pengujian tanah II

DYNAMIC CONE PENETROMETER (DCP)

I.        Tujuan

Menentukan harga CBR insitu (lapangan) dengan Dynamic Cone Penetrometer (DCP)

II.      Pendahuluan

Pengujian ini dimaksudkan untuk menentukan nilai CBR tanah dasar. Pangujian ini akan memberikan data kekuatan tanah sampai kedalaman ± 70 cm di bawah permukaan lapisan tanah yang ada, atau permukaan tanah dasar. Lapisan-lapisan bahan perkerasan yang ada perlu disingkirkan terlebih dahulu. Pengujian ini dilakukan dengan mencatat data masuknya konus yang tertentu dimensinya dan sudut konusnya, ke dalam tanah untuk setiap pukulan dari palu yang berat dan tingginya tertentu.

III.    Peralatan

1. Satu set alat DCP yang terdiri dari :

-          Pemegang

-          Penumbuk/hammer 8 – 10 kg tinggi jatuh 46 cm

-          Stang penumbuk

-          Stang pengantar

-          Kepala penumbuk

-          Stang penetrasi

-          Mistar penetrasi berskala 1 – 100 cm

-          Mur pengatur skala mistar

-          Konus bersudut 60° atau 30° dengan diameter tengah 2 cm

2. Linggis
3. Satu set kunci

IV.    Langkah kerja

1. Pilih titik yang ditentukan
2. Letakkan penetrometer yang telah dirakit di atas permukaan tanah yang akan diperiksa. Letakkan alat tersebut sedemikian rupa sehingga berada dalam posisi vertikal (penyimpangan sedikit saja akan menyebabkan kesalahan pengukuran yang relative besar)
3. Baca posisi awal penunjukan mistar ukur (x₀) dalam satuan mm yang terdekat. Penunjukan (x₀) ini tidak perlu tepat pada angka nol karena nilai (x₀)  ini akan diperhitungkan pada nilai penetrasi.
4. Angkat palu penumbuk sampai menyentuh pemegang, lalu lepaskan sehingga menumbuk landasan penumbukannya. Tumbukan ini menyebabkan konus menembus tanah/lapisan dibawahnya.
5. Baca dan catat jumlah pukulan dan jumlah penetrasinya
6. Pengujian dihentian apabila :

-          Jumlah minimum kedalaman 70 cm, atau

-          Jumlah tumbukan maksimum 40 kali

7. Cabut peralatan

V.      Data percobaan

1. Masukan semua data pada formulir pengujian DCP
2. Hitung :

a.       Kedalaman penetrasi = P (mm/BL), (cm/BL)

P = D/N

Dengan :

D          = kedalaman penetrasi yaitu pembacaan D_n – D_n-1 (cm)

D_n        = pembacaan skala ke-n

N          = jumlah pukulan

b.       CBR per lapisan (%)

Log CBR = 2,6354 – 1,293 Log P (sudut 60°)

Log CBR = 1,352 – 1,25 Log P (Sudut 30°)

c.       Tebal lapisan tanah pada CBRn

Δ = h = D = (D_n) – (D_n-1)........... cm

d.       CBR representatif

 

Dengan       h₁ = tebal lapisan tanah pada CBR₁

h₂ = tebal lapisan tanah pada CBR₂

h_n = tebal lapisan tanah pada CBR_n

Tabel pengisian

Titik : ....................

Pukulan (N)	Dn (cm)	D (cm)	P	CBR per lapisan (%)	CBR titik (representatif) (%)
5	15	15	3
5	24	9	9/5

PENGUJIAN PEMADATAN

I.         Tujuan

Pemeriksaan tanah dimasudkan untuk menentukan hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah dengan menggunakan alat penumbuk berat 2,5 kg (5,5 lbs), tinggi jatuh 30 cm (12”) untuk pemadatan  standart (standard proctor) dan alat penumbuk berat 4,54 kg (10 lbs), tinggi jatuh 45,7 cm (18”) untuk pemadatan berat (modified proctor).

Pemeriksaan kepadatan dapat dilakukan dengan 4 cara sebagai berikut :

Cara A : Cetakan diameter 102 mm (4”), bahan lewat saringan 4,75 mm (No. 4).

Cara B : Cetakan diameter 152 mm (5”), bahan lewat saringan 4,75 mm (No. 4)

Cara C : cetakan diameter 102 mm (4”), bahan lewat saringan 19 mm (3/4”)

Cara D : cetakan diameter 152 mm (6”), bahan lewat saringan 19 mm (3/4”)

Catatan : bila tidak ditentukan cara yang dilakukan maka tetapkan cara A atau D

Dari percobaan pemadatan tanah bertujuan untuk :

1.       Menentukan harga berat isi kering maksimum (γ_d max) dan kadar air optimum (w_opt = OMC) suatu tanah   kohesif.

2.       Menyelidiki sifat-sifat tanah kohesif.

Pada timbunan tanah untuk jalan raya, kereta api, dan dan lain-lainnya, tanah perlu dipadatkan untuk meningkatkan berat isinya / menaikkan kepadatan sehingga daya dukung tanahnya naik.

Pemadatan tanah berfungsi untuk :

Ø  Meningkatkan kekuatan tanah, sehingga dengan demikian meningkatkan daya dukung pondasi di atasnya.

Ø  Menaikkan daya dukung tanah untuk pondasi di atasnya.

