Per Me Abi Litas

26
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH DASAR MODUL 7 PERMEABILITY KELOMPOK P1 Shift 5 Fadhil Akbar 1206229351 Florensia Rosary Meida Devinta 1206263004 Lily Septarina 1206220125 Tanggal Praktikum : 16 April 2014 Asisten Praktikum : Sandhamurti P. Tanggal Disetujui : Nilai : Paraf Asisten : LABORATORIUM MEKANIKA TANAH

description

laporan permeabilitas

Transcript of Per Me Abi Litas

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH DASAR

MODUL 7

PERMEABILITY

KELOMPOK P1

Shift 5

Fadhil Akbar 1206229351

Florensia Rosary Meida Devinta 1206263004

Lily Septarina 1206220125

Tanggal Praktikum : 16 April 2014

Asisten Praktikum : Sandhamurti P.

Tanggal Disetujui :

Nilai :

Paraf Asisten :

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2014

1. PENDAHULUAN

1.1. Maksud danTujuan Percobaan

Mencari nilai permeabilitas k dari suatu sampel tanah.

1.2. Alat – alat dan Bahan

a. Mould permeability

b. Gelas ukur

c. Penggaris

d. Jangka sorong

e. Stopwatch

f. Timbangan dengan ketelitian 0.1 gram

g. Tanah lolos saringan No.4 ASTM

h. Pasir dengan saringan no.18

i. Alat Constant Head Test

1.3. Teori dan Rumus yang Dipakai

Debit air yang mengalir q melalui tanah pada suatu cross-section

area A adalah proporsional terhadap gradient l yaitu:

qA

i q=k i A

Koefisien k disebut sebagai ”koefisien permeabilitas” Darcy atau

”koefisien permeabilitas” atau ”permeabilitas tanah”. Oleh sebab itu,

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, didipasi 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:

a. Ukuran butiran. Secara proporsional, ukuran pori berhubungan dengan

ukuran partikel tanah.

b. Properti aliran pori. Untuk air adalah viskositasnya, yang akan berubah

akibat dipengaruhi perubahan temperatur.

c. Void ratio

d. Bentuk dan susunan pori-pori tanah

e. 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 untuk memodifikasi permeabilitas tanah lempung yang

sangat kecil. Prinsip pada percobaan ini dapat dilihat pada gambar.

Gambar 7.1 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 ridak tetep sehingga rumus Darcy dapat digunakan. Misalnya

pada ketinggian air (h), penurunan (dh) akan membutuhkan waktu (dt),

amak koefisien permeabilitas dapat diturunkan dari rumus Darcy sehingga

menjadi:

q = k i A

i = hL

k=V . LA . h

Dengan:

k = koefisien permeability

A = luas sample tanah

L = tinggi sampel tanah

q = debit aliran air

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.

Gambar 7.2 Susunan alat Variable Permeability Test

Jumlah air yang mengalir pada standpipe dalam waktu tertentu adalah :

q=a . v=a – d hdt

dengan :

a = luas cross-section standpipe

dh/dt = penurunan muka air

sedangkan jumlah air yang merembes melalui tanah dalam waktu tertentu

pada permeameter adalah:

q=A . k . hL

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

Dengan:

a = luas cross-section standpipe

L = panjang sampel di dalam permeameter

A = luas cross-section permeameter

t = jumlah waktu pada waktu pengukuran

ho, h1 = tinggi head (lihat gambar 7.2)

Koefisien permeabilitas pada suhu kamar (ToC) adalah KT

sedangkan untuk suhu standar (20oC) perlu dikonversi menjadi:

K20 = KT (ηT / η20)

Dimana:

ηT = viskositas cairan pada temperatur ToC

η20 = viskositas cairan pada temperatur 20oC

Perbandingan viskositas dapat dilihat pada gambar 7.3 di bawah ini

(tabel koreksi viskositas cairan)

Gambar 7.3 Grafik ηT / η20 (data International Critical Tables, Vol. V)

Menurut Tabel Koefisien Permeabilitas BS 8004: 1986, nilai-nilai

permeabilitas untuk berbagai jenis tanah pada suhu standar (20ºC) adalah

sebagai berikut :

