser maksimum. Tegangan normal didapatkan dengan pembagian besarnya gaya normal dengan luas permukaan bidang geser: 𝑃

𝜎𝑛 = 𝐴

(12.1)

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

𝜏=𝐴 G = M x LRC

(12.2)

LRC = 0,15 kg/div Tegangan geser ini merupakan persamaan Coulomb seperti pada pengujian triaxial, dimana untuk parameter tegangan efektif: 𝜏 = 𝑐′ + (𝜎𝑛 − ∆𝑢) 𝑡𝑎𝑛 𝜑′

(12.3)

Dimana: τ

= kuat geser (kPa, ksf, psi, dll)

c’

= kohesi tanah efektif (kPa, ksf, dll)

σn

= tegangan normal (kPa, ksf, dll)

φ’

= sudut geser dalam efektif (°)

Δu

= perubahan tegangan air pori (kPa, ksf, dll)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

138

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Seiring dengan bertambahnya gaya normal, gaya perlawanan yang diberikan juga semakin bertambah. Hal ini dikarenakan titik kontak antar partikel yang semakin banyak akibat gaya normal. Dengan demikian, maka dapat disimpulkan bahwa kuat geser merupakan sebuah fungsi dari beban normal. Untuk tanah lepas (cohesionless – pasir) nilai kohesi seharusnya adalah 0, dengan nilai sudut geser pasir (φ) berkisar antara 28° - 48°.

12.5.

Prosedur Praktikum

12.5.1. Persiapan 1. Ukur diameter lingkar dalam Shear Box. 2. Seimbangkan sistem counterweight sehingga mampu memberikan gaya normal terhadap shear box. 3. Timbang penutup Shear Box + bola + can. 4. Sediakan pasir secukupnya dan dibersihkan dari kotoran maupun kerikil menggunakan saringan No.18. 5. Ambil sedikit pasir, timbang dan masukkan oven untuk mencari kadar air pasir. 12.5.2. Jalannya Praktikum 1. Masukkan pasir ke dalam shear box kira-kira 3/4 bagian dengan mengunci

shear box terlebih dahulu agar tidak dapat bergerak. 2. Ratakan permukaan pasir dengan spatula lalu ditutup dengan penutup

shear box dan bola. 3. Berikan beban sebesar 5 kg, lalu buka kunci shear box. 4. Atur horizontal dial dan load ring dial menjadi nol. 5. Berikan gaya geser shear box dengan kecepatan 1 mm/menit.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

139

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 12.1 Proses pemberian gaya geser pada shear box

6. Catat pembacaan horizontal dial setiap 15 detik hingga dial berhenti dan berbalik arah. 7. Ulangi percobaan 1 – 6 untuk beban 10, 15, 20, dan 25 kg. 12.6.

Pengolahan Data

12.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir) 12.6.2. Perhitungan Dari data diketahui : 1.

Berat penutup + bola

............................

gr

2.

Diameter shear box (d)

............................

cm

3.

Luas penampang pasir (A)

¼  d2

cm2

4.

LRC

............................

kg/div

5.

Beban 5 Kg : σ = P/A = (5 + (1))/(A)

............................

kg/cm2

τ= (LRC *M)/(A)

............................

kg/cm2

σ = P/A = (10 + (1))/(A)

............................

kg/cm2

τ = (LRC * M)/(A)

............................

kg/cm2

6.

Beban 10 Kg :

Buku Praktikum Mekanika Tanah

140

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Demikian selanjutnya untuk beban yang lainnya sehingga dapat dibuat grafik untuk menentukan harga c dan  dengan menggunakan regresi linear: Y = (a)X + (b)

(12.4)

X = σ = P/A

(12.5)

dimana:

Y = τ = G/A Dari perhitungan tersebut, dapat dibuat tabel untuk pembuatan grafik Direct shear, seperti berikut ini: Beban

X (P/A)

Y (G/A)

5 kg 10 kh 15 kg 20 kg 25 kg

Buku Praktikum Mekanika Tanah

141

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Contoh perhitungan data direct shear test (tabulasi dan grafik)

Gambar 12.2 Tabel data sampel direct shear

Buku Praktikum Mekanika Tanah

142

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 12.3 Tabel data percobaan direct shear dengan variasi beban yang berbeda

Buku Praktikum Mekanika Tanah

143

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 12.4 Grafik direct shear yang dapat digunakan untuk mencari kohesi (c) dan sudut geser () pasir.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

144

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 13

UNCONFINED COMPRESSION TEST 13.1. Standar Acuan ASTM D 2166 “Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength

of Cohesive Soil” RSNI 3638 “Metode uji kuat tekan-bebas tanah kohesif” 13.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Untuk mencari nilai undrained shear strength dari tanah berbutir halus (kohesif), seperti lempung yang tersaturasi dan cemented soils.