Ø  Mengurangi besarnya penurunan.

Ø  Memantapkan kestabilan lereng.

Peralatan yang digunakan untuk pemadatan tanah di lapangan adalah :

Ø  Penggilas besi yang permukaan halus (smooth-wheel rollers)

Ø  Penggilas getar (vibratory rollers)

II.       Dasar  Teori

Prinsip yang harus diketahui adalah tingkat pemadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan, bila air ditambahkan kepada suatu tanah yang sedang dipadatkan, maka air tersebut akan berfungsi sebagai unsur pembasah (pelumas) pada partikel-partikel tanah. Karena adanya air, partikel-partikel tanah tersebut lebih mudah bergerak dan bergeseran satu sama lain dan membentuk kedudukan yagn lebih rapat/padat, dengan demikian berat volume kering dari tanah akan naik bila kadar air dalam tanah (pada saat dipadatkan) meningkat

Bila kadar airnya ditingkatkan terus menerus secara bertahap pada usaha pemadatan yang sama, maka berat dari jumlah bahan padat dalam tanah persatuan volume juga akan meningkat secara bertahap pula.

Percobaan-percobaan di laboratorium yang umumnya dilakukan untuk medapatkan berat volume kering maksimum dan kadar air optimum adalah Proctor Compaction Test (Uji Pemadatan Proctor). Pada uji proctor, tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder (mould) diameter 152 mm (6”) kapasitas 0,002124±0.00002 m3 dengan diameter dalam 152,4 ±0,6609 mm (6,000”±0,024”) tinggi 116,43±0,1270 mm (4,534”±0,005”) untuk pemadatan berat (modified proctor) lengkap dengan plat atas dan cincin kepala. Selama percobaan dilakukan setakan diklam pada sebuah plat dasar dan diatasnya diberi perpanjangan (juga berbentuk silinder). Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan dengan penumbuk khusus, pemadatan dilakukan dalam 3 lapisan (dengan tebal tiap-tiap lapisan kira-kira 1,0”) dan jumlah tumbukan 56x setiap lapisan.

Untuk setiap percobaan, berat volume tanah basah (γ) yang dipadatkan dapat dihitung dengan rumus

 

juga setiap percobaan, besarnya kadar air (ω) dalam tanah yang dipadatkan tersebut dapat ditentukan di laboratorium dengan rumus :

 

bila kadar air sudah diketahui, berat volume kering (γ_d) dari tanah tersebut dapat dihitung dengan rumus :

 

dari pasangan data (γ_d dan ω) pada setiap pemadatan dapat digambarkan grafik hubungan γ_d dengan kadar air (ω).

Dari kurva yang digambarkan dapat ditentukan berat isi kering maksimum = γ_d maks dan kadar air optimum = ω_opt

 

Kurva Pemadatan (γ_d  vs w_opt)

Untuk suatu kadar air  tertentu, berat isi kering maksimum secara teoritis didapat bila pada pori-pori tanah sudah tidak ada udaranya lagi, yaitu pada saat dimana derajat kejenuhan tanah = 100 % / seluruh pori udara terisi oleh tanah maupun air. Kondisi ini disebut juga “Zero Air Void” (pori-pori tanah tidak mengandung udara lagi), kondisi ini juga dipakai sebagai control terhadap hasil pemadatan dimana jika dibuat grafik hubungan antara kadar air dan berat isi kering, maka garis/kurva ini tidak akan pernah memotong kurva hasil pemadatan.

Berat isi kering kondisi pori udara nol dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

 

III.     Peralatan

1.       Silinder cetakan (mould) diameter 152 mm (6”) kapasitas 0,002124±0.00002 m3 dengan diameter dalam 152,4 ±0,6609 mm (6,000”±0,024”) tinggi 116,43±0,1270 mm (4,534”±0,005”) untuk pemadatan berat (modified proctor) lengkap dengan plat atas dan cincin kepala.

2.       Alat penumbuk (hammer : palu) berat 2,5 kg (4.5 lbs), tinggi jatuh 304,8 mm (12”) dan diameter 50,8 mm (2”) untuk pemadatan standart.

3.       Alat penumbuk (Hammer : palu) berat berat 4,54 kg (10 lbs), tinggi jatuh 457,2 mm (18”) dan diameter 50,8 mm (2”) untuk pemadatan berat (modified proctor).

4.   Palu karet

5.   Saringan No. 4 (4,25 mm) dan ¾ “ (19 mm).

6.   Timbangan (ketelitian 0,1 gr)

7.    Oven dengan pengatur suhu 110±50 C.

8.    Baki besar secukupnya

9.    Baki kecil secukupnya.

10.  Gelas ukur

11.  Extruder yang sesuai

12.  Pisau

13.  Sendok.

IV.    Langkah kerja

A.      Persiapan contoh tanah

1.       Contoh tanah sebanyak ± 24 kg dikeringkan (dijemur panas matahari).

2.       Gumpalan-gumpalannya dihancurkan dengan palu karet dan disaring dengan saringan No.4

3.       Contoh tanah yang lolos saringan No. 4 dibagi menjadi 6 bagian (6 contoh), dengan berat masing-masing ± 4 kg.

4.       Masing-masing bagian ditambahkan kadar airnya dengan bervariasi misalnya 6%; 8%; 10%; 12%; 14%; 16% sambil diaduk secarar merata, kemudian dimasukkan dalam kantong plastic dan didiamkan selama ± 24 jam, sihingga kemudian diperoleh contoh tanah dengan 6  macam kadar air.

