Laporan Praktikum Mekanika Tanah - Inda Revisi 2
-
Upload
inda-annisa-fauzani -
Category
Documents
-
view
368 -
download
10
Transcript of Laporan Praktikum Mekanika Tanah - Inda Revisi 2
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH
MODUL V
COMPACTION
KELOMPOK
Inda Annisa Fauzani 1106010300
Purwhita Nuansa Budi
Muhammad Irfan
Tanggal Praktikum : 16 Maret 2012
Asisten Praktikum : Hendriawan Kurniadi
Tanggal Disetujui :
Nilai :
Paraf :
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
DEPARTEMEN SIPIL – FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
2013
A. MAKSUD DAN TUJUAN
Mencari nilai kerapatan kering (γdry) maksimum pada kadar air optimum (Wopt) dari
suatu sampel tanah yang dipadatkan
B. ALAT DAN BAHAN
Mould, lengkap dengan collar dan base plate
Hammer seberat 5.5 lbs dengan tinggi jatuh 12 inch
Hydraulic extruder
Pelat baja pemotong
Gelas ukur
Wadah untuk mencampur tanah dengan air
Pelat besi/penggaris untuk mengukur tinggi tanah
Timbangan
Oven
Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak 5 kantong @ 2 kg
Jangka sorong
C. TEORI
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 pada massa tanah. Suatu pemadatan
(Compactive Effort = CE) yang dilakukan tersebut adalah fungsi dari variabel-variabel
berikut:
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 terdiri dari 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:
Test IdentificationAASHTO T99 AASHTO T180
ASTM D 698 ASTM D 1557
Diameter Mould (inch) 4" 6" 4" 6"
Berat Hammer (lb) 5.5 5.5 10 10
Tinggi Jatuh Hammer (inch) 12 12 18 18
Jumlah Layer 3 3 5 5
Jumlah Pukulan Per-Layer 25 56 25 56
C.E (lb/ft2) 12.375 12.375 56.25 56.25
Ukuran Butir Maksimum yg
LolosNo. 4 (3/4") No. 4 (3/4") No. 4 (3/4") No. 4 (3/4")
Tabel C.1 Perbandingan dua metode compaction
Kepadatan tanah bergantung pada kadar airnya. Untuk membuat suatu hubungan tersebut
dibuat beberapa contoh 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.
Rumus-rumus yang digunakan:
1. Menentukan kadar air :
………....(1)
…………(2)
…….....(3)Di mana :
W = kadar air (%)
wwater = berat air (gram)
wdry = berat tanah kering (gram)
wwet = berat tanah basah (gram)
2. Menentukan perubahan volume air :
…………(4)
Di mana :
Vadd = volume air yang ditambahkan (ml)
Wx = kadar air yang akan dibuat (%)
Wo = kadar air awal (%)
w = berat sampel tanah (gram)
3. Menghitung nilai γwet dan γdry :
………….(5)
………..(6)
Di mana :
γwet = berat isi tanah dalam keadaan basah (gr/cm3)
wwet = berat tanah basah (gr)
V = volume sampel tanah yang telah dipadatkan (cm3)
γdry = kerapatan kering (gr/cm3)
wdry = berat tanah kering (gr)
W = kadar air (%)
4. Mencari Zero Air Void Line (ZAV- line) :
ZAV-line adalah garis yang menggambarkan hubungan antara berat isi kering dengan
kadar air dalam kondisi derajat kejenuhan (Sr) 100 %.
…………..(7)
Di mana :
Gs = nilai specific grafity
γw = berat jenis air (gr/cm3)
W = kadar air tanah (%)
Sr = derajat kejenuhan
5. Mencari nilai Compaction Effort (CE) :
………….(8)
Di mana :
C.E. = Compactive Effort (lb/ft2)
W = berat hammer (lb), yang digunakan pada percobaan ini adalah 5.5 lb
H = tinggi jatuh (inch), pada percobaan ini adalah 12 inch
L = jumlah layer, pada percobaan ini adalah 3 lapisan
B = jumlah pukulan per-layer, pada percobaan ini adalah 25 kali
V = volume tanah (ft3)
D. PROSEDUR PERCOBAAN
Persiapan Percobaan
1. Mencampur dengan rata sampel tanah yang akan dipadatkan dalam satu wadah
sehingga nilai kadar air awal dapat dianggap sama.
2. Menimbang sebagian sampel yang dianggap mewakili nilai kadar air seluruhnya,
lalu memasukkan ke dalam oven selama ±24 jam sampai berat tetap.
3. Memasukkan sisa sampel tanah yang lain ke dalam lima kantong yang masing-
masing kantong diisi sampel tanah 2 kg yang lolos saringan No. 4 ASTM.
4. Mengeluarkan sampel tanah dari oven sehari kemudian dan menimbang beratnya.
Dengan demikian dapat diketahui nilai kadar air awal sampel tanah.
5. Setelah kadar air diketahui, dapat ditentukan volume air yang harus ditambahkan ke
dalam masing-masing kantong sampel tanah agar mencapai kadar air tertentu.
6. Sampel tanah dicampur dengan air yang sudah dihitung volumenya, kemudian
dibiarkan selama 18-24 jam agar campuran air merata.
Proses (Jalannya) Percobaan
1. Mempersiapkan semua alat dan bahan.
2. Mengukur dimensi mould untuk mengetahui volume tanah hasil pemadatan.
3. Mengolesi dinding mould dengan pelumas (oli) sebelum digunakan agar setelah
dipadatkan tanah tidak lengket menempel di dinding mould.
4. Meletakkan mould pada base plate dan kertas lingkaran diletakkan di bagian dasar
agar tanah tidak menempel di base plate.
5. Kedudukan mould dikunci terhadap base plate agar tidak bergerak saat proses
pemadatan.
6. Memasukkan tanah ke dalam mould tingginya diperkirakan dengan menggunakan
penggaris atau pelat besi sehingga setelah dipadatkan tingginya mencapai 1/3 tinggi
mould. Kemudian setiap lapisan ditumbuk sebanyak 25 kali secara merata dengan
hammer 5.5 lb dan tinggi jatuh 12 inch.
7. Pada lapisan tanah ketiga, collar dipasang pada mould agar tinggi tanah setelah
dipadatkan melebihi tinggi mould.
8. Setelah pemadatan lapisan ketiga selesai, collar dibuka. Kelebihan tanah diratakan
dengan pelat pemotong.
9. Menimbang berat mould + tanah dengan timbangan.
10. Mengeluarkan sampel tanah dari mould dengan bantuan extruder.
11. Membelah sampel tanah tersebut menjadi tiga bagian. Kemudian mengambil bagian
tengah tiap lapisan untuk kemudian diletakkan pada can, menimbang beratnya, lalu
memasukkannya ke dalam oven untuk mengetahui kadar air setelah pemadatan.
E. HASIL PRAKTIKUM
Data hasil praktikum
pengukuran
ke
D mold
mm
H mold
mm
Berat
gr
1 101.75 117.5 1724
2 101.3 116.75 1724
Tabel C.2 Dimensi Mould
Sampel no 36% 38% 40% 42% 44% 46%
Wt of can + wet
soil 253.33 288.55 301.25 239.44
332.14
174.49
Wt of can +dry soil 189.08 213.94 222.22 173.77 237.44 123.33
Wt of water 64.25 74.91 79.03 65.67 94.7 51.16
Wt of can 19.19 20 19.86 18.68 18,579 18.75
Wt of dry soil 169.95 193.94 202.36 155.09 218.87 104.58
water , w% 37.81% 38.6% 39.05% 42.35% 43.27% 49%
Tabel C.3 Water Content Determination
F. PERHITUNGAN
1. Menghitung volume mold
Mold 1 (Sampel 1,2,4, dan 6)
V = 3,14x (10,175)2 x (11,75)/4
V = 954,941 cm3
Mold 2 (Sampel 3 dan 5)
V = 3,14x (10,13)2 x (11,675)/4
V = 940.47 cm3
2. Kadar air sebelum pemadatan = 26,63 %
wwet+ can=159.27 g
w can=20.85 g
wdry+can=130.16 g
Sehingga kadar air awal dari sampel adalah:
W =wwater
wdry
×100=wwet +can−wdry+can
wdry+ can−w can
× 100 %=159.27−130.16130.16−20.85
× 100 %=26.63 %
3. Menghitung penambahan volume air untuk compaction
Perhitungan dilakukan pada tahap persiapan praktikum compaction
Kondisi awal sample tanah adalah wo = 26,63%
w = 2000 gram
wx = w asumsi (36, 38, 40, 42, 44, 46) %
Volume air yang ditambahkan ditentukan dengan persamaan :
Dari perhitungan, berikut adalah besar volume yang harus ditambahkan untuk
mencapai kadar air yang diinginkan.
Tabel C.4 Data penambahan volume
4. Menghitung kadar air setelah compaction
Tanah yang sudah mengalami pemadatan dikeluarkan dari mold dengan bantuan
extruder. Dibagi menjadi 3 bagian lalu mengambil sampel dari setiap bagian
tersebut. Sampel tanah pada ketiga lapisan ini dianggap sama kadar airnya sehingga
untuk menghitungan kadar air cukup dengan satu can.
Sampl
e
Wcan
(gr)
Wcan+wet
(gr)
Wcan+dry
(gr)
Wwater
(gr)
Wdry
(gr)W (%)
I 19,15 253,33 189,08 64,25 169,95 37,81
II 20 288,55 213,94 74,91 193,94 38,6
III 19,86 301,25 222,22 79,03 202,36 39,05
IV 18,68 239,44 173,44 65,67 169,95 42,535
V 18,57 332,14 237,44 94,7 218,87 43,27
VI 18,75 174,49 123,33 64,25 104,58 49%
Tabel C.5. Kadar air setelah compaction
5. Menentukan kerapatan kering (γd)
Sample Wo (%) Wx (%) Vadd (ml)
I
26,63 %
36 147,99
II 38 179,57
III 40 211,16
IV 42 242,75
V 44 274,34
VI 46 305.93
γwet = (wt can + wet soil – wt can)/ 931, 097
Tabel C.6. Berat isi kering tanah hasil compaction
SampelW wet = wt soil in mold
Vol mold γwet W (%)
γdry
(gr/cm3)
I 1538954.94
11.61057
1 37.811.16868
9
II 1558954.94
11.63151
4 38.61.17713
9
III 1218 940.471.29509
7 39.05 0.93139
IV 1630954.94
11.70691
2 42.351.19909
5
V 1308 940.471.39079
4 43.27 0.97075
VI 1626954.94
11.70272
3 491.14276
7
6. Menghitung Garis Zero Air Void :
Sr = 100%
Gs=
Gs Kelompok 7 2.668757
Gs Kelompok 8 2.471414
Gs Kelompok 10 2.693211
Gs Kelompok 11 2.452414
Rata-Rata 2.571449
γ water = 1 gr/cm3
Sample w (%) Gs w.Gs 1+w.Gs γwater ZAVI 0.3781
2.571449
0.972265 1.9722651
1.3038051II 0.386 0.992579 1.992579 1.29051274IV 0.4235 1.089009 2.089009 1.23094225V 0.4327 1.112666 2.112666 1.21715833
Tabel C.7 Zero Air Void
7. Menghitung Nilai Compactive Effort (CE) :
1 feet = 0,3048 m
1 m = 3,281 feet
H=12 inc h=12× 0,08334 ft=1,00 ft
Vol = 954,941 cm3 = 954,941 x 10-6 m3 = 0,03372851612 ft3
CE =
= 12230.00735 lb/ft2
8. Grafik Pemadatan Tanah
Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan di atas, diperoleh nilai γdry dan ZAV
sebagai berikut :
35 37 39 41 43 45 47 49 510.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
f(x) = 0.00240696275647588 x² − 0.20731798803268 x + 5.52261124306946R² = 0.0869697976339077
Grafik Pemadatan Tanah dan ZAV
Series2Polynomial (Series2)Series4
Berdasarkan grafik di atas sangat terlihat adanya kesalahan yang membuat
grafik di atas seharusnya tidak mungkin terjadi (grafik menghadap ke atas). Hal
tersebut juga didukung dari order 2 polynomial trendline yang memiliki nilai r2
sebesar 0.087 (sangat jauh dari nilai 1). Jika tetap menggunakan keenam sampel,
5,5 lb x 1 inc x 3 x 25
0,03372851612
tentu akan memengaruhi hasil pengolahan data berikutnya. Oleh karena itu,
praktikan memutuskan untuk tidak menggunakan data dari dua kelompok, yaitu
sampel kadar air 40% dan 46%
37 38 39 40 41 42 43 440.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
f(x) = − 0.0312324113194452 x² + 2.50828404641109 x − 49.05613981069R² = 0.794613211305283
Grafik Pemadatan Tanah 4 Sampel
Series2Polynomial (Series2)Series4
Dapat diperkirakan dari grafik bahwa besar dry density maksimum adalah 1,199
gr/cm3 saat kadar air optimum berada di 42,35 %. Nilai yang ditemukan ini belum
dapat dipastikan presisinya. Maka dari itu perhitungan nilai dry density maksimum
dan kadar air optimum dapat ditemukan dengan persamaan kuadrat
Maka dari persamaan kuadrat grafik pemadatan tanah, dapat ditemukan W
optimum dengan rumus “–b/2a”.
W optimum=−b2 a
¿−2.5083
2 (−0.0312 )=40.2%
γ dr y ( x=40.2)=−0.0312 x2+2.5083 x−49.056
¿−0.0312(40.2)2+2.5083(40.2)−49.056¿−50.42+100.834−49.056¿1.35766
E. ANALISA
1. Analisis Percobaan
Tujuan dari percobaan compaction ini adalah untuk mencari nilai kerapatan
kering (γdry) maksimum pada kadar air optimum (Wopt) dari suatu sampel tanah yang
dipadatkan. Yang dimaksud dengan compaction itu sendiri adalah proses pemadatan
tanah untuk mendapatkan berat isi tanah kering maksimum dan kadar air optimum.
Sedangkan pengertian berat isi maksimum adalah nilai paling besar yang dapat
dicapai oleh suatu pemadatan tanah tertentu, sementara kadar air optimum adalah
kadar air yang paling baik yang disarankan untuk mencapai berat isi maksimum
tersebut.
Sebelum dilakukan praktikum, terlebih dahulu disiapkan 5 sampel tanah yang
sudah lolos saringan no.4 ASTM, berat untuk masing-masing sampel sebesar
2000gram. Kemudian terhadap sampel tersebut dilakukan penghitungan untuk
mendapatkan kadar air awal dengan menggunakan rumus:
W =wwater
wdry
×100=wwet +can−wdry+can
wdry+ can−w can
× 100 %
Setelah perhitungan didapatkat kadar air awal sebesar 26.63%. Kemudian ditentukan
kadar air asumsi yang diinginkan adalah sebesar 36 %, 38%, 40%, 42%, dan 44%.
Untuk mencapai kadar air sebesar asumsi tersebut maka dilakukan penambahan air
yang banyaknya didapatkan dari rumus sebagai berikut:
Tanah masing-masing sampel kemudian dicampur dengan air sesuai dengan
hasil perhitungan. Pencampuran harus dilakukan secara merata agar tanah bersifat
homogen agar didapatkan nilai dry density maksimum yang akurat. Untuk itu, tanah
ditampung di dalam plastik dan dibiarkan selama sehari, dan persiapan praktikum
compaction telah selesai.
Metode yang digunakan dalam percobaan compaction ini adalah metode
Standard Proctor AASHTO T 99 (ASTM D 698). Compaction dilakukan pada tiap-tiap
sampel tanah yang telah di beri kadar air dari 36% sampai 44%. Sesuai metode yang
digunakan maka hanya 3 layer yang diperbolehkan dalam proses pemadatan. Proses
pemadatannya adalah ditumbuk sebanyak 10 kali untuk tiap-tiap layer, tiap layer
harus dijaga agar tidak turun melebihi 1/3, 2/3, dan 3/3 dari tinggi mold, jika tanah
turun melebih batasan yang diinginkan maka dilakukan penambahan tanah sampel.
Pada akhirnya, lapisan tanah teratas haruslah rata dengan permukaan mold agar
didapatkan volume yang sama antara mold dengan sampel tanah yang telah
ditumbukan.
Setelah proses pemadatan selesai, mold yang masih berisi padatan tanah
ditimbang. Kemudian tanah tersebut dilekuarkan dengan ekstruder. Tanah padatan
kemudian dibagi menjadi 3 bagian dengan menggunakan penggaris dimana setiap
lapisan diambil sebagai sampel dengan asumsi ketiga bagian tersebut telah mewakili
kadar air dalam lapisan tanah yang telah ditumbuk. Dari tiap-tiap bagian diambil
sebagian kecil dan ditaruh dalam wadah untuk kemudian dimasukkan ke dalam oven.
Sampel dari tanah tersebut akan digunakan untuk menemukan dry density.
2. Analisis Hasil
Dari serangkaian proses compaction ini, praktikan memperoleh data kadar air setelah
compaction.
No
w asumsi
(%)
w setelah
compaction (%)
1 36 37,81
2 38 38,6
3 40 39,05
4 42 42,535
5 44 43,27
6 46 49
Tabel C.8 Perbandingan kadar air asumsi dan kadar air setelah compaction
Setelah dilakukan perhitungan terhadap tanah sampel maka terlihat w setelah
pemadatan tidak jauh dari w asumsi, ada yang mengalami kenaikan ataupun
penurunan. Kenaikan atau penurunan untuk tiap sampel berturut-turut dari atas ke
bawah sebesar: +1.81, +0.6, -9.5, +0.535, -0.73, +3. Kenaikan dan penurunan tersebut
dapat disebabkan oleh penambahan air yang tidak sesuai takaran, sehingga
berpengaruh pada kadar air yang digunakan untuk proses pemadatan.
Pengolahan data dilanjutkan dengan mencari nilai Berat Isi Kering pada tiap-
tiap sampel tanah. Berikut hasil pengolahan data Berat Isi Kering tanah.
35 37 39 41 43 45 47 49 510.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
f(x) = 0.00240696275647588 x² − 0.20731798803268 x + 5.52261124306946R² = 0.0869697976339077
Grafik Pemadatan Tanah 6 Sampel
Series2Polynomial (Series2)
Dari perhitungan, maka dapat dibuat grafik antara kadar air dengan berat isi
kering. Grafik yang dihasilkan jika menggunakan 6 sampel tanah memperlihatkan
kesalahan yang mencolok, antara lain grafik yang menghadap ke atas sebanyak 2 kali,
padahal seharusnya grafik pemadatan tanah membentuk kurva menghadap ke bawah.
Hal tersebut juga disebabkan dengan nilai r2 yang sangat jauh dari1, yaitu hanya
mencapaoi 0.087. Maka untuk mendapatkan grafik yang sesuai, diputuskan untuk
melakukan pengeliminasian data. Pertimbangan data yang dieliminasi adalah data-
data yang menyebabkan gambar grafik yang dihasilkan menjadi tidak sesuai
ketentuan. Pilihan jatuh ke kelompok dengan kadar air 40% dan 46%. Kelompok
dengan kadar air 46% mendapatkan kadar air setelah pemadatan yang cukup jauh,
yaitu sebesar 49%. Adanya data yang menyebabkan grafik melenceng dapat
disebabkan karena adanya kesalahan yang terjadi saat pratikum.
Setelah dilakukan pengeliminasian, maka didapatkan grafik sebagai berikut.
w ɤdry
37.81 1.16868938.6 1.177139
39.05 0.9313942.35 1.19909543.27 0.97075
49 1.142767
37 38 39 40 41 42 43 440
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.1686892862748
1.17713882229177
1.19909500239430.9707503069
16848
f(x) = − 0.0312324113194452 x² + 2.50828404641109 x − 49.05613981069R² = 0.794613211305283
Grafik Pemadatan Tanah 4 Sampel
Series2Polynomial (Series2)
Setelah dihilangkan 2 data, maka didapatkan grafik yang sesuai, yaitu yang
menghadap ke bawah. Setelah itum maka dapat dilakukan pengolahan data untuk
mencari nilai Berat Isi Kering tanah maksimum. Dengan metode estimasi puncak
didapatkan nilai Berat Isi Kering tanah maksimum sebesar 1.199 gr/cm3 pada kadar
air optimum 42.35%. Sedangkan dengan menggunakan metode perhitungan
persamaan kuadrat, didapatkan nilai Berat Isi Kering tanah maksimum sebesar 1.358
gr/cm3 pada kadar air optimum 40.2%. Ternyata hasil estimasi tidak jauh dengan hasil
persamaan kuadrat yang didapat dari grafik, berarti pilihan data yang dieliminasi
cukup tepat.
Setelah mendapatkan kadar air setelah pemadatan maka dapat ditentukan
ZAV-line.
37 38 39 40 41 42 43 440.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
f(x) = − 0.0312324113194452 x² + 2.50828404641109 x − 49.05613981069R² = 0.794613211305283
Grafik Pemadatan Tanah 4 Sampel
Series2Polynomial (Series2)Series4
Berdasarkan grafik ZAV Line yang didapat, terlihat hasil yang cukup baik
karena membentuk garis lurus. Grafik perbandingan kadar air dan Berat Isi Kering
tanah dengan ZAV Line tidak bersentuhan walau nyaris bersentuhan. Kedua grafik
yang tidak bersentuhan menandakan sedikit kurang sempurna yang berarti masih ada
udara di dalam tanah hasil pemadatan, walau sebenarnya tentu sulit untuk
mengeluarkan seluruh pori di dalam tanah.
3. Analisis Kesalahan
Kesalahan pada praktikum dapat terjadi akibat beberapa hal antara lain:
Pencampuran tanah dengan air yang tidak rata saat proses pengadukan yang
menyebabkan tanah tidak homogen
Pada proses pemadatan, praktikan mungkin tidak melakukannya secara
merata, sehingga tanah hasil compaction pun tidak padat sempurna dan masih
memiliki rongga kosong
F. KESIMPULAN
1. Kadar air optimum hasil compaction sebesar 42,35 % dan berat isi kering tanah
maksimum sebesar 1,19 gr/cm3.. Sedangkan berdasarkan perhitungan didapatkan
kadar air optimum sebesar 40.2% dan berat isi kering tanah maksimum sebesar 1.3
gr/ cm3
2. Garis ZAV tidak memotong kurva menunjukkan derajat saturasi padatan masih
tinggi .
G. REFERENSI
Buku Pedoman Praktikum Mekanika Tanah, Laboratorium Mekanika Tanah, Depok.
H. LAMPIRAN
Proses Pemadatan Tanah
Hasil Akhir Pemadatan
Meratakan tanah dengan penggaris