13.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Unit mesin Unconfined Compression Test



Cetakan silinder contoh tanah uji



Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm



Oli



Extruder mekanis dan manual



Gergaji kawat



Spatula



Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram



Can



Oven



Palu

b. Bahan 

Sampel tanah undisturbed dari tabung

Buku Praktikum Mekanika Tanah

145

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 13.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan

Unconfined compression test merupakan kasus special pada unconsolidated undrained triaxial test, dimana pada test ini tidak ada tekanan penahan (tekanan arah horizontal) yang diberikan (nilai σ3=0). Tegangan axial pada specimen akan meningkat secara bertahap hingga specimen mengalami keruntuhan. Pada tahap keruntuhan, σ3=0 maka, σ1= σ3+ Δσi= Δσi= qu

(13.1)

dengan qu adalah nilai unconfined compression strength.

Gambar 13.1 Unconfined compression strength

Unconfined compression strength, qu, juga dapat didefinisikan sebagai beban vertikal yang menyebabkan tanah menjadi retak dibagi satuan luas yang dikoreksi (A). Harga qu bisa juga didapat dari lingkaran mohr:

Gambar 13.2 Grafik Mohr mencari nilai qu

Buku Praktikum Mekanika Tanah

146

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Cara menghitung luas sampel tanah dapat dijelaskan sebagai berikut: 

Volume sampel tanah semula 𝑉0 = 𝐿0 × 𝐴0 dimana: 𝑉0 = Isi sampel mula-mula (volume) 𝐿0 = panjang sampel mula-mula 𝐴0 = luas penampang sampel mula-mula



Sesudah beban vertikal diberikan: Panjang menjadi 𝐿, volume menjadi V, dan

luas menjadi 𝐴.

Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut: 𝐿 = 𝐿0 − ∆𝐿 dan 𝑉 = 𝑉0 − ∆𝑉 (𝐿 dan 𝑉 diukur selama percobaan)

Gambar 13.3 Perubahan yang terjadi pada sampel selama percobaan berlangsung



Dari persamaan diatas didapat: 𝐴(𝐿0 − ∆𝐿) = 𝐴0 𝐿0 − ∆𝑉 𝐴=

Buku Praktikum Mekanika Tanah

(13.2)

𝐴0 𝐿0 −∆𝑉 𝐿0 −∆𝐿

147

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Percobaan unfined compression test ini dilakukan dalam kondisi

undrained, dimana tidak adanya aliran air selama pembebanan sehingga tidak terjadi perubahan volume (∆𝑉 = 0), sehingga persamaannya menjadi: 𝐴0 𝐿0

𝐴=𝐿

0 −∆𝐿

=

𝐴0

∆𝐿 1− 𝐿0

𝐴

(13.3)

0 = 1−𝜀

Dimana 𝜀 = regangan Pada percobaan ini besarnya gaya yang bekerja dapat diketahui yaitu: (13.4)

𝑃 = 𝑀 × 𝐿𝑅𝐶 Dimana: 𝑃

= Gaya yang hendak dicari

𝑀

=Pembacaan pada dial

𝐿𝑅𝐶 = Faktor kalibrasi alat (0,186) Sementara itu,nilai 𝑞𝑢 dan 𝑐 dapat dicari dengan persamaan: 𝑞𝑢 =

𝑃𝑚𝑎𝑥 𝐴

dan

𝑐=

𝑞𝑢 2

(13.5)

Dimana: 𝑞𝑢 = Unconfined compression strength 𝑐

= Kekuatan geser tanah

Pada percobaan ini dimensi sampel harus memenuhi syarat: 2𝐷 ≤ 𝐿 ≤ 3𝐷 Dimana: 𝐷

= Diameter sampel

𝐿

= Tinggi sampel

Buku Praktikum Mekanika Tanah

148

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Hal ini didasarkan pada apabila 𝐿 ≤ 2𝐷, sudut bidang runtuhnya akan mengalami overlap dan sementara jika𝐿 ≥ 3𝐷, contoh tanah akan berlaku sebagai kolom dan kemungkinan akan terjadi tekuk. Perbandingan idealnya adalah 𝐿 ∶ 𝐷 = 2 ∶ 1. Pada

tanah

undisturbed

setelah

mengalami

remoulded

(disturbed)

menunjukan penurunan kekuatan dan karakteristik dari sifat penurunan tersebut dikenal atau disebut juga dengan Sensitivity, yaitu:

𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑦 =

𝑞𝑢 𝑢𝑛𝑑𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑏𝑒𝑑 𝑞𝑢 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑢𝑙𝑑𝑒𝑑

Pada tanah jenis lempung dapat diklasifikasikan berdasarkan nilai sensitivitasnya dalam table berikut. Tabel 13.1 klasifikasi tanah berdasarkan sensitivitas (Braja M.,436)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

149

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 13.5.

Prosedur Praktikum

13.5.1. Persiapan 1. Keluarkan sampel tanah undisturbed dari tabung dan masukkan ke dalam cetakan silinder uji (dengan menggunakan extruder mekanis) dan potong dengan gergaji kawat. 2. Ratakan kedua ujung sampel tanah di dalam silinder uji dengan menggunakan spatula. Kemudian keluarkan sampel uji dari silinder uji dengan extruder manual. 3. Ukur dimensi sampel tanah (L = 2-3 D ). 4. Timbang berat awal sampel tanah tersebut. 5. Ambil sisa tanah hasil pencetakan untuk ditentukan kadar airnya. 13.5.2. Jalannya Praktikum 1. Tempatkan sampel uji pada mesin Unconfined Compression Test sesegera mungkin untuk menghindari hilangnya kadar air pada sampel uji.

Gambar 13.4 Proses pengujian unconfined sedang berlangsung

2. Naikkan pelat bawah dengan memutar kenop hingga ujung atas sampel uji mengenai pelat atas dan dial gauge untuk pembebanan tersentuh. Kunci kenop tersebut agar mesin Unconfined dapat bekerja. 3. Set dial menjadi nol dan mulai jalankan mesin Unconfined.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

150

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 4. Catat pembacaan Load Dial setiap penurunan dial bertambah 0.02 inch atau 0.025 mm. Pembacaan dihentikan jika nilai Load Dial mulai bergerak stabil atau turun selama 3 kali pembacaan. 5. Melakukan proses remoulded yaitu melebur kembali sampel uji yang telah dicoba dan dipadatkan kembali dengan cara ditumbuk secara konstan langsung pada silinder uji. Berat sampel uji remoulded haruslah sama dengan berat sampel uji undisturbed. 6. Ulangi percobaan b – d. 13.6. Pengolahan Data 13.6.1. Data Hasil Praktikum Contoh :

Sampel Undisturbed

Data Kadar air sampel : Wt of wet soil + cup

= ..... gr

Wt of dry soil + cup

= ..... gr

Wt of cup

= ..... gr

Wt of water

= ..... gr

Wt of dry soil

= ..... gr

Water content, w

= ..... %

Dimensi sampel : Diameter

= ...... cm

Tinggi

= ...... cm

Luas

= ...... cm2

Volume

= ...... cm3

Berat

= ...... gr

Buku Praktikum Mekanika Tanah

151

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 13.6.2. Perhitungan Dari data di atas didapat : Density :

weight volume dim ana :

 wet 

 dry 

 wet 1 w

w  kadar air  bukan dalam persen 1.

Density

2.

Kalibrasi alat (K)

............................

kg/div

3.

P

=KM

............................

kg

4.



= L/L

............................

5.

A

= A0/(1-)

............................

cm2

6.

qu

= P/A

............................

kg/cm2

7.

Cu

= qu/2

............................

kg/cm2

Untuk Remoulded : 8.

qur

= P/A

kg/cm2

9.

Cur

= qu/2

kg/cm2

Nilai Sensitivity :

Buku Praktikum Mekanika Tanah

quu qur

152

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Contoh Perhitungan Data UCT Undisturbed

Gambar 13.4 Tabel data sampel UCT kondisi Undisturbed

Buku Praktikum Mekanika Tanah

153

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 13.5 Tabel perhitungan sampel UCT kondisi Undisturbed

Buku Praktikum Mekanika Tanah

154

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 13.6 Grafik sampel UCT kondisi Undisturbed

Buku Praktikum Mekanika Tanah

155

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Contoh Perhitungan Data UCT Remoulded

Gambar 13.7 Tabel data sampel UCT kondisi Remoulded

Buku Praktikum Mekanika Tanah

156

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 13.8 Tabel perhitungan sampel UCT kondisi Remoulded

Buku Praktikum Mekanika Tanah

157

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 13.9 Grafik sampel UCT kondisi Remoulded

Buku Praktikum Mekanika Tanah

158

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAGIAN 3

Buku Praktikum Mekanika Tanah

159

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 14

SWELLING TEST 14.1. Standar Acuan ASTM D 4546

“Standard Test Methods For One Dimensional Swell or

Settlement Potential of Cohesive Soils” 14.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari besar dan karakteristik pengembangan (swelling) dari tanah kohesif akibat tekanan aksial. Karakteristik pengembangan meliputi presentase pengembangan dan tekanan pengembangan.

14.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Consolidation loading device



Consolidation cell



Ring Konsolidometer



Beban (1; 2 ;4 ;8 kg)



Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm



Gergaji kawat dan spatula



Vaseline



Kertas pori, batu pourous, dan silinder tembaga



Oven pengering



Dial dengan akurasi 0,01 mm



Stopwatch



Extruder Mekanis



Timbangan dengan ketelitian 0,001 gr



Can

b. Bahan 

Sampel tanah montmorillonite /ekspansif

Buku Praktikum Mekanika Tanah

160

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 14.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Tanah mengembang atau disebut juga dengan expansive soil, adalah tanah yang memiliki ciri-ciri kembang susut yang besar, mengembang pada musim hujan dan menyusut pada musim kemarau. Proses pengembangan (swelling) dan penyusutan (shrinking) tanah sebagian besar adalah akibat peristiwa kapiler atau perubahan kadar air pada tanah tersebut. Tanah-tanah yang banyak mengandung lempung mengalami perubahan volume ketika kadar air berubah. Pengurangan kadar air yang diikuti oleh kenaikan tegangan efektif menyebabkan volume tanah menyusut dan sebaliknya penambahan kadar air menyebabkan pengembangan.

Gambar 14.1 Peristiwa Kapiler (Interaksi Antara Partikel Lempung dan Air)

Berdasarkan ASTM D 4546 – 96, Standard Test Methods For One Dimensional

Swell or Settlement Potential of Cohesive Soils, pengujian swelling bertujuan untuk menentukan nilai pengembangan akibat beban vertikal yang bekerja pada tanah, yang terjadi karena air yang meresap ke pori-pori tanah mengisi rongga-rongga udara sehingga terjadi perubahan isi. Selain itu, dapat pula dilakukan pengujian untuk mendapatkan tekanan pengembangan tanah, yaitu kondisi setelah tanah mencapai pengembangan maksimum dan diberi tekanan bertahap hingga angka pori kembali ke awal.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

161

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Terdapat 3 metode dalam uji tekanan pengembangan, namun dalam percobaan ini digunakan metode B untuk menghindari perubahan volume dan tekanan yang terjadi di lapangan. METODE A (ASTM-D-4546-90) Metode ini sering disebut Free Swell Pressure Test. Contoh tanah yang sudah siap dalam consolidometer ring diameter 6,2 cm dan tinggi 2,54 cm diberi tekanan sebesar 1 kPa. Sebelum di basahi contoh tanah tersebut diberi

seating pressure minimal 1 kPa selama 5 menit dan dilakukan pembacaan dial seating pressure, kemudian dilepas dan dilakukan pembacaan dial sekali lagi. Contoh tanah dengan beban konstan dengan tekanan 1 kPa diberi air hingga mengembang dilakukan pembacaan dial selama 72 jam. Kondisi yang terakhir ini ditetapkan sebagai persentase mengembang maksimum yang terjadi. Langkah selanjutnya adalah contoh tanah diberi beban tambahan berturutturut sebesar 5kPa, 10 kPa, 20 kPa, 40 kPa, 80 kPa, 100 kPa, dan seterusnya sehingga terlewati kondisi air pori awal. Untuk masing-masing kondisi dipakai masa beban 12 jam. METODE B (ASTM-D-4546-90) Metode ini sering disebut loaded swell test. Contoh tanah yang sudah siap dicetak dalam consolidometer ring diameter 6,20 cm dan tinggi 2,54 cm diberi tekanan minimal sebesar 1 kPa, kemudian dilakukan setting awal selama 5 menit sebelum dibasahi dan dilakukan pembacaan dial. Contoh tanah diberi air hingga mengembang dan dilakukan pencatatan dial hingga mencapai batas

swell maximum dengan interval waktu sesuai dengan standar pembacaan. Setelah mencapai batas swell maximum, ditetapkan sebagai persentase mengembang maksimum yang terjadi. Langkah berikutnya contoh tanah diberi beban tambahan berturut-turut minimal sebesar kelipatan overburden, dan sampai seterusnya hingga melewati kondisi air pori awal. Untuk masingmasing kondisi dipakai massa beban 24 jam.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

162

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia METODE C (ASTM-D-4546-90) Metode ini sering disebut Constant Volume Test. Contoh tanah yang sudah siap dalam Consolidometer ukurannya sama dengan metode A dan metode B. Contoh tanah terlebih dahulu diberi seating pressure selama 5 menit dan dilepas. Pada kondisi ini dilakukan pembacaan dial. Kemudian consolidometer tersebut di basahi dengan air. Untuk menjaga agar tanah tidak mengalami perubahan volume selama pembasahan, tanah harus diberi beban untuk melawan swelling yang terjadi pada system. Usaha mempertahankan volume tersebut dilakukan terus menerus selama 48 jam. Langkah selanjutnya contoh tanah diberi beban tambahan 40 kPa, 80 kPa, 100 kPa, 200 kPa, dan seterusnya. Waktu setiap pembebanan 12 jam kemudian diperoleh grafik hubungan void-ratio (e) dengan tekanan mengembang (P). Tekanan mengembang

yang

sebenarnya

diperoleh

setelah

dilakukan

koreksi

cassagrande. Besar pengembangan dan tekanan pengembangan yang didapatkan bisa memperlihatkan potensi pengembangan dari tanah yang diujikan, sesuai dengan tabel berikut: Tabel 14.1 Hubungan persentase pengembangan terhadap tingkat pengembangan

Sumber: FH. Chen “Foundation on Expansive Soil”

Buku Praktikum Mekanika Tanah

163

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Tabel 14.2 Klasifikasi tanah ekspansif

Sumber: Holtz and Gibbs (1956) dan Seed et al’s (1962)

14.5.

Prosedur Praktikum

14.5.1. Persiapan 1. Siapkan sampel tanah monmorilonite sebanyak 2500 gram. 2. Tambahkan air pada sampel sehingga kadar airnya mencapai 25%, sambil diaduk hingga merata. 3. Lakukan pemadatan sampel tanah dengan standard proctor.

Gambar 14.2 Pemadatan sampel dengan hammer

4. Ukur dimensi ring (diameter dan tinggi) dan berat ring konsolidometer kemudian mengolesi ring dengan vaselin. 5. Masukkan tanah uji ke dalam ring konsolidometer dengan menggunakan extruder mekanis.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

164

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 6. Meratakan

tanah

yang

ada

pada

ring

konsolidometer

dengan

menggunakan spatula.

Gambar 14.2 Sampel tanah dalam ring

14.5.2. Jalannya Praktikum 1. Letakkan sampel pada konsolidometer dengan urutan: 

Batu pourous



Kertas pori



Sampel tanah dalam ring



Kertas pori



Batu porous



Silinder tembaga



Penahan dengan 3 mur

2. Atur dial pada alat konsolidometer dan tambahkan air sampai silinder tembaga tergenang. 3. Berikan beban awal sebesar 150 atau 300 gram. 4. Lakukan pembacaan dial untuk 0”, 6”, 15”, 30”, 60”, 2’, 4’, 8’, 15’, 30’, 60’, 120’, 180’, 240’, 480’, 1440’, 2880’, dan 4320’.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

165

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 14.3 Sampel tanah dalam ring

5. Setelah 72 jam, ganti beban menjadi 1 kg dan lakukan pembacaan dial setelah 24 jam, begitu seterusnya untuk beban 2, 4, dan 8 kg, serta 16 kg. 6. Hentikan penambahan beban bila dial sudah melebihi pembacaan dial awal (menit 0).

14.6. Pengolahan Data 14.6.1. Data Hasil Praktikum D

= ... cm

H

= ... cm

Wring

= ... gram

Wring + soil

= ... gram

A

= ... cm2

V

= ... cm3

𝛾𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ =

𝑊𝑠𝑜𝑖𝑙 … − … = = … 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = … 𝑘𝑁/ 𝑚3 𝑉𝑠𝑜𝑖𝑙 …

𝑃𝑜 = 𝛾𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ × 𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑛 = … × … = … 𝑘𝑁/ 𝑚2 𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛 𝐴𝑤𝑎𝑙 = 𝑃𝑜 × 𝐴𝑟𝑖𝑛𝑔 = … × … = … 𝑘𝑔 Gs

= ...

Wdry

= ... gr

Buku Praktikum Mekanika Tanah

166

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Tabel pengamatan pengujian swelling Waktu (menit)

Beban (kg)

Tegangan (kg/cm²)

Dial (10¯3 mm)

0 0,1 0,25 0,5 1 2 4 8 15 30 60 120 180 240 1440 2880 4320 5760

1

7200

2

8640

4

10080

8

11520

16

Buku Praktikum Mekanika Tanah

167

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 14.6.2. Perhitungan Mencari besar pengembangan terhadap waktu: 𝐵𝑒𝑠𝑎𝑟 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 = 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑡𝑛 − 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑡0

Gambar 14.4 Contoh grafik pengembangan terhadap waktu

Gambar 14.5 Contoh grafik pengembangan terhadap log waktu

% 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 =

𝐵𝑒𝑠𝑎𝑟 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 × 100% 𝑇𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝐴𝑤𝑎𝑙 𝑆𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙

Mencari Besar tekanan Pengembangan: 𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 =

𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛 × 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑘𝑔 ( 2) 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑐𝑚

Ket: Koefisien = 10 (pengaruh panjang lengan momen)

Buku Praktikum Mekanika Tanah

168

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 14.6 Contoh grafik tekanan vs pengembangan

Angka Pori Terhadap Tekanan 𝐺𝑠 = 2.7 𝑊𝑑𝑟𝑦 = … 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐻𝑜 =

𝑊𝑑𝑟𝑦 𝑥 𝐺𝑠 = … 𝑐𝑚 𝐴

𝐻𝑣 = 𝐻𝑖 − 𝐻𝑜 = … 𝑐𝑚 𝑒=

𝐻𝑣 = … 𝐻𝑜

Gambar 14.7 Contoh grafik void ratio vs tekanan

Buku Praktikum Mekanika Tanah

169

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 15

SAND CONE TEST 15.1. Standar Acuan ASTM D 1556 “Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in

Place by the Sand-Cone Method” SNI 03-2828-1992 “Metode Pengujian Kepadatan Lapangan dengan Alat Konus Pasir” 15.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Tujuan dari pengujian lapangan berupa sand cone ini adalah: 

Untuk menentukan kepadatan (density) dari tanah yang sudah dipadatkan (compacted soil). Biasanya dilakukan pada saat konstruksi timbunan tanah, pekerjaan jalan, dan pada tanggul. Dari pengujian ini didapatkan nilai γdry lapangan yang akan dibandingkan dengan γdry dari laboratorium.



Untuk menentukan massa jenis in-situ dan berat jenis dari deposit tanah alami, agregat, dan campuran tanah menggunakan alat sand cone.

15.3.

Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Satu set alat sand cone



Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram



Botol kaca dengan volume ± 4000 cm



Cone / corong besar



Katup dan pipa orifice yang dihubungkan dengan botol kaca melalui corong kecil



Sendok tanah



Pengeruk / alat penggali



Pelat metal

Buku Praktikum Mekanika Tanah

170

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia b. Bahan 

Pasir kuarsa dengan diameter seragam dan kering

Gambar 15.1 Peralatan pengujian sand cone

15.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan Percobaan sand cone merupakan salah satu jenis pengujian yang dilakukan di lapangan untuk menentukan berat isi kering (kepadatan tanah) asli ataupun hasil suatu pekerjaan pemadatan (timbunan) pada tanah kohesif maupun non kohesif. Percobaan ini biasanya dilakukan untuk mengevaluasi hasil pekerjaan pemadatan di lapangan yang dinyatakan dalam derajat pemadatan, yaitu perbandingan antara γdry lapangan (sand cone) dengan γdry hasil percobaan pemadatan di laboratorium.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

171

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Gambar 15.2 mengilustrasikan prinsip dari pengujian sand cone. Pada pengujian sand cone, tanah sample digali secara manual dan beratnya ditimbang (W). Volume V dari penggalian tanah dientukan dari volume pasir yang dibutuhkan untuk menimbun lubang galian tersebut. Berat jenis γ dan berat jenis kering γdry ditentukan dari:

𝛾=

𝑊

(15.1)

𝑉

𝜸

(15.2)

𝜸𝒅𝒓𝒚 = 𝟏+𝒘/𝟏𝟎𝟎

Dimana w adalah kadar air (%) yang biasanya ditentukan dari laboratorium. Volume

dari

pasir

ditentukan

dengan

mengukur

beratnya,

dengan

mengasumsikan bahwa pasir tersebut telah diketahui berat jenisnya.

Gambar 15.2 Prinsip pengujian sand cone

Buku Praktikum Mekanika Tanah

172

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 15.5.

Prosedur Praktikum

15.5.1. Persiapan Mengacu pada standar Prosedur Kerja ASTM D1556 - 07 1. Timbang dan catat berat dari toples kaca + cone + pasir kuarsa penuh di dalam toples kaca. 2. Timbang dan catat berat dari sand cone. 15.5.2. Jalannya Praktikum 1. Letakkan base plate di atas tanah pada posisi tanah yang akan diuji. 2. Gali tanah di lubang base plate sedalam 10 cm. 3. Masukkan tanah hasil galian tersebut ke dalam plastik, lalu timbang beratnya dan mencari kadar airnya. 4. Letakkan sand cone + toples kaca yang berisi pasir kuarsa di atas base

plate, dan membuka katup sedemikian rupa sehingga pasir keluar dari toples kaca melalui cone dan mengisi lubang hasil galian. 5. Tutup katup ketika pasir sudah berhenti mengalir keluar. 6. Timbang berat toples kaca + cone + sisa pasir di dalam toples kaca. 7. Masukkan kembali pasir kuarsa yang telah keluar dari toples kaca ke dalam toples beling. 8. Ulangi langkah 1 s/d 7 pada percobaan ini untuk sampel tanah 2 pada lokasi yang berbeda.

Buku Praktikum Mekanika Tanah

173

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 15.6. Pengolahan Data 15.6.1. Data Hasil Praktikum Kadar Air (%)

Sampel 1 Wcan : … g W1

:…g

W2

:…g 𝑤2 −𝑤1

𝑤=𝑤

1 −𝑤𝑐𝑎𝑛

…− …

× 100% = …− … × 100% = … %

Sampel 2 Wcan : … g W1

:…g

W2

:…g 𝑤2 −𝑤1

𝑤=𝑤

1 −𝑤𝑐𝑎𝑛

…− …

× 100% = …− … × 100% = … %

γdry Lapangan Sampel 1

Sampel 2

W1 (gr) W2 (gr) W3 (gr) W4 (gr) w (%) V (cm3)

𝑊1

= Berat toples kaca + berat cone + berat pasir (saat toples kaca masih penuh dengan pasir

𝑊2

= Berat toples + berat cone + berat pasir yang tersisa dalam toples

𝑊3

= Berat sand cone

𝑊4

= Berat tanah hasil galian

𝑤

= Kadar air

𝑉

= Volume tanah =

Buku Praktikum Mekanika Tanah

𝑊1 −(𝑊2 +𝑊3 ) 𝛾𝑠𝑎𝑛𝑑

174

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 15.6.2. Perhitungan Lakukan perhitungan:  Kadar Air 𝑤2 −𝑤1

𝑤=𝑤

1 −𝑤𝑐𝑎𝑛

…− …

× 100% = …− … × 100% = … %



γdry Lapangan γdry field = massa jenis kering = (W4/V)/(1+W)



Derajat kepadatan Derajat kepadatan = (γdry-field / γdry-lab) × 100%

Buku Praktikum Mekanika Tanah

175

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BAB 16

FIELD - CALIFORNIA BEARING RATIO (FIELD - CBR) 16.1. Standar Acuan ASTM D 4429 “Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of

Soils in Place” SNI 1738:2011 “Cara uji CBR (California Bearing Ratio) lapangan” 16.2.

Maksud dan Tujuan Percobaan Tujuan dari pengujian CBR Lapangan ini adalah menentukan nilai CBR tanah dalam keadaan asli di lapangan, nilai CBR yang dimaksudkan adalah nilai kekerasan tanah pada kepadatan dan kadar air tertentu.

16.3.

Alat-alat dan Bahan 

Alat penggali lubang



Portal Besi untuk Angkur



1 unit alat CBR lapangan, terdiri dari: -

Engkol

-

Cincin Penguji

-

Dongkrak mekanis

-

Pelat beban

-

Torak penetrasi

Buku Praktikum Mekanika Tanah

176

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 16.1 Peralatan pengujian CBR Lapangan

16.4.

Teori dan Rumus yang Digunakan

Field - California Bearing Ratio adalah suatu pengujian kekerasan suatu bahan dilapangan dibandingkan dengan batu berjenis limestone yang sangat keras dan berada di daerah lembah California. Uji CBR bisa dilakukan di laboratorium ataupun di lapangan. Tujuan dari pengujian CBR sendiri adalah mendapatkan nilai CBR, yaitu nilai yang menyatakan kualitas tanah dasar dalam mendapatkan beban tertentu dibandingkan dengan bahan standar berupa batu pecah yang bernilai CBR sebesar 100 %. Nilai CBR juga diartikan sebagai perbandingan antara kekuatan contoh tanah dengan kepadatan tertentu dan kadar air tertentu terhadap kekuatan batu pecah bergradasi rapat sebagai standar material dengan nilai CBR = 100, didapatkan pada test compaction. Untuk mencari nilai CBR dipakai rumus : test unit load (psi)

CBR = standard unit load (psi) × 100%

Buku Praktikum Mekanika Tanah

(16.1)

177

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Dengan Standard Unit Stress pada harga-harga penetrasi: Tabel 16.1 Standard Unit Stress pada pengujian CBR

PENETRATION

STANDARD UNIT STRESS

mm

inch

MPa

psi

2.5

0.10

6.9

1000

5.0

0.20

10.3

1500

7.5

0.30

13.0

1900

10.0

0.40

16.0

2300

12.7

0.50

18.0

2600

Sumber: AASHTO T 193

Beban (load) didapat dari hasil pembacaan dial penetrasi yang kemudian dikorelasikan dengan grafik Calibration Prooving Ring. Test Unit Load (psi) = tegangan (σ)

𝜎=

𝑃 𝐴

=

𝑀 (𝐿𝑅𝐶) 𝐴

(16.2)

Dengan: A

= luas piston = 3 inch2

P

= M× LRC

M

= Pembacaan dial

LRC = faktor Kalibrasi = 5,77 lbs/div Jika CBR lapangan dilakukan untuk tujuan evaluasi atau desain tanpa memperhatikan kadar airnya, maka seharusnya pengujian CBR lapangan dilakukan pada salah satu kondisi dibawah ini: 1. Derajat kejenuhan tanah tersebut (presentase rongga terisi air 80% atau lebih).

Buku Praktikum Mekanika Tanah

178

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2. Untuk material butiran kasar dan non plastis yang tidak memiliki pengaruh besar ketika terjadi perubahan kadar air. 3. Tanah tidak dimodifikasi akibat aktivitas konstruksi selama dua tahun sebelum pengujian. Pada kenyataannya, kadar air tidak konstan dan berubah-ubah dalam jangka waktu yang sebentar. 16.5.

Prosedur Praktikum

16.5.1. Persiapan Mengacu kepada SNI 1738: 2011 1. Tentukan lokasi pengujian di lapangan 2. Bersihkan area pengujian dari puing material dan usahakan agar bidang permukaan untuk tekannya adalah rata. 3. Siapkan dua titik disekitar lokasi pengujian untuk diangkur. 4. Jika pada prosedur, pembebanan menggunakan alat berat, seperti truk. Pada percobaan ini digunakan angkur sebagai pengganti alat penekannya. 16.5.2. Jalannya Praktikum 1. Pasang alat CBR lapangan di titik yang ditentukan dengan menjaga area sekitarnya agar tidak tertekan tanahnya. 2. Penetrasi alat CBR dengan penurunan slongsong setiap 0.025 inch dan saat itu dial gauge dibaca besarnya. 16.6.

Pengolahan Data

16.6.1. Data Hasil Praktikum Hasil dari percobaan yang diperoleh sebagai berikut: o

Wsoil + Wcan

= … gram + … gram = … gram

o

Wdry + Wcan

= … gram

o

Piston area

= 3 inch2

Buku Praktikum Mekanika Tanah

179

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil - Fakultas Teknik Universitas Indonesia o

Hasil bacaan dial gauge: Penetration (mm) 0,63 1,27 1,90 2,54 3,17 3,80 4,44 5,08

Penetration (inch) 0,025 0,050 0,075 0,100 0,125 0,150 0,175 0,200

Dial Reading

Stress (psi)

16.6.2. Perhitungan Penetrasi untuk kedalaman 0,1 inch dan 0,2 inch: CBR value = (

nilai dial x LRC 3 x standard load for 0,1 and 0,2 inch

)x 100 %

Untuk penetrasi 0,1 inch, standar load nya = 1000 Psi Untuk penetrasi 0,2 inch, standar load nya = 1500 Psi Hasil perhitungan: Sampel 1 Penetration (inch)

CBR (%)

0,100 0,200

Sampel 2 Penetration (inch)

CBR (%)

0,100 0,200

Buku Praktikum Mekanika Tanah

180