B. Pemadatan

1. Silinder cetakan dipasang pada alasnya, dibersihkan dan ditimbang, kemudian pasang cincin kepalanya.
2. Siapkan alat pengukur kadar air.
3. Ambil salah satu contoh tanah, hamparkan ke dalam baki kecil dan dibagi menjadi 3 bagian yang kira-kira sama (untuk 3 lapis).
4. Bagian untuk lapis pertama dimasukkan ke dalam silinder diratakan dan ditumbuk dengan palu standar sebanyak 56 kali secara merata.
5. Dengan cara yang sama lakukan untuk bagian lapis kedua dan ketiga.
6. Lepaskan cincin kepala, permukaan tanah dipotong dan diratakan setinggi silinder, kemudian ditimbang.
7. Contoh tanah dikeluarkan dari silinder kemudian diukur kadar airnya.
8. Pemadatan dilanjutkan dengan contoh-contoh berikutnya (ke II sampai dengan ke VI) dengan cara yang sama.
9. Hitung berat isi kering (γ_d), kemudian diplot pada grafik pemadatan tanah dengan γ_d sebagai ordinat dan kadar air (ω) sebagai absis.

V.      Data percobaan

 

PENGUJIAN CBR LABORATORIUM

I.         Tujuan

Pengujian CBR di laboratorium ini bertujuan untuk menentukan harga CBR tanah dan campuran tanah agregat yang dipadatkan di laboratorium pada kadar air tertentu. CBR adalah perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap beban standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama.

II.       Dasar  Teori

CBR (California Bearing Ratio) adalah percobaan daya dukung tanah yang dikembangkan oleh California State Highway Departement. Prinsip pengujian ini adalah pengujian penetrasi dengan menusukkan benda ke dalam benda uji. Dengan cara ini dapat dinilai kekuatan tanah dasar atau bahan lain yang dipergunakan untuk membuat perkerasan.

Harga CBR dihitung pada harga penetrasi 0,1 dan 0,2 inchi, dengan cara membagi beban pada penetrasi ini masins-masing dengan beban sebesar 3000 dan 4500 pound (lbs). CBR adala perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap beban standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Benda ini adalah beban standar yang diperoleh dari percobaan terhadap bermacam-macam batu pecah (standar material) yang dianggap  mempunyai CBR 100%, jadi harga CBR adalah perbandingan antara kekuatan tanah yang bersangkutan dengan kekuatan bahan aggregat yang dianggap standar.

Percobaan CBR dapat dilakukan pada contoh tanah asli (undisturb samples) ataupun pada contoh tanah yang dipadatkan (compated samples), juga dapat dilakukan di lapangan langsung pada tanah yang akan di uji. Contoh tanah yang dipadatkan (compaction samples) untuk percobaan CBR biasanya dibuat dalam cetakan yang mempunyai diameter 6 inchi. Tinggi contoh tanah dibuat sama seperti pada percobaan pemadatan, dan cara memadatkan tanahnya juga sama yaitu dengan memakai alat pemukul dan jumlah lapisan yang sama, karena luas cetakan CBR lebih besar dari luas cetakan pemadatan, maka banyaknya pukulan harus ditambah untuk mendapatkan daya pemadatan yang sama yaitu :

Banyaknya pukulan pada contoh CBR =

Pada pembuatan jalan baru tanah dasar (subgrade) harus dipadatkan sebaik-baiknya, untuk menjadikan lebih kuat dan untuk menjamin supaya kekuatannya seragam. Apabila tanah asli kurang baik, maka tanah tersebut mungkin dapat digantikan dengan tanah yang sifatnya lebih baik untuk merupakan tanah dasar.

Untuk perencanaan jalan baru, tebal perkerasan biasanya ditentukan dari nilai CBR tanah dasar yang dipadatkan. Nilai CBR yang dipergunakan untuk perencanaan disebut “design CBR”. Cara yang dipakai untuk mendapatkan “design CBR” ini ditentukan dengan 2 faktor, yaitu :

-       Kadar air tanah serta berat isi kering pada waktu dipadatkan.

-       Percobaan pada kadar air yang mungkin akan terjadi setelah perkerasan selesai dibuat.

Ada bermacam cara yang dapat dipakai untuk mendapatkan “design CBR” ini, yang terbaik adalah cara yang dikembangkan oleh U.S Army Corps of Engineers. Pada cara ini terlebih dahulu harus dilakukan pemadatan untuk menentukan kadar air optimum. Untuk itu disediakan contoh dengan kadar air berlainan, kadar air diatur sedemikian rupa sehingga mendapat beberapa kadar di atas dan di bawah optimum.

III.     Peralatan

1. Satu set mesin CBR yang terdiri dari :
2. Kerangka Beban (Load Frame)
3. Piston standar
4. Proving Ring
5. Dial
6. Silinder cetakan contoh yang sesuai
7. Palu Standard
8. Timbangan dengan ketelitian 0,1 gr
9. Saringan No. 4
10. Palu karet
11. Baki yang sesuai
12. Sendok Tanah
13. Stop Watch
14. Keping beban
15. Alat pengukur kadar air

IV.    Langkah kerja

A. Persiapan Contoh Tanah

1. Contoh tanah yang telah diketahui harga Kadar Air Optimum (OMC)-nya, dikeringkan (dijemur diterik matahari).
2. Bongkahan-bongkahan tanah dihancurkan dengan palu karet, kemudian disaring dengan saringan N0. 4.
3. Contoh yang lolos saringan N0. 4 dibuat 3 bagian masing-masing beratnya ± 4,5 kg (untuk 3 contoh) kemudian ditambahkan kadar airnya (dibuat) hingga kadar airnya sama dengan OMC, diaduk dengan merata dan diamkan selama 24 jam.
4. Contoh tanah dipadatkan di dalam silinder cetakan dengan menggunakan palu standar (sesuai dengan test pemadatan tanah) dengan jumlah tumbukan 10 ; 25 ; 56 kali setiap lapis, kemudian  bagian atas (permukaan silinder diratakan).
5. Salah satu contoh langsung dilakukan CBR test (tanpa direndam)

B. Pengujian

1. Pasang Proving Ring dan piston dalam rangka beban.
2. Tempatkan contoh tanah di atas dongkrak dari rangka beban.
3. Atur posisi piston hingga menyentuh permukaan tanah, kemudian stel bacaan ring pada posisi nol stand.
4. Beri keping pemberat pada permukaan contoh tanah dan pasang dial pengukuran penetrasi.
5. Siapkan stop watch dan alat pencatat.
6. Putar dongkrak hingga piston berpenetrasi dengan kecepatan penetrasi 0,005 permenit (1,25 mm/menit) sambil dicatat bacaan ring pada interval : ¼ ; ½ ; 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 6 ; 8 dan 10 menit.
7. Setelah itu piston dilepas.
8. Ukur kadar airnya.

V.      Data Percobaan

Perhitungan Nilai CBR.

Perhitungan dilakukan pada contoh dengan penumbukan 10, 25 dan 56 kali.

-       CBR pada 0,1 inchi. Data :

Pembacaan dial                   = ........ divisi

Kalibrasi proving ring            = ........ Lbs/div

Beban                                 = Pembacaan dial * Kalibrasi proving ring = ........ Lbs.

Nilai CBR                           = Beban / 3000 Lbs

-       CBR pada 0,2 inchi.

Data :

Pembacaan dial                   = ........ divisi

Kalibrasi proving ring            = ........ Lbs/div

Beban                                 = Pembacaan dial * Kalibrasi proving ring = ........ Lbs.

Nilai CBR                           = Beban / 4500 Lbs

Kesimpulan

1.       Pada pengujian pemadatan didapatkan kadar air optimum (OMC) adalah ……. % dan kadar air awal contoh tanah sebelum diuji adalah ……%, sedangkan kadar air rencana adalah …… % sehingga untuk mencapai kadar air rencana dilakukan penambahan air sejumlah …… %.

2.       Dari hasil pengujian dan setelah dibuat grafis hubungan berat isi kering dan nilai CBR 0,1 didapat nilai CBR adalah …… %.

Form Perhitungan Data

PENGUJIAN KEPADATAN LAPANGAN

DENGAN METODE KERUCUT PASIR (SAND CONE)

I.         Tujuan

-          Menentukan harga berat isi kering (γ_d) di lapangan.

-          Memeriksa derajat kepadatan tanah (Dr)

Percobaan ini dilakukan sesaat setelah dipadatkan (seperti badan jalan dan sebagainya). Derajat kepadatan tersebut adalah perbandingan antara berat isi kering lapangan dengan berat isi kering laboratorium.

II.      Dasar  Teori

Terjadi pada penimbunan tanah untuk jalan raya, sungai, bangunan gedung dan lainnya. Pada umumnya pengujian sand cone ini dilakukan pada pembangunan jalan raya. Tanah lepasnya haruslah dipadatkan untuk meningkatkan volumenya, pemadatan tersebut fungsinya untuk meningkatakkan kekuatan tanah, sehingga mampu mendukung pondasi yang di atasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi besarnya penurunan (settlement) tanah yang berlebihan, tentunya pemadatan benar-benar dilakukan (sesuai dengan spesifikasi). Tingkat pemadatan tanah diukur dari berat kering volume tanah yang dipadatkan. Prosedur standart untuk menentukan berat volume di lapangan akibat pemadatan adalah dengan metode kerucut pasir, dengan ini volume lubang yang dibuat di lapangan dapat dicari dengan menggunakan pasir Ottawa dengan diameter seragam.

III.    Peralatan Yang Digunakan

1. Satu set botol dengan corongnya.
2. Timbangan dengan ketelitian 0,001 gram.
3. Silinder yang diketahui volumenya (diameter sesuai dengan diameter corong).
4. Kaleng dengan tutup
5. Meteran/jangka sorong.
6. Alat penggali yang terdiri dari sraper, pahat, pisau, sendok, mal dan sebagainya.
7. Alat pengukur kadar air.
8. Pasir Ottawa dengan diameter seragam dan kering.

 

IV.    Langkah kerja

A.      Menentukan volume botol

·         Timbang corong + botol dengan berat (W₁) gram

·         Pasang corong + botol, buka krannya dan isi dengan air sampai keluar dari kran

·         Tutup kran dan buang air kelebihan

·         Timbang corong + botol + air dengan berat (W₂) gram

·         Berat air = volume botol (W₂ - W₁)

B.      Menentukan berat isi pasir

·         Pasang botol + corong, tutup kran dan isi dengan pasir, buka kran kembali dan jaga supaya corong selalu terisi pasir minimal setengahnya sampai botol terisi ± ¾ bagian

·         Tutup kran dan buang sisanya

·         Timbang botol + pasir (W₃) gram

·         Berat pasir = (W₃ – W₁) gram

·         Berat isi pasir =

C.     Menentukan berat pasir dalam corong

·         Isi botol dengan pasir dan timbang (W₄) = (W₃)    gram

·         Letakkan corong di bawah dan buka kran sampai pasir berhasil mengalir

·         Tutup kran dan timbang corong + botol berisi pasir (W₅) gram

D.     Menentukan berat isi tanah

·         Isi botol dengan pasir secukupnya dan timbang (W₆) gram

·         Ratakan tanah yang akan diuji, letakkan plat berlubang dan jepit dengan angker penjepit

·         Besar lubang ± 10 cm dalam (tidak melebihi satu hamparan padat)

·         Masukkan seluruh tanah galian dalam kantong plastik yang telah diketahui beratnya (W₉) gram, kemudian timbang (W₈) gram

·         Letakkan botol di atas pelat berlubang dengan corong di bawah, buka kran sehingga pasir mengalir memenuhi lubang dalam corong, sampai pasir berhenti mengalir

·         Tutup kran dan timbang sisa pasir dalam botol (W₇) gram

E.      Menentukan kadar air tanah di lapangan

 

Derajat kepadatan di lapangan

 

Dimana :          

γ_{d lap} = berat isi kering maksimum yang dicapai dari pemadatan lapangan

γ_{d lap} = berat isi kering maksimum yang dicapai dari pemadatan laboratorium

V.      Data percobaan

Kesimpulan

1. Melihat hasil penelitian yang dilakukan di lapangan pada tanah timbunan yang telah dipadatkan dengan alat Sand Cone, maka didapatkan :

•         Berat isi kering γ_d._lap ......... gr/cm³

•         Kadar air rata-rata .......... %

2. Sedangkan hasil penelitian kepadatan di laboratorium (Proctor test) dengan pengambilan tanah dari lokasi yang dipakai untuk bahan urugan itu didapat :

•         Berat isi kering γ_d.lab .......... gr/cm³

•         Kadar air rata-rata ........... %

3. Setelah dibandingkan antara berat isi kering lapangan dengan berat isi kering laboratorium, maka di dapatkan Derajat Kepadatan (Dr) ....... %.
4. Melihat dari hasil pengujian yang didapat dari Pengujian Kerucut Pasir dan Pengujian Pemadatan, maka dapat disimpulkan ................................................

PENGUJIAN KONSOLIDASI

   I.            Tujuan

1.       Menentukan sifat-sifat pemampatan suatu jenis tanah

2.       Data-data yang diperoleh adalah :

•         Koefisien Konsolidasi (Cv)

•         Koefisien perubahan volume (mv)

•         Koefisien permeabilitas.

II.      Dasar Teori

Bila suatu massa mendapatkan beban tekanan di atasnya, maka akan terjadi pengecilan volume atau pemampatan (Compresion) dan sifat tanah yang berkenaan dengan pengaruh berkurangnya volume oleh tekanan ini disebut Daya Mampat (Compressibility).

Pemampatan tanah terjadi melalui 2 proses :

-          Gas keluar disebut dengan Instant Settlement, proses ini berlangsung dengan cepat, Karena gas mudah keluar dan sangat kompresibel.

-          Air keluar disebut dengan Consolidation  Settlement, proses ini biasanya berlangsung cukup lama, karena air sukar keluar dari pori tanah dan tidak kompresibel.

Peristiwa pemampatan tanah yang berlangsung dengan keluarnya gas dari pori tanah disebut Pemampatan Tanah, sedangkan peristiwa pemampatan yang berlangsung dengan keluarnya air pori disebut Konsolidasi. Jadi konsolidasi adalah peristiwa berubahnya volume dari massa tanah yang sama besarnya dengan volume air yang berdrainase keluar akibat suatu beban pada tanah tersebut.

Pada umumnya konsolidasi akan berlangsung dalam satu arah saja yaitu arah vertikal, Karen a lapisan yang kena beban itu tidak dapat bergerak dalam jurusan horizontal yang ditahan oleh tanah. Dalam keadaan demikian pengaliran air juga akan berjalan ke arah vertikal saja yang disebut Konsolidasi Satu Arah (One Dimensional Consolidation). Dan perhitungan konsolidasi biasanya didasarkan teori konsolidasi satu arah.

Peristiwa pemampatan tanah yang berlangsung dengan keluarnya gas dari pori tanah disebut Pemampatan Tanah, sedangkan peristiwa pemampatan yang berlangsung dengan keluarnya air pori disebut Konsolidasi. Jadi konsolidasi adalah peristiwa berubahnya volume dari massa tanah yang sama besarnya dengan volume air yang berdrainase keluar akibat suatu beban pada tanah tersebut.

Pada umumnya konsolidasi akan berlangsung dalam satu arah saja yaitu arah vertikal, Karen a lapisan yang kena beban itu tidak dapat bergerak dalam jurusan horizontal yang ditahan oleh tanah. Dalam keadaan demikian pengaliran air juga akan berjalan ke arah vertikal saja yang disebut Konsolidasi Satu Arah (One Dimensional Consolidation). Dan perhitungan konsolidasi biasanya didasarkan teori konsolidasi satu arah.

Pada waktu konsolidasi berlangsung, bangunan diatas lapisan tersebut akan bergerak turun. Dalam masalah Teknik Sipil yang perlu diperhatikan adalah :

•         Besarnya penurunan yang akan terjadi.

•         Kecepatan penurunan.

Pada lempung penurunan yang terjadi lebih besar berlangsung pada waktu yang lama, sedangkan pada pasir berlangsung lebih cepat, biasanya penurunan pada pasir dianggap sudah selesai setelah bangunan selesai didirikan.

Prosedur untuk melakukan uji konsolidasi satu-dimensi pertama kali diperkenalkan oleh Terzaghi. Uji tersebut dilakukan di dalam konsolidometer (Oedometer). Pada umumnya, bentuk grafik yang menunjukkan hubungan antara pemampatan dengan waktu, dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa ada 3 tahapan yang  berbeda yang dapat dijalankan sebagai berikut :

1.       Pemampatan awal (Initial Compression) yang pada umumnya adalah disebabkan oleh pembebanan awal (Preloading).

2.       Konsolidasi primer (Primary Consolidation) yaitu periode selama tekanan air pori secara lamban laun dipindahkan ke dalam tegangan efektif, sebagai akibat dari keluarnya air pori-pori tanah.

3.       Konsolidasi sekunder (Secondary Consolidation) yang terjadi setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. Pemampatan yang terjadi disini adalah disebabkan oleh penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah

    III.       Peralatan

1.       Satu set alat konsolidasi yang terdiri dari cell konsolidasi dan rangka beban, lengkap dengan keeping beban yang sesuai.

2.       Dial dengan kecepatan 0,01 mm.

3.       Alat pencetak yang terdiri dari ring pencetak, extruder, alat pemotong, dsb.

4.       Stop watch dengan kapasitas lebih dari 100 menit.

5.       Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr.

6.       Kunci-kunci dsb.

 

    IV.       Langkah kerja

1.       Ring pencetak dibersihkan, diukur dimensinya dan ditimbang.

2.       Contoh tanah dikeluarkan dari tabungnya dan dicetak dengan ring pencetak. Kedua permukaannya diratakan, kemudian ditimbang.

3.       Dengan menggunakan doli (piston) contoh tanah dikeluarkan dari ring dan langsung ditempatkan ke dalam cell konsolidasi. Bagian bawah dan atasnya diberi batu pori dan kertas saringan.

4.       Pada bagian atas dipasang pelat pemompa.

5.       Tempatkan cell yang berisi contoh tanah tersebut pada rangka beban, kemudian atur lengan beban dengan hati-hati, hingga jarum penekanannya tepat menyentuh plat penumpu, tapi contoh tidak boleh tertekan.

6.       Pasang dial dan distel sebagai nol stan.

7.       Cell diisi air hingga penuh dan di biarkan selama 24 jam hingga contoh menjadu jenuh.

8.       Setelah 24 jam catat pembacaan dial sebagai pembacaan awal.

9.       Mulai diberi pembebanan pertama yaitu beban yang memberikan tekanan pada contoh tanah sebesar 0,25 kg/cm2, sambil dibaca pada interval waktu ; 0”; ¼”; 1”; 2 ¼ “; 4”;6 ¼ “;9”; 12 ¼”; 16”; 25”; 36”; 49”; 64”; 81”; 100”; dan 1440” (selama 24)

10.   Tambahkan beban secara bertahap, hingga setiap tahap tekanan berturut-turut menjadi 0,25; 0,5; 1 ; 2 ; 4 ; ;8 kg/cm2 sambil diadakan pembacaan seperti langkah, 9 setiap tahap.

11.   Setelah tekanan 8 kg/cm2 dicapai, beban dikurangi secara bertahap hingga tekanan menjadi 2 ; 0,5 ; dan 0 kg/cm2. untuk pembacaan hanya diambil setiap 24 jam atau setiap akan megurangi beban.

12.   Contoh tanah dikeluarkan, ditimbang dan diukur kadar airnya.

V.       Data Percobaan

1.       Penentuan Kadar Air dan Berat Kering

Berat kering (Bk) didapat dari pengovenan benda uji setelah selesai percobaan konsolidasi. Kadar air dihitung sebelum (ωn) dan sebuah (ωa) konsolidasi. Kadar air sama dengan perbandingan berat air dengan berat butir tanah.

2.       Penentuan Tinggi Efektf

Tinggi efektif benda uji adalah penurunan total yang terjadi akibat pemampatan yang dapat dicapai oleh tanah atau sama dengan tinggi butiran-butiran tanah (jika dianggap menjadi satu). Tinggi efektif (Hs) dapat dihitung sebagai berikut :

 

3.       Penurunan Total

Penurunan total (∆H) yang terjadi pada setiap pembebanan adalah pembacaan arloji (dial) pada permulaan pembebanan dikurangi pembacaan sesudah pemebebanan.

4.       Angka Pori

Angka pori awal (angka pori = eo) dihitung dengan rumus :

 

5.       Perubahan Angka Pori (∆e)

Perubahan angka pori pada setiap pembebanan dihitung dengan rumus :

 

dimana : h = ∆H = Penurunan total pada setiap pembebanan.

6.       Angka Pori Pada Setiap Pembebanan

Angka pori pada setiap pembebanan dihitung dengan rumus :

 

7.       Derajad Kejenuhan

Derajad  Kejenuhan (Sr) dihitung pada keadaan sebelum dan sesudah percobaan         dengan rumus :

 

8.       Koefisien Konsolidasi (Cv)

Hitunglah tinggi benda uji rat-rata pada setiap pembebanan. Buat grafik pembacaan penurunan terhadap (√2) dari waktu setiap pembebanan, sebagian dari grafik ini merupakan garis lurus dan tarik lurus (garis a) memotong ordinat dan titik potong garis ini  dengan ordinat (A) dianggap sebagai titik nol (0) yang benar. Tentukan titik B pada ordinat sejauh 1,15 x 0A dan tarik garis lurus (garis b) dari titik B ke titik perpotongan (garis a) dengan absis dan memotong kurva penurunan. Titik perpotongan (garis b) dengan kurva penurunan adalah harga t90 yang diproyeksikan pada ordinat yaitu waktu untuk mencapai konsolidasi 90%.

Hitung Koefisien Konsolidasi (Cv) dengan rumus :

 

Contoh perhitungan

1. Penentuan kadar air dan berat kering

KADAR AIR
Nomor Krus	1	5	24
Berat Krus + Tanah basah (gr)	16,5	15,6	13,7
Berat Krus + tanah kering (gr)	12,3	11,4	9,9
Berat air (gr)	4,2	4,2	3,8
Berat Krus (gr)	6,0	5,5	4,0
Berat tanah kering (gr)	6,3	5,9	5,9
Kadar air tanah (%)	66,67	71,19	64,41
Kadar air rata-rata	67,63

2. Penentuan Tinggi efektif (Ht)

    Berat tanah kering (yang diuji) (Bk)      = 72,6 gr

    Luas penampang benda uji (A)            = 32,17 cm2

    Berat jenis tanah (Gs)                        = 2,61

 

3. Angka pori

 Tinggi benda uji mula-mula (2H) = 2,5 cm

 

4. Derajad kejenuhan (Sr) dihitung pada keadaan sebelum dan sesudah percobaan.

    Kadar air benda uji (ω)            = 67,42 %

    Angka pori                             = 0,64

 

5. Koefisien Konsolidasi (Cv)

    Pada pembebanan 2 kg.

    H                  = 1,20 cm

    t90                = 5,76

 

Kesimpulan

Dari Grafik didapatkan :

a. Angka Pori = 0,644

b. koefisien Konsolidasi (Cv) = 0,530
PENGUJIAN GESER LANGSUNG

I.         Tujuan

Untuk menentukan kekuatan tanah terhadap gaya horizontal, dengan cara menentukan harga kohesi (c) dari sudut geser dalam (φ) dari suatu contoh tanah pada bidang geser tertentu.

II.       Dasar Teori

            Keruntuhan geser (shear Failure) dalam tanah adalah akibat gerak relatif antara butirnya, bukan karena butirnya hancur. Oleh karena itu kekutan tanah bergantung kepada gaya-gaya yang bekerja antara butirnya. Kekuatan geser tanah dapat dianggap terdiri dari dua bagian :

1. Bagian yang bersifat kohesi yang bergantung kepada jenis tanah dan kepadatan butirnya.
2. Bagian yang mempunyai sifat gesekan (Frictional) yang sebanding dengan tegangan efektif yang bekerja pada bidang geser.

Kekuatan geser suatu massa tanah meruapakan perlawanan internal tanah tersebut persatuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud, untuk menganalisa masalah stabilitas tanah seperti daya dukung (Bearing Capacity), stabilitas talud/lereng (Slope Stability), dan tekanan tanah kesamping pada turap maupun tembok penahan tanah (Earth Pressure), mula-mula kita harus mengetahui sifat-sifat ketahanan gesernya.

Garis keruntuhan (Failure Envelope) sebenarnya berbentuk garis lengkung tetapi untuk masalah-masalah mekanika tanah, garis tersebut cukup didekati dengan sebuah garis lurus yang menunjukan hubungan linier antara tegangan normal dan geser :

 

dimana :

c          = kohesi

φ          = sudut geser dalam

σu        = tegangan normal efektif

Harga parameter-parameter kekuatan geser tanah dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium, yaitu terutama dengan melakukan dua pengujian pokok yaitu uji geser langsung (direct shear test) atau uji triaksial.

Pengujian  dengan alat uji geser langsung, kekuatan geser dapat diukur secara langsung. Alat ini terdiri dari kotak logam berisi sampel tanah yang akan diuji. Sampel tanah tersebut dapat berbentuk penampang bujur sangkar atau lingkaran. kotak tersebut terbagi dua sama sisi dalam arah horizontal. Gaya normal pada sampel tanah didapat dengan menaruh suatu beban mati di atas sampel tersebut, kemudian contoh tanah diberi tegangan geser sampai tercapai nilai maksimum. Tegangan geser ini diberikan dengan memakai kecepatan bergerak (Strain rate) yang konstan.

Pada pengujian tegangan terkendali (strain-controlled), suatu kecepatan gerak mendatar tertentu dilakukan pada bagian belahan atas, dari pergerakan geser horizontal tersebut, dapat diukur dengan bantuan sebuah arloji ukur horizontal. Besarnya gaya hambatan dari tanah yang bergeser dapat diukur dengan membaca angka-angka pada sebuah arloji ukur ditengah sebuah pengukuran beban lingkar (Proving Ring) perubahan volume dari suatu sampel tanah selama uji berlangsung.

Pada pengujian tertentu, tegangan normal dapat dihitung sebagai berikut :

 

tegangan geser yang melawan pergerakan geser dapat dihitung sebagai berikut

 

a.       Hitung gaya geser Ph ;

Ph = Bacaan arloji x Kalibrasi Proving Ring

b. Hitung kekuatan geser τ :

 

c. Hitung tegangan geser normal σn :

gambarkan grafik hubungan ∆B/B versus τ, kemudian dari masing-masing benda dapatkan τ max.

gambarkan garis lurus c dan φ. Untuk mendapatkan parameter c dan φ dapat diselesaikan dengan cara matematisnya (persamaan Regresi Linier).

III.     Peralatan

1. Alat geser langsung yang terdir dari :
2. Stang penekan dan pemberi beban.
3. Alat penggeser lengkap dengan cincin penguji (Proving Ring) dan 2 buah arloji geser (Extensiometer).
4. Cincin pemeriksaan yang terbagi dua dengan penguncinya terletak dalam kotak.
5. Dua buah batu pori.
6. Alat pengeluaran contoh tanah dan pisau pemotong.
7. Cincin pencetak benda uji.
8. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr.
9. Stop watch

IV.    Langkah Kerja

A. Persiapan.

Benda uji tanah asli (undisturbed)

Contoh tanah asli tabung ujungnya diratakan dan cincin pencetak benda uji ditekan pada ujung tanah tersebut, tanah dikeluarkan secukupnya untuk 3 benda uji. Pakailah bagian yang rata sebagai alas dan ratakan atasnya.

Benda uji asli bukan dari tabung

Contoh tanah digunakan harus cukup besar untuk membuat 3 benda uji. Persiapan benda uji sehingga tidak terjadi kehilangan kadar air. Bentuklah benda uji dengan cincin pencetak. Dalam mempersiapkan benda uji terutama untuk tanah yang peka harus hati-hati guna menghindari terganggunya struktur asli dari tanah tersebut

Benda uji buatan (dipadatkan)

Contoh tanah harus dipadatkan pada kadar air dan berat yang dikehendaki. Pemadatan dapat langsung dilakukan pada cincin pemeriksaan atau pada tabung pemadatan.

Tebal minimum benda uji kira-kira 1,3 cm tapi tidak kurang dari 6 kali diameter butir maximum.

Perbandingan diameter terhadap tebal benda uji harus minimal 2 : 1 Untuk benda uji yang berbentuk empat persegi panjang atau bujur sangkar perbandingan lebar dan tebal minimum 2 : 1.

B. Pengujian

1. Timbang benda uji
2. Masukan benda uji ke dalam cincin pemeriksaan yang telah terkunci menjadi satu  dan pasanglah batu pori pada bagian atas dan bawah benda uji.
3. Stang penekan dipasang vertikal untuk memberi beban normal pada benda uji dan diatur sehingga beban yang diterima oleh benda uji sama dengan beban yang diberikan pada stang tersebut.
4. Penggeseran benda uji dipasang pada arah mendatar untuk memberikan beban mendatar pada bagian atas cincin pemeriksaan. Atur pembacaan arloji geser sehingga menunjukan angka nol. Kemudian buka kunci cincin pemeriksaan.
5. Berikan beban normal pertama sesuai dengan beban yang diperlukan. Segera setelah pembebanan pertama diberikan, isilah kotak cincin pemeriksaan dengan air sampai penuh diatas permukaan benda uji, jagalah permukaan ini supaya tetap selama pengujian berlangsung.
6. Diamkan benda uji sehingga konsolidasi selesai. Catat proses konsolidasi tersebut pada waktu-waktu tertentu sesuai dengan cara pemeriksaan konsolidasi.
7. Sesudah konsolidasi selesai hitung t50 untuk menentukan kecepatan penggeseran. Konsolidasi penggeseran dapat ditentukan dengan membagi deformasi geser maximum dengan 50. Deformasi geser maksimum  kira-kira 10 % diameter/panjang sisi asli benda uji.
8. Lakukan pemeriksaan sehingga tekanan geser konstan dan bacalah arloji geser setiap 15 detik.
9. Berikan beban normal yang pertama dan lakukan langkah-langkah 6, 7, dan 8.
10. Berikan beban normal pada benda uji ketiga sebesar 3 kali beban normal pertama dan lakukan langkah-langkah 6, 7, dan 8.

V.      Data dan Perhitungan

Data dan menghitung dapat dilihat dalam daftar terlampir.

Contoh perhitungan : (diambil σn = 0,2 kg/cm² dan t = 1 menit)

Menghitung ∆B :

∆B = Waktu x Strain rate

 

Menghitung ∆B/B = ∆B / diameter.

∆B/B = 0,6 / 60 x 100 = 1 %

menghitung luas tampang setelah dikoreksi

 

Hitung Gaya Geser Ph

Ph        = bacaan arloji x kalibrasi Proving Ring  

            = 19 x 0,4 = 7,60 kg

Hitung kekuatan geser τ

 

Menghitung sudut geser dalam (φ)

 

Menghitung C :

Dari grafik didapatkan C = 0,48 kg/cm2

Form Perhitungan Data