Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi

MEKANIKA TANAH UNTUK

PENDIDIKAN VOKASI

Hak Cipta © Ir. Jeanely Rangkang, M.Eng.Sc

© Vicky Alexander Assa, SST.,MT

Hak Penerbit Pada POLIMDO PRESS

Penerbit POLIMDO PRESS, Politeknik Negeri Manado Jl. Raya Politeknik, Kelurahan Buha, Kecamatan Mapanget Manado - Sulawesi Utara, PO BOX 1256 Pusat Pengembangan Pembelajaran dan Penjaminan Mutu Basement Kantor Pusat Kampus Politeknik Negeri Manado

Pusat penjaminanmutu.polimdo@gmail.com www.polimdo.ac.id

Setting & Layout : Joseph N. Tangon Cover Design : Joseph N. Tangon

Hak cipta dilindungi oleh undang-undang. Dilarang memperbanyak

karya tulis ini dalm bentuk dan cara apapun, termasuk fotokopi, tanpa izin tertulis dari penerbit. Pengutipan harap menyebutkan

sumber.

Cetakan Buku Pertama, November 2019

ISBN : 978-623-7580-04-1

vi ; 125 hlm ; 15,5 x 23 cm

Dicetak Oleh POLIMDO PRESS

Kata Pengantar

i

KATA PENGANTAR

Ketersediaan dokumen akademik seperti buku ajar yang tersaji

dalam bentuk hard copy ataupun soft copy, merupakan salah satu faktor penting dalam suatu proses pembelajaran. Tujuan pembelajaran

akan bisa dicapai jika informasi yang disampaikan bisa diserap/dimengerti oleh peserta didik dengan muda. Untuk itu diperlukan media pembelajaran yang sesuai guna diseminasi

informasi. Mencermati uraian di atas, maka hal yang melatar belakangi

penulisan buku ajar ”Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi” adalah untuk meningkatkan ketersediaan dokumen akademik sebagai

salah satu media menyebaran informasi, untuk meningkatkan daya serap peserta didik.

Disamping untuk meningkatkan ketersediaan dokumen akademik, penulisan buku ajar ini secara umum bertujuan untuk

menyediakan referensi untuk:

1. Mahasiswa semester II Konstruksi Bangunan Gedung, dan

mahasiswa semester I Teknik Konstruksi Jalan dan Jembatan, Program Studi Sarjana Sains Terapan, Jurusan Teknik Sipil

Politeknik Negeri Manado 2. Staf pengajar yang mengasuh mata kuliah Mekanika Tanah I.

Buku ajar ini memuat semua topik bahasan yang sesuai dengan kurikulum dan silabus yang berlaku untuk mata kuliah Mekanika

Tanah I. Selanjutnya secara khusus penulisan buku ajar ini bertujuan untuk membekali peserta didik dengan kemampuan untuk memahami

materi mekanika tanah. Mata kuliah Mekanika Tanah I adalah mata kuliah keahlian

khusus yang bersifat wajib. Untuk mempelajari mata kuliah ini, diperlukan prasyarat mata kuliah Matematika Terapan, dan Gambar

Teknik. Disadari bahwa penulisan buku ajar ini belum sempurna baik isi

maupun penulisannya, untuk itu saran dan kritik yang konstruktif guna peningkatan mutu penulisan akan diterima dengan rasa syukur dan

terima kasih yang tulus dari penulis. Akhirnya, segala puji dan syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yesus yang telah

menganugerahkan kesehatan, hikmat dan akal budi sehingga penulisan buku ajar Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi ini dapat

dirampungkan. Selanjutnya, ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Pusat Pengembangan Pembelajaran dan Penjaminan Mutu

Politeknik Negeri Manado yang memfasilitasi penulisan buku ajar ini.

Kata Pengantar

ii

Kiranya buku ajar ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu

pengetahuan, khususnya dalam bidang teknik sipil.

Manado, Juni 2019

Penulis

Daftar Isi

iii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i

Daftar Isi iii Daftar Gambar v

Daftar Tabel vi

Bab 1 Pendahuluan 1

Latar Belakang Penulisan 1

Tujuan 2 Manfaat 2

Ruang Lingkup 3 Petunjuk Penggunaan Buku Ajar 4

Bab 2 Definisi Tanah 7

2.1. Pendahuluan 7 2.2. Hubungan Berat dan Volume Tanah 9

2.3. Hubungan Antara Butir Tanah, Air dan Udara 21 Ringkasan 25

Latihan soal 27 Test Formatif 28

Referensi 29

Bab 3 Klasifikasi Tanah 31

3.1. Pendahuluan 31 3.2. Klasifikasi Tanah 32 3.3. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Unified

Standard Classification System (USCS) 35

3.3.1. Tanah Berbutir Halus 38 3.3.2. Tanah Berbutir Kasar 40

3.3.3. Analisa Pembagian Ukuran Butir 42 3.3.4. Batas-Batas Atterberg (Atterberg Limits) 46

Ringkasan 49 Latihan soal 52

Test Formatif 53 Referensi 54

Bab 4 Indeks Propertis Tanah 55

4.1. Definisi 55 4.2. Index Properties Tanah 55

4.3. Penentuan Nilai Indeks Propertis Tanah 56 4.3.1. Penentuan Nilai Kadar Air (Water Content) 56

4.3.2. Penentuan Berat Jenis Butir (Spesific Gravity) 57

Daftar Isi

iv

4.3.3. Penentuan Distribusi Butir (Grain Size

Distribution) 59

4.3.4. Nilai Konsistensi Tanah (Atterberg Limit) 66

Ringkasan 77

Latihan soal 79 Test Formatif 81

Referensi 83

Bab 5 Kekuatan Geser Tanah 85

5.1. Pendahuluan 85 5.2. Direct Shear Methode (Metode Geser Langsung) 87

5.3. Metode Tri-Axial 89

5.4. Parameter c dan Berkenaan Dengan

Tegangan Efektif 94

Ringkasan 96 Latihan soal 97

Test Formatif 98 Referensi 99

Bab 6 Pemadatan Tanah 101

6.1. Pendahuluan 101 6.2. Pemadatan Laboratorium 105

6.2.1. Pemadatan Standart (Percobaan Proctor) 105 6.2.2. Kepadatan Modified 106

6.2.3. Garis Pori Udara (Zero Air Void Curve) 106

6.3. Pemadatan Lapangan 107

Ringkasan 110 Latihan soal 111

Test Formatif 112 Referensi 113

Daftar Pustaka

Glosarium

Indeks

l

Gambar Cover : http://yancao.info/yancao-images.html

Daftar Gambar

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kerangkah tanah asli di lapangan 10

Gambar 2.2. Kerangkah tanah asli dan diagram blok 10 Gambar 2.3. Hubungan antara jumlah butir, air dan udara 21

Gambar 3.1. Batas pemisahan ukuran butir 35 Gambar 3.2. Klasifikasi tanah menurut USCS 36 Gambar 3.3. Diagram plastisitas (plasticity chart) 39

Gambar 3.4. Grafik lengkung gradasi 40

Gambar 3.5. Grafik distribusi ukuran butir 43 Gambar 3.6. Ilustrasi keadaan tanah dari padat ke cair 47

Gambar 4.1. Prosedur pengujian berat jenis butir 58 Gambar 4.2. 1 set ayakan dengan penggetar (sieve shaker) 60

Gambar 4.3. Sketsa peralatan hidrometer 63 Gambar 4.4. Koreksi pembacaan akibat menikus 65

Gambar 4.5. Kondisi dasar dari tanah (batas-batas Atterberg) 67

Gambar 4.6. Alat uji dan liquid limit 69

Gambar 4.7. Curva penentuan nilai liquid limit 71

Gambar 4.8. Penentuan plastic limit 72

Gambar 4.9. Contoh tanah untuk uji batas susut 73

Gambar 4.10. Percobaan batas susut 74 Gambar 5.1. Model keruntuhan pada tanah akibat pembebanan 85

Gambar 5.2. Curva kekuatan geser tanah 87 Gambar 5.3. Sketsa alat geser langsung 88

Gambar 5.4. Grafik hasil percobaan geser langsung 88 Gambar 5.5. Alat uji Tri-Axial 90

Gambar 5.6. Lingkaran Mohr 91

Gambar 5.7. Mohr envelope 91

Gambar 5.8. Penggambaran lingkaran Mohr 92

Gambar 6.1. Grafik hasil uji pemadatan standar 104 Gambar 6.2. Grafik pemadatan proctor dan uji modified 108

Daftar Tabel

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Hubungan antara istilah/definisi dalam

mekanika tanah 23 Tabel 3.1. Ukuran butir tanah berdasarkan

organisasi pengembang 34 Tabel 3.2. Pengelompokan tanah, dan batas ukuran butir 37

Tabel 3.3. Rentang ukuran butir, menurut MIT 42 Tabel 4.1. Rentang nilai PI secara kualitatif 72

Pendahuluan

1

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Ketersediaan dokumen akademik seperti buku ajar yang tersedia

dalam bentuk hard copy ataupun soft copy, merupakan salah satu faktor

penting dalam suatu proses pembelajaran. Tujuan pembelajaran akan

bisa dicapai jika informasi yang disampaikan bisa diserap/dimengerti

oleh peserta didik dengan muda. Untuk itu diperlukan media

pembelajaran yang sesuai guna diseminasi informasi.

Mencermati uraian di atas, maka hal yang melatar belakangi

penulisan buku ajar ”Mekanika Tanah Untuk Pendidikan Vokasi” ini

adalah untuk meningkatkan ketersediaan dokumen akademik secara

khusus untuk pendidikan vokasi, sebagai salah satu media menyebaran

informasi, guna meningkatkan daya serap peserta didik. Buku ajar ini

memuat semua topik bahasan yang sesuai dengan kurikulum berbasis

KKNI (Kualifikasi Kerja Nasional Indonesia) dan SKKNI (Standar

Kompetensi Kerja Nasional Indonesia) yang berlaku untuk mata

kuliah Mekanika Tanah I. Selanjutnya secara khusus penulisan buku

ajar ini bertujuan untuk membekali peserta didik dengan kemampuan

untuk dapat menyebut/jelaskan, menghitung dan menganalisa, serta

mengaplikasikan teori dasar mekanika tanah dalam pekerjaan-

pekerjaan struktur yang terkait dengan sifat fisis dan mekanis tanah,

serta kemampuan dukung tanah dalam memikul beban. Secara khusus

di Indonesia, sebagian besar referensi yang memuat topik-topik

bahasan yang sesuai dengan kurikulum dan silabus mata kuliah

Mekanika Tanah I, bersifat umum dan lebih diperuntukkan bagi lajur

pendidikan akademik. Disamping itu, topik-topik yang sesuai dengan

Pendahuluan

2

silabus dan kurikulum mata kulian Mekanika Tanah I tersaji dalam

beberapa referensi. Untuk itu, kehadiran buku ajar Mekanika Tanah

Untuk Pendidikan Vokasi, bisa membantu peserta didik untuk

memperoleh referensi yang sesuai dengan jalur pendidikan yang

ditempuh, serta tersaji dalam satu buku, guna meminimalkan waktu

yang dibutuhkan untuk mengumpulkan buku-buku referensi yang

memuat materi sesuai dengan topik bahasan pada Rencana

Pembelajaran Remester (RPS).

Tujuan

Setelah selesai mengikuti mata kuliah Mekanika Tanah I selama

satu semester secara berurutan, peserta didik (mahasiswa) dapat:

1. Menyebut/jelaskan definisi tanah, dan menghitung nilai dari

parameter-parameter tanah.

2. Mengklasifikasikan tanah menurut Unified Standard Classification

System (USCS).

3. Menghitung index properties tanah

4. Menghitung parameter-parameter kekuatan geser tanah

5. Menghitung nilai kepadatan tanah dalan kondisi kadar air yang

beragam, serta mengkorelasikan nilai kepadatan yang diperoleh

melalui suatu pengujian di laboratorium dengan nilai kepadatan

di lapangan.

Manfaat

Disamping untuk meningkatkan ketersediaan dokumen

akademik untuk jalur pendidikan vokasi, manfaat penulisan buku ajar

ini secara khusus adalah untuk menyediakan referensi bagi:

Pendahuluan

3

1. Mahasiswa Semester II Program Studi Sarjana Terapan

Konstruksi Bangunan Gedung, dan mahasiswa Semester I

Program Studi Sarjana Terapan Teknik Konstruksi Jalan

Jembatan, pada Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Manado,

guna mencapai target capaian pembelajaran dan kompetensi

sesuai dengan amanat KKNI dan SKKNI.

2. Staf pengajar/dosen pengampuh mata kuliah Mekanika Tanah I

untuk memenuhi bahan ajar, dalam proses belajar mengajar.

Ruang Lingkup

Lingkup bahasan mata kuliah Mekanika Tanah I adalah

menguraikan tentang definisi tanah, klasifikasi tanah, indeks propertis

tanah, kekuatan geser tanah, dan pemadatan tanah. Adapun

sistimatika penulisan buku ajar Mekanika Tanah Untuk Pendidikan

Vokasi, disusun sebagai berikut:

Bab I Memuat latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, serta

ruang lingkup dan petunjuk penggunaan buku ajar.

Bab II Definisi Tanah, yang meliputi: istilah “tanah” dalam bidang

mekanika tanah, istilah-istilah dalam mekanika tanah, dan

hubungan antara jumlah butir, air dan udara.

Bab III Klasifikasi Tanah, mencakup materi tentang: peran tanah

pada pekerjaan-pekerjaan konstruksi sipil, klasifikasi tanah,

serta klasifikasi tanah berdasarkan Unified Standard

Classification System (USCS) dengan metode analisa

pembagian ukuran butir dan analisa batas-batas Atterberg.

Bab IV Indeks Propertis Tanah, mempelajari tentang: definisi

indeks propertis, index properties tanah, dan penentuan

nilai index properties. Penentuan indeks propertis tanah

Pendahuluan

4

meliputi: penentuan nilai kadar air (water content),

penentuan berat jenis butir (spesific gravity), penentuan

distribusi butir (grain size dstribution), dan nilai konsistensi

tanah (Atterberg limit).

Bab V Kekuatan Geser Tanah, berisikan pendahuluan yang

menjelaskan parameter-parameter kekuatan geser tanah,

metode pengujian kekuatan geser tanah di laboratorium,

yakni: direct shear methode (metode geser langsung), dan

metode tri-Axial.

Bab VI Pemadatan Tanah, menjelaskan tentang: definisi

pemadatan tanah, pemadatan tanah di laboratorium

(meliputi pemadatan standart atau percobaan Proctor,

pemadatan modified, dan garis pori udara atau zero air void

curve), serta pemadatan di lapangan.

Petunjuk Penggunaan Buku Ajar

Mata kuliah Mekanika Tanah I adalah mata kuliah keahlian

khusus yang bersifat wajib bagi mahasiswa semester II Konstruksi

Bangunan Gedung Program Studi Sarjana Terapan dan mahasiswa

semester I Teknik Konstruksi Jalan Jembatan Program Studi Sarjana

Terapan, pada Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Manado. Untuk

mempelajari mata kuliah ini, diperlukan prasyarat mata kuliah:

Matematika Terapan, dan Gambar Teknik. Sedangkan mata kuliah

Mekanika Tanah I merupakan prasyarat dari mata kuliah:

Laboratorium Uji Tanah, Mekanika Tanah II, Rekayasa Pondasi I,

dan Rekayasa Pondasi II.

Setiap bab dilengkapi dengan landasan teori, langkah-langkah

perhitungan disertai rumus-rumus, serta soal-soal latihan. Mahasiswa

Pendahuluan

5

dianjurkan membaca dengan seksama materi yang ada sambil

mengikuti perkuliahan di kelas. Ada beberapa contoh soal yang dapat

dipelajari sambil menghubungkannya dengan teori atau materi yang

ada, sebagai contoh pengaplikasian teori dasar mekanika tanah pada

pekerjaan-pekerjaan sipil.

Setelah mahasiswa dapat mempelajari/memahami contoh-

contoh soal yang ada, mahasiswa diharapkan dapat menyelesaikan

soal-soal latihan yang ada secara mandiri, beserta tugas yang diberikan

oleh dosen pengampuh, guna memenuhi capaian pembelajaran dan

kompetensi yang diharapkan seperti yang tertuang dalam KKNI dan

SKKNI.