Koefisien Permeabilitas (m/s) (BS 8004: 1986)

Menurut Cassagrande pada tahun 1938, nilai-nilai permeability untuk

berbagai jenis tanah pada suhu standar (20ºC) adalah sebagai berikut :

Koefisien Permeabilitas menurut Cassagrande

Menurut Wesley pada suhu standar (20ºC) :

Koefisien Permeabilitas menurut Wesley

2. PRAKTIKUM

2.1. Persiapan Percobaan

- Tanah kering yang lolos saringan No.4 ASTM disiapkan sebanyak

±2 kg dan pasir sebanyak ±1 kg juga disiapkan.

- Mould Permeability disiapkan, kemudian mencatat data diameter,

tinggi, serta berat mould.

- Tanah dicampur pasir dengan perbandingan tertentu (2000 gr :

1000 gr), kemudian diaduk sampai rata

- Kemudian memasukkan campuran tanah dan pasir untuk setiap

masing-masing perbandingan tersebut ke mould dengan tiga

lapisan dengan ketinggian 1/3, 2/3 dan hingga penuh, di setiap

lapisan di padatkan dan filter pada bagian atas dan dasar mould

harus selalu terpasang.

- Lalu mould ditutup dan diletakkan pada alat permeability

- Memastikan semua komponen telah terpasang dengan sempurna.

2.2. Jalannya Percobaan

- Percobaan yang dilakukan adalah Constant Head Test, pertama-

tama air dialirkan melalui selang, naik ke reservoir di atas

kemudian masuk ke mould permeability hingga seluruh tanah di

dalam mould jenuh sempurna

- Udara yang berada pada alat permeability dikeluarkan hingga

benar-benar tidak ada lagi udara yang tersisa di dalam dengan cara

membuka sedikit bolt untuk mengeluarkan gelembung udara

- Air yang berada di reservoir dibuat tetap tingginya, dijaga agar

tidak terjadi gelombang

- Tinggi muka air dan reservoir ke mould diukur (h)

- Air yang keluar dari mould diperhatikan, hingga tidak terjadi

perubahan (konstan)

- Kemudian air limpahan tersebut ditampung ke dalam gelas ukur

- Volume yang tertampung selama waktu yang ditentukan tersebut

kemudian diukur (5 menit)

2.3. 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:

1. ASTM menggunakan a = 11.71 cm2 sedangkan percobaan yang

dilakukan menggunakan a = 4,3533 × 10−3 m2

2. Suhu standar ASTM 20oC, sedangkan suhu kamar di laboratorium

tercatat 29oC

3. Pemadatan tanah tidak sama dengan cara ASTM. Selain itu standar

yang ditetapkan ASTM tidak dapat dipenuhi karena peralatan

dalam laboratorium tidak memungkinkan. Misalnya, tidak adanya

pengatur suhu ruangan yang dapat membuat suhu kamar menjadi

20oC

3. HASIL PRAKTIKUM

3.1 Data Hasil Praktikum

No Data Besaran

1 Diameter Mould (D) [meter] 74,45 ×10−3

2 Tinggi Sampel (L) [m] 0.22

3 Luas (A) = ¼ πd2 [m2] 4,3533 × 10−3

4 Tinggi Constant Head (h) [m] 1.3

5 Waktu [detik] 300

6 W tanah 2000gr

7 W pasir 1000gr

Tabel. Data Hasil Percobaan

3.2 Perhitungan

Koefisien Permeabilitas pada suhu kamar (29ºC)

K29=V . L

A . h .t

Sehingga untuk suhu standar (20ºC) :

K20=K29

η29

η20 ;

η29

η20=…

Keterangan : V = Volume air yang tertampung

L = Tinggi sampel

A = Luas sampel

h = Tinggi konstan

Perhitungan Data

Tinggi (L) = 0.22 m

Beda Tinggi (h) = 1.3 m

Luas (A) = 4,3533 × 10−3 m2

Volume air (V) = 4.85 × 10−4 m3 ( dalam 300 detik )

K29=V . L

A . h .t

K29=4.85 ×10−4 ×0.22

4,3533 x10−3× 1.3× 300

K29=1.067 ×10−4

1,6977=6,2849 ×10−5

K 29=6,2849 ×10−5 ms

Untuk konversi ke suhu standard nilai η28dapat di cari dari persamaan

grafik ηT

η20 vs T

y=0.814=η29

η20

Sehingga nilai K20 :

K 20=K29

η29

η20

K 20=6.2849 ×10−5× 0.814

K 20=4.16951× 10−5 ms

0.814

Nilai-nilai k yang didapat kemudian dirangkum pada sebuah tabel di

bawah ini:

K29 (m/s) K20 (m/s)

6,2849 ×10−5 ms

4.16951 ×10−5 ms

4. ANALISIS

4.1 ANALISIS PERCOBAAN

Pada praktikum permeabilitas ini mempunyai tujuan yaitu, mencari nilai

permeabilitas k dari suatu sampel tanah. Tujuan dari permeabilitas ini bermaksud

untuk menentukan kemampuan tanah dilewati air melalui pori-porinya dan hal ini

penting dalam hal pembuatan drainase maupun konstruksi bendung tanah urugan.

Praktikum permeabilitas ini juga agar mengetahui kemampuan tanah untuk

meloloskan air melalui partikel – partikelnya.

Langkah awal dari praktikum permeabilitas adalah menyiapkan semua

alat dan bahan yang akan digunakan sesuai dengan prosedur yang sudah ada pada

modul permeabilitas ,yaitu berupa tanah yang digunakan adalah tanah lolos

saringan No. 4 ASTM dan menggunakan alat serta bahan lainnya seperti mould

permeability, gelas ukur, penggaris, jangka sorong, stopwatch(hp), timbangan

dengan ketelitian 0,1 gram, pasir, dan alat constant head test.

Sebelum praktikan melakukan percobaan, praktikan menghitung dan

mecatat diameter mould terdahulu. Kemudian, Pengukuran tinggi mould dianggap

sebagai tinggi dari sample tanah yang akan digunakan dan diameter digunakan

untuk mencari luas alas mould yang diasumsikan sebagai luas dari sampel tanah

yang digunakan.Setelah semua dimensi yang dibutuhkan telah diukur, praktikan

kemudian memasang saringan(mould filter) di dasar mould tersebut.

Saringan(mould filter) ini bertujuan agar saat air dimasukkan ke dalam mould

permeabilitas, hanya air saja yang keluar dari mould tersebut sehingga tidak

mengurangi berat dari tanah yang sedang diujikan.

Percobaan ini menggunakan tanah sebesar 2000 gram dan pasir 1000

gram. Setelah ditimbang sesuai dengan besar yang sudah, pasir dan tanah tersebut

kemudian dicampur hingga terdistribusi secara merata agar saat percobaan

dimulai, mendapatkan data yang sesuai. Pasir dan tanah dicampurkan merata

bertujuan karena tanah saja bersifat lempung dan lempung sangatlah memiliki nilai

permeabilitas yang kecil dan tidak bisa menggunakan constant head oleh karena itu

dicampurkan pasir agar menaikkan nilai permeabilitas dari tanah tersebut. Cara

memasukkan tanah ke dalam mould yaitu dengan bertahap 3 lapisan 1/3, 2/3 dan

penuh. Setiap lapisan dipadatkan sehingga tidak ada rongga udara di dalam tanah.

Setiap lapisan ditumbuk hingga 25 kali secara merata, dan hal ini dilakukan

hingga bagian ke 3 atau saat keadaan mould sudah penuh. Selanjutnya , praktikan

memasang mould filter atau saringan bagian atas sebelum mould permeabilitas

dialiri air. Mould filter ini dipasang pada bagian bawah dan atas mould

permeabilitas tersebut, jadi praktikan harus memasang mould filter ini agar hasil

yang diinginkan dapat sesuai. Lalu, mould dipasang pada alatnya, praktikan

memasang terlebih dahulu , terdapat 3 selang (selang kuning, selang merah, dan

selang oranye) yang terdapat pada alat ini. Selang kuning dihubungkan dengan

sumber air (kran) yang digunakan untuk mengalirkan air dari sumber air ke

reservoir, Untuk selang merah dibiarkan terbuka dan diletakkan pada tempat

pembuangan air. Sementara, selang oranye dihubungkan dengan permeability

mould.

Setelah itu, mould permeability dialiri air dan agar rongga udara didalam

mould tersebut tidak ada atau masih terperangkap maka caranya adalah membuka

bolt hingga rongga udara atau air mengalir dengan tanpa adanya udara yang

terperangkap. Kemudian, hitung volume yang tertampung pada saat 5 menit

pertama, dan berikutnya lakukan hal yang sama hingga volume air 3 sampel

memiliki volume yang sama. Namun, pada percobaan kelompok kami kali ini

mendapatkan data yang selalu berbeda sehingga setelah sekian kali dilakukan

penghitungan, praktikan mendapat arahan dari asisten untuk mencari nilai rata –

rata dari ke 3 percobaan yang sudah dihitung volumenya dan sudah tercatat

sebagai data dan nantinya menjadi data untuk pengolahan data kelompok kami.

4.2 ANALISIS HASIL

Pengolahan data kami sesuai dengan data yang sudah kami

peroleh, kemudian mencari nilai dari k . Hasil yang didapat pada

praktikum permeabilitas ini yaitu , dengan menggunakan suhu ruangan

sebesar 29ºC kemudian,dikonversi menjadi koefisien permeabilitas dengan

suhu standar 20ºC dengan grafik perbandingan viskositas cairan. Untuk

membandingkan hasil koefisien permeabilitas tersebut dengan standar

koefisien permeabilitas seperti menurut cassagrande, BS 8004, dan Wesley

adalah koefisien permeabilitas pada suhu standar (20°C), sehingga

diperlukan pengkonversian dari koefisien permeabilitas pada suhu 28°C.

Sehingga nilai K20 :

K 20=K29

η29

η20

K 20=6.2849 ×10−5× 0.814

K 20=4.16951× 10−5 ms

Angka 0,814 didapat berdasarkan table grafik ηT

η20 vs T dengan rumus :

y = -0,4953ln(x) + 2,4848 , dengan nilai x sebesar 20 yaitu didapatkan

nilai sebesar 0,814 , yang kemudian dimasukkan kedalam rumus tersebut.

Setelah dilakukan penghitungan maka sesuai dengan hasil BS 8004 yaitu,

Perbandingan Hasil Perhitungan Nilai k dengan Nilai Koefisien Permeabilitas BS

8004: 1986 (Pada Suhu 20ºC)

Dapat kita lihat, tanah dengan sampel yang sudah kita uji yaitu tanah

dengan pasir sangat halus, lanau dan lempung – lanau berlapis-lapis dan

berarti lempung yang mengalami pengawetan dan bercelah.

Selanjutnya , hasil sampel tanah tersebut juga dibandingkan dengan 2 table

seperti dibawah ini :

Koefisien Permeabilitas menurut Cassagrande

Koefisien Permeabilitas menurut Wesley

Dapat kita lihat pada table bahwa sampel tanah yang sudah diuji tergolong dalam

jenis tanah pasir / campuran pasir – kerikil dengan rentang nilai yang termasuk

pada hasil yang sudah didapat dipenghitungan k20 ,jenis tanah ini yang

digolongkan pada koefisien permeabilitas menurut cassagrande. Pada tabel

berikutnya, yaitu koefisien permeabilitas menurut wesley tanah ini tergolong

pada pasir halus.

Setelah kita menganalisis hasil diatas ,maka dapat diketahui ada beberapa

faktor yang dapat mempengaruhi dari permeabilitas, lalu terdapat beberapa hal

yang sudah kita lakukan pada percobaan permeabilitas ini.

Penumbukan atau Pemadatan dilakukan dengan tujuan agar tanah padat dan

semakin padat tanah maka air yang keluar pun menjadi lebih susah sehingga kita

dapat mengetahui bahwa kepadatan tanah tersebut mempengaruhi nilai k

permeabilitas dan dapat dibuktikan dengan menggunakan tabel BS 8004. Jika

ukuran pori semakin kecil maka nilai permeabilitasnya semakin kecil, ukuran

pori berpengaruh terhadap jalannya air yang mengalir maka besarnya ukuran

pori berpengaruh pada debit air yang mengalir atau volume yang tertampung

selama waktu 5 menit.

Kemudian, pada grafik terdapat hubungan suhu dengan viskositas.

Viskositas merupakan kekentalan air dimana viskositas pada tabel diasumsikan

sebagai nilai n, dan hasilnya jika suhu semakin besar maka nilai viskositas

semakin kecil.

ANALISIS KESALAHAN

Ada beberapa yang faktor yang mempengaruhi praktikum permeabilitas

ini, yaitu :

Pada saat mencampurkan tanah dan pasir, praktikan kurang merata

sehingga didapatkan lapisan tanah dan pasir yang berbeda

Tidak tepatnya praktikan saat waktu sudah mencapai 5 menit sehingga

debit yang dihasilkan dapat lebih atau kurang

Tanah yang kurang padat saat menumbuk sehingga debit aliran menjadi

lama untuk mencapai stabil

Pengukuran tinggi air kurang tepat karena pengaruh dari permukaan air

yang bergelombang

Debit air yang keluar dari kran tidak konstan sehingga mengakibatkan air

pada reservoir tidak cepat stabil dan menunggu lama untuk menghasilkan

yang konstan

KESIMPULAN

Tujuan dari praktikum permeabilitas adalah mendapatkan nilai

permeabilitas dari suatu sampel tanah

Didapatkan nilai hasil permeabilitas nilai k , yaitu sebesar

K20=4.16951× 10−5 ms

Nilai k permeabilitas yang didapat pada praktikum in, yaitu :

K29 (m/s) K20 (m/s)

6,2849 ×10−5 ms

4.16951 ×10−5 ms

Menurut tabel perbandingan hasil perhitungan k dengan nilai

koefisien BS 8004 : 1986 suhu 20, maka jenis tanah pada

percobaan permeabilitas ini tergolong dalam jenis tanah dengan

pasir sangat halus, lanau dan lempung – lanau berlapis-lapis dan

berarti lempung yang mengalami pengawetan dan bercelah

Menurut tabel perbandingan koefisien cassagrande, tanah tesebut

tergolong pada tanah pasir atau campuran pasir – kerikil.

Menurut tabel perbandingan koefisien wesley, maka jenis tanah

pada sampel ini termasuk dalam golongan pada pasir pasir sangat

halus, lanau dan lempung – lanau berlapis-lapis dan berarti

lempung yang mengalami pengawetan dan bercelah

Semakin tinggi viskositas maka koefisien permeabilitas tanahnya

semakin kecil

Semakin merata ukuran distribusi ukuran porinya, koefisien

permeabilitasnya semakin kecil

Aplikasi pada modul praktikum permeabilitas ini adalah

untuk mengetahui nilai permeabilitas dan menentukan

kemampuan tanah yang dilewati air melalui pori-porinya

dan hal ini digunakan dalam konstruksi bendung tanah

urugan dan persoalan drainase. Contoh pada pengaplikasian

modul permeabilitas yaitu bendungan, dimana bendungan

jika terlalu banyak air yang mengalir dibawah tanah yang

atasnya tertutup oleh beton maka lambat laun akan

mengalami pengikisan dan dapat menjadi jebol akibat air

yang mengalir sangatlah besar sehingga menekan dinding

tersebut.

REFERENSI

Lambe T.W. ”Soil Testing For Engineers”. John Willey and Sons. New

York. 1951.

Punmia, B.C. ”Soil Mechanis and Foundation”. Standard Book House.

Delhie. 1981.

Wesley, LD. ”Mekanika Tanah”. Badan Penerbit Pekerjaan Umum. 1977.

Budhu, M.Soil Mechanics and Foundations 3rd Edition.John Wiley &

Sons, Inc.United States of America : 2010.

Modul I praktikum mekanika tanah.Departemen Teknik Sipil UI: 2014

LAMPIRAN

Mould permeability sudah terisi tanah pasir dan tanah,serta alat tumbuk

Moukd permeability siap dialiri air reservoir ketika menunggu gelembung

udara