247852132-laporan-pengujian-mekanika-tanah.pdf

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Praktikum Mekanika Tanah II merupakan salah satu persyaratan dari Kurikulum Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional Bandung. Praktikum ini menitik-beratkan pada penyelidikan mengenai keadaan suatu tanah yang akan digunakan sebagai tempat berdirinya suatu bangunan. Hasilnya berupa data-data yang selanjutnya dianalisa sampai dapat ditentukan struktur bangunan, tipe fondasi dan lain-lain sesuai dengan sifatsifat yang dimiliki tanah tersebut. Hal-hal tersebut di atas sangat penting untuk menunjang segi ekonomis, segi keselamatan baik bangunan, pemakai maupun pekerja yang ada, serta menentukan parameter kekuatan tanahnya. Sesuai dengan karakteristik masing-msing peralatan, setiap pengujian dapat menghasilkan hasil uji yang berbeda untuk benda uji yang sama. Hal ini dapat terjadi karena prosedur pengujian dan cara kerja alat yang berbeda-beda serta target hasil uji utama dari masing – masing dalam penentuan parameter tanah. 1.2 Maksud dan Tujuan Secara garis besar maksud dan tujuan diadakannya Praktikum Mekanika Tanah II ini adalah untuk mengetahui dan memahami segi teknis dari penyelidikan tanah baik di laboratorium maupun di lapangan. Sedangkan mahasiswa dengan adanya praktikum ini, dapat mempraktekkan teori-teori yang ada dalam mata kuliah Mekanika Tanah II yang didapat pada saat kuliah secara langsung, sehingga mahasiswa diharapkan dapat memahami apa yang dipelajari pada Mekanika Tanah II. Selain itu juga pengetahuan tentang mekanis yang terjadi pada suatu jenis tanah dapat bertambah dengan dilakukannya pengujian serta bertambahnya pengalaman dalam penggunaan peralatan yang digunakan dalam praktikum.

1

1.3 Ruang Lingkup Praktikum Adapun praktikum Mekanika Tanah II ini secara garis besarnya di bagi menjadi 6 macam pengujian, antara lain: •

Uji Tekan Bebas ( Unconfined Compressive Strength Test )

•

Uji Geser langsung ( Direct Shear Test )

•

Uji Pemadatan ( Compaction Test )

•

California Bearing Ratio Test ( CBR )

•

Uji Konsolidasi ( Consolidation Test )

•

Uji Triaxial ( Triaxial Test )

1.4 Sistematika Penyusunan Laporan Sistematika pembahasan laporan ini adalah sebagai berikut : •

BAB I Pendahuluan Pada bab ini berisi tentang latar belakang, maksud dan tujuan, ruang lingkup praktikum, sistematika penyusunan laporan, serta metode pendekatan dan teknik pengumpulan data.

•

BAB II Uji Konsolidasi ( Consolidation Test ) Pada bab ini berisi tentang tujuan, ruang lingkup, teori, peralatan yang digunakan, bahan yang digunakan, prosedur pengujian, perhitungan, tata cara pembuatan laporan, gambar peralatan pengujian, contoh perhitungan, serta lampiran formulir pengujian.

•

BAB III Uji Pemadatan ( Compaction Test ) Pada bab ini berisi tentang tujuan, ruang lingkup, teori, peralatan yang digunakan, bahan yang digunakan, prosedur pengujian, perhitungan, tata cara pembuatan laporan, gambar peralatan pengujian, contoh perhitungan, serta lampiran formulir pengujian.

•

BAB IV California Bearing Ratio Test ( CBR ) Pada bab ini berisi tentang tujuan, ruang lingkup, teori, peralatan yang digunakan, bahan yang digunakan, prosedur pengujian, perhitungan, tata cara pembuatan laporan, gambar peralatan pengujian, contoh perhitungan, serta lampiran formulir pengujian.

2

•

BAB V Uji Tekan Bebas ( Unconfined Compressive Strength Test ) Pada bab ini berisi tentang tujuan, ruang lingkup, teori, peralatan yang digunakan, bahan yang digunakan, prosedur pengujian, perhitungan, tata cara pembuatan laporan, gambar peralatan pengujian, contoh perhitungan, serta lampiran formulir pengujian.

•

BAB VI Uji Geser langsung ( Direct Shear Test ) Pada bab ini berisi tentang tujuan, ruang lingkup, teori, peralatan yang digunakan, bahan yang digunakan, prosedur pengujian, perhitungan, tata cara pembuatan laporan, gambar peralatan pengujian, contoh perhitungan, serta lampiran formulir pengujian.

•

BAB VII Uji Triaxial ( Triaxial Test ) Pada bab ini berisi tentang tujuan, ruang lingkup, teori, peralatan yang digunakan, bahan yang digunakan, prosedur pengujian, perhitungan, tata cara pembuatan laporan, gambar peralatan pengujian, contoh perhitungan, serta lampiran formulir pengujian.

•

BAB VIII Kesimpulan dan Saran Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari seluruh bab pada laporan ini.

3

BAB II UJI KONSOLIDASI (CONSOLIDATION TEST) (ASTM D-2435) 2.1Tujuan •

Menentukan harga Compression index (Cc), yang berguna untuk menunjukkan besarnya penurunan.

•

Menentukan harga Coefficient of Consolidation (Cv) yang berguna untuk menunjukkan kecepatan penurunan per satuan waktu, akibat pembebanan.

•

Menentukan tekanan prakonsolidasi dimana tanah tersebut dapat diketahui apakah Over Consolidated atau Normally Consolidated.

•

Dapat menentukan koefisien permeabilitas (k), koefisien Compressibility (av), Coefficient of Volume Compressibility (mv)

•

Untuk menentukan pemampatan suatu jenis tanah, yaitu sifat – sifat perubahan isi dari dalam pori tanah yang di akibatkan adanya perubahan tekanan vertikal yang bekerja pada tanah tersebut.

•

Memberikan beban secara bertahap kepada tanah dan mengukur perubahan volume (perubahan tinggi) contoh tanah terhadap waktu. 6.1 Ruang Lingkup Melakukan pengujian sample untuk mencari harga Compression Index (Cc), Coefficient of Consolidation (Cv), tekanan prakonsolidasi (Pc), koefisien permeabilitas (k), koefisien Compressibility (av), dan Coefficient of Volume Compressibility (mv) 2.2 Teori Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan isi tanah jenuh secara perlahanlahan dengan permeabilitas rendah akibat keluarnya air pori. Proses tersebut berlangsung terus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total telah benar-benar hilang.

4

Prakonsolidasi akan didapat : •

Over Consolidated

→

Pc > Po

•

Normally Consolidated →

Pc = Po

Dimana : Po = tekanan efektif tanah sekarang (overburden pressure) Cv .av . y 1 +e

♠

Koefisien Permeabilitas (k) =

♠

Koefisien Kompresibilitas Volume (mv) =

av 1 + eo

2.3 Peralatan Yang Digunakan •

Konsolidometer unit lengkap dengan dial deformasinya dan beban-beban konsolidasi.

•

Stopwatch

•

Trimmer

•

Ring konsolidasi; batu pori

•

Alat pengeluar contoh tanah dari tabung (sample extruder)

•

Oven 105o - 110o C

•

Timbangan ketelitian 0,01 gram dan 0,1 gram

•

Spatula ; can

•

Desicator 2.4 Bahan Yang Digunakan

•

Sample tanah

•

Air suling (aquades)

•

Kertas saring/kertas pori (filter paper)

2.5 Prosedur Pengujian • Siapkan contoh tanah tak terganggu. • Bersihkan cincin dan timbang beratnya (W1) dan ukur tingginya sebagai tinggi contoh tanah mula-mula • Keluarkan contoh tanah dari tabung dengan cara menekan cincin tersebut

5

sampai cincin terisi penuh oleh tanah dengan menggunakan extruder. Potong dan ratakan bagian atas dan bawahnya dengan pisau perata. Kemudian timbang beratnya (W2). • Letakkan cincin benda uji diantara batu pori yang telah dilapisi dengan kertas saring pada sel konsolidasi. • Atur alat (nivo) pada kondisi seimbang dengan memutar span skrup pengatur dan letakkan bola baja kecil dalam coakan plat penekan supaya menyentuh bola baja. • Atur arloji pengukur (dial deformasi) pada posisi tertekan di atas batu pori kemudian di nol kan. • Tuangkan air pada sel konsolidasi dan diamkan selama 24 jam agar contoh tanah jