klasifikasi sifat tanah

Program Studi Teknik SipilFakultas Teknik Sipil dan PerencanaanUniversitas Mercu Buana

2,3

MODUL 2,3KLASIFIKASI SIFAT-SIFAT TANAH

1. PENGERTIAN DASAR

Dari modul 1 diketahui bahwa 2 golongan besar tanah , yaitu :

- tanah berbutir kasar, yaitu : gravel dan sand

- tanah berbutir halus, yaitu : silt dan clay

Telah dijelaskan bahwa pada tanah berbutir kasar hal yang paling berpengaruh

terhadap perilaku engineeringnya adalah tekstur dan distribusi ukuran butir. Sedang

pada tanah berbutir halus yang mempengaruhi perilaku engineeringnya adalah

kehadiran air.

Sehingga untuk menentukan sifat-sifat tanah berbutir kasar yaitu dengan cara

melihat kurva distribusi ukuran butir yang dihasilkan dari pengujian ANALISA

SARINGAN (SIEVE ANALYSIS) di laboratorium .

Untuk menentukan sifat-sifat tanah berbutir halus dengan melihat hasil dari pengujian

BATAS-BATAS ATTERBERG (ATTERBERG LIMITS) di laboratorium.

2. UKURAN BUTIR DAN DISTRIBUSI UKURAN BUTIR

Ukuran partikel pada tanah berbutir mempengaruhi perilaku tanah

Tanah berada pada range berangkal (boulder)sampai butiran yang sangat halus

(koloid)

Bagaimana distribusi ukuran butir dihasilkan ?

Dengan analisa saringan (sieve analysis) atau uji gradasi

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB DESIANA VIDAYANTIMEKANIKA TANAH 1

ASTM (1980) : C 136 dan D 422

AASHTO (1978) T27 dan T 88

Table 1. Standar ukuran saringan dan hubungannya dengan lubang

Saringan

US Standart Sieve

No

Sieve opening (mm)

4

10

20

40

60

100

140

200

4,75

2,00

0,85

0,425

0,25

0,15

0,106

0,075

Untuk tanah berbutir halus(labih halus dari saringan no 200 US Standart Sieve)

Menggunakan analisa hidrometer :

Analisa Hidrometer didasarkan pada Hukum Stokes : butiran yang mengendap

dalam cairan mempunyai kecepatan mengendap yang tergantung pada diameter

butir dan kerapatan butir dalam cairan. ASTM (1980) D422, AASHTO (1978) T88.

Gambar 1.Alat Uji Analisa Saringan


2. 1. KURVA DISTRIBUSI UKURAN BUTIR

Hasil dari analisa mekanik (sieve analysis dan hidrometer), umumnya digambar

di atas kertas semi logaritmik , dikenal sebagai kurva distribusi ukuran butir.

Dari kurva tersebut dapat dibedakan :

- well graded : tanah bergradasi tidak seragam

- uniform graded : tanah bergradasi seragam poorly graded

- gap graded/ skip graded : tanah bergradasi berjenjang

Kurva distribusi ukuran butir dapat dilihat pada Gambar 2.

Untuk menentukan tipe gradasi tersebut ada parameter lain, yaitu :

Koefisien keseragaman :

D60 = diameter butir (dalam mm) yang berhubungan dengan 60% lolos

D10 = diameter butir (dalam mm) yang berhubungan dengan 10% lolos

- Harga Cu makin kecil : tanah makin seragam

- Cu = 1 : tanah hanya mempunyai 1 ukuran

- Tanah yang bergradasi sangat jelek misalnya : pasir pantai, Cu = 2 atau 3

- Tanah dengan gradasi sangat baik Cu>15 atau lebih

- Harga Cu sampai dengan 1000

Koefisien kelengkungan :

- D30 = diameter butir (dalam mm) dimana 30% lolos saringan

- Cc di antara 1 dan 3 : gradasi baik

Sepanjang Cu > 4 untuk kerikil

Cu > 6 untuk pasir


Gambar 2. Kurva distribusi ukuran Butir


Soal :

1. Dari kurva distribusi ukuran butir yang ditunjukkan pada gambar 2, hitung D10,

Cu, Cc untuk tiap kurva distribusi ukuran butir tersebut.

2. Hasil percobaan analisa ayakan untuk dua jenis tanah adalah :

Ukuran ayakan Berat tanah tertinggal pada masing-masing ayakan

(mm) Contoh A (gram) Contoh B (gram)

37.5

19

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.21

0.15

0.075

pan

0.0

26

31

11

18

24

21

41

32

16

15

15

0.0

8.0

7.0

11.0

21.0

63.0

48.0

14.0

3.0

250 175.0

a. Hitung Cu dan Cc untuk masing-masing tanah

b. Hitung berapa prosentase kerikil, pasir, dan butir halus untuk masing-masing

tanah.

3. Berikut ini adalah hasil dari analisis ayakan

a.Tentukan presentase butiran yang lebih halus (yang lolos) dari tiap-tiap ayakan

dan gambarkan kurva distribusi ukuran butirnya

b.Tentukan D10, D30, D60 dari kurva distribusi ukuran butir tersebut

c.Hitung koefisien keseragaman Cu

d.Hitung koefisien gradasi Cc

e.Beri komentar bagaimana gradasi tanah tersebut


3. BATAS-BATAS ATTERBERG

Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut

dapat diremas-remas tanpa menimbulkan retakan . Sifat kohesif ini disebabkan oleh

karena adanya air yang terserap di sekeliling permukaan dari partikel lempung. Pada

awal tahun 1900 an seorang ilmuwan dari Swedia bernama Atterberg menjelaskan

pengaruh dari variasi kadar air terhadap konsistensi tanah berbutir halus. Bila

kandungan air sangat tinggi , maka campuran tanah dan air akan menjadi sangat

lembek seperti cairan. Oleh sebab itu atas dasar kandungan air pada tanah, dapat

dipisahkan ke dalam empat keadaan dasar , Yaitu : padat, semi padat, plastis dan cair

seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini .

Padat/solid semi padat/semi solid plastis cair

Kadar air bertambah

Batas Susut (SL) Batas Plastis (PL) Batas Cair (LL)

Gambar 3. Pengertian batas-batas Atterberg

Kadar air dinyatakan dalam prosen , dimana terjadi transisi dari keadaan padat

ke semi padat didefinisikan sebagai batas susut (shrinkage limits). Kadar air dimana

transisi dari keadaan semi padat ke keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis

(plastic limits), dan dari keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair (liquid

limits).

Batas-batas ini dinamakan dengan BATAS-BATAS ATTERBERG

Karena batas-batas Atterberg adalah kadar air dimana perilaku tanah berubah,

keadaan ini dapat dihubungankan dengan kurva tegangan-regangan yang dihasilkan

pada Gambar 4.


Gambar 4. Hubungan tegangan –regangan pada masing-masing fase tanah

3.1. PENGUJIAN BATAS CAIR, BATAS PLASTIS, BATAS SUSUT

Pengujian tersebut dilakukan di laboratorium berdasarkan ASTM sbb :

Batas cair (LL) ASTM D-423 c

Batas plastis(PL) ASTM D-424

Batas susut ASTM D-427


BATAS CAIR (LL)

Skema dari alat (tampak samping) yang digunakan untuk menentukan batas cair

diberikan dalam Gambar 5 Alat tersebut terdiri dari mangkok kuningan yang

bertumpu pada dasar karet yang keras . Mangkok kuningan dapat diangkat dan

dijatuhkan di atas dasar karet keras tersebut dengan sebuah pengungkit eksentris

(cam) dijalankan oleh suatu alat pemutar. Untuk melakukan uji batas cair, pasta

tanah diletakkan dalam mangkok kuningan kemudian digores tepat di tengahnya

dengan menggunakan alat penggores standar (gambar 5b). Dengan menjalankan

alat pemutar , mangkok kemudian dinaikturunkan dari ketinggian 0,3937 in (10 mm).

Kadar air dinyatakan dalam persen, dari tanah yang dibutuhkan untuk menutup

goresan yang berjarak 0,5 in (12,7 mm) sepanjang dasar contoh tanah di dalam

mangkok (lihat gambar 2.3c dan 2.3d) sesudah 25 pukulan didefinisikan sebagai

batas cair (liquid limit).

Untuk mengatur kadar air dari tanah yang bersangkutan agar dipenuhi

persyaratan di atas ternyata sangat sulit. Oleh karena itu kalau dilakukan uji batas

cair paling sedikit empat kali pada tanah yang sama tetapi pada kadar air yang

berbeda-beda sehingga jumlah pukulan N, yang dibutuhkan bervariasi antara 15 dan

35. Kadar air dari tanah, dalam persen, dan jumlah pukulan masing-masing uji

digambarkan di atas kertas grafik semi log (Gambar 6). Hubungan antara kadar air

dan log N dapat dianggap sebagai garis lurus. Garis lurus tersebut dinamakan

sebagai kurva aliran (flow curve). Kadar air yang bersesuaian dengan N = 25, yang

ditentukan dari kurva aliran, adalah batas cair dari tanah yang bersangkutan.

Kemiringan dari garis aliran (flow line) didefinisikan sebagai indeks aliran (flow

index) dan dapat ditulis sebagai :

dimana :

If = indeks aliran

w1 = kadar air, dalam persen dari tanh yang bersesuaian dengan jumlah pukulan N1

w2 = kadar air, dalam persen, dari tanah yang besesuaian dengan jumlah pukulan

N2


Jadi, persamaan garis aliran dapat dituliskan dalam bentuk yang umum, sebagai

berikut

Atas dasar hasil analisis dari beberapa uji batas cair, US waterways Experiment Station,

Vicksburg, Mississippi (1949) mengajukan suatu persamaan empiris untuk menentukan

batas cair yaitu :

dimana :

N = jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk menutup goresan selebar 0,5 in pada dasar

contoh tanah yang diletakkan dalam mangkok kuningan dari alat uji batas cair.

WN = kadar air dimana untuk menutup dasar goresan dari contoh tanah dibutuhkan

pukulan sebanyak N

tan β = 0,121 (harap dicatat bahwa tidak semua tanah mempunyai harga tan β =0,121)


Gambar 5. Uji batas cair : a)alat untuk uji batas cair, b) alat untuk menggores, d)contoh

tanah sebelum diuji, d)contoh tanah setelah diuji


Gambar 6. Kurva aliran

Gambar 7. Awal uji batas cair dengan contoh tanah di dalam mangkok kuningan


Soal :

1. Dari percobaan penentuan batas cair (LL) suatu contoh tanah berbutir diperoleh

data sebagai berikut

A)

Jumlah ketukan Kadar air %

15

18

20

30

37

45

77

74

72

65

61

59

B)

Jumlah ketukan Kadar air (%)

16

20

30

50

58.0

56.6

54.0

50

Tentukan batas cair (LL) untuk tanah A maupun tanah B.

BATAS PLASTIS (PL)


Batas plastis didefinisikan sebagai kadar air, dinyatakan dalam persen, dimana

tanah apabila digulung sampai dengan diameter 1/8 in (3,2 mm) menjadi retak-retak.

Batas plastis adalah batas terendah dari tingkat keplastisan suatu tanah. Cara

pengujiannya sangat sederhana, yaitu dengan cara menggulung tanah berukuran

elipsoida dengan telapak tangan di atas kaca datar ( gambar 8a dan 8b)

Indeks Plastisitas (plasticity index (PI)) adalah perbedaan antara batas cair dan

batas plastis suatu tanah, atau :

Gambar 8. Uji batas plastis. a) Contoh yang sedang digulung,

b)gulungan tanah yang retak-retak

BATAS SUSUT (SL)

Suatu tanah akan menyusut apabila air yang dikandungnya secara perlahan-lahan

hilang dari dalam tanah. Dengan hilangnya air secara terus-menerus, air akan mencapai

tingkat keseimbangan dimana penambahan kehilangan air tidak akan menyebabkan

perubahan volume (gambar 9). Kadar air, dinyatakan dalam persen di mana perubahan

volume suatu massa tanah berhenti dinamakan batas susut.


Uji batas susut di laboratorium dilakukan di laboratorium menggunakan mangkok

poselin dengan diameter kira – kira 1,75 in (44,4 mm) dan tinggi kira-kira 0,5 in ( 12,7

mm). Bagian dalam dari mangkok diolesi vaselin kemudian diisi tanah basah sampai

penuh. Permukaan tanah di dalam mangkok kemudian diratakan dengan menggunakan

penggaris yang bersisi lurussehingga permukaan tanah tersebut menjadi sama tinggi

dengan sisi mangkok. Berat tanah basah di dalam mangkok ditentukan. Tanah dalam

mangkok kemudian dikeringkan di dalam oven. Volume dari contoh tanah yang telah

dikeringkan ditentukan dengan menggunakan air raksa.

Gambar 9. Definisi batas susut

Seperti ditunjukkan dalam Gambar 9. batas susut ditentukan dengan cara berikut :

dimana :

wi = kadar air tanah mula-mula pada saat ditempatkan di dalam mangkok uji batas

susut

Δw = perubahan kadar air (yaitu antara kadar air mula-mula dan kadar air pada batas

susut

Tetapi :

dimana :


m1 = massa tanah basah dalam mangkok pada saat permulaan pengujian (gram)

m2 = massa tanah kering (gram), lihat gambar…..

Selain itu :

dimana :

Vi = volume contoh tanah basah pada sat permulaan pengujian (yaitu volume mangkok,

cm3.

Vf = volume tanah kering sesudah dikeringkan di dalam oven

Ρw = kerapatan air (gr/cm3)

Dengan menggabungkan persamaan-persamaan di atas, maka didapat :

Sumber :

a. Braja M.Das, Noor Endah, Indrasurya B Mochtar, Mekanika Tanah

(Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis), jilid 1, Erlangga

b. Craig . R.F, Budi Susilo, Mekanika Tanah, Erlangga1989

c. Holtz & WD Kovacs, An Introduction to Geotechnical Engineering.

d. Joseph E.Bowlesh, Physical and Geotechnical Properties of Soils,

McGraw Hill,1984.


SOAL TUGAS

2. Hasil-hasil batas-batas Atterberg pada suatu contoh tanah memberikan hasil

seperti pada tabel berikut ini :

Uji Batas Cair (massa dalam gr)

Jumlah ketukan 17 21 26 30 34

No.pengujian 1a 1b 2a 2b 3a 3b 4a 4b 5a 5b

Massa basah total

(tanah + cawan)

9,35

9,68

13,69 12,16 10,11 9,27 10,31

11,08

11,50 9,59

Massa kering total

(tanah + cawan)

8,79

9,20

11,35 10,19 8,67 8,02 8,84

9,42

9,78 8,31

Massa cawan 7,11

7,77

4,05 4,05 4,10 4,07 4,10

4,10

4,07 4,05

Uji Batas Plastis (massa dalam gr)

Pengujian 1 Pengujian 2

Nomor cawan A B C D

Massa basah total 6,32 6,56 6,54 6,36

Massa kering total 5,94 6,15 6,12 5,97

Massa cawan 4,06 4,10 4,07 4,05

a. Tentukan batas cair tanah tersebut.

b. Tentukan batas plastis dari tanah tersebut.

c. Berapakah indeks plastisitas tanah tersebut ?

3. Dari percobaan penentuan batas cair (LL) suatu contoh tanah berbutir diperoleh

data sebagai berikut

Jumlah ketukan Kadar air %

15

18

20

30

37

45

77

74

72

65

61

59


e. Tentukan batas cair (LL) untuk tanah tersebut

f. Jika plastic limit = 32% untuk tanah tersebut, dan kadar air natural di

lapangan sebesar 27%, tentukan harga PI dan LI tanah tersebut. Serta

prediksikan keadaan tanah tersebut di lapangan,

g. Berikan penjelasan apa yang dimaksud dengan LL, PL, PI dalam batas-

batas Atterberg, dan apa fungsinya dalam mekanika tanah.


klasifikasi sifat tanah

Documents

Transcript of klasifikasi sifat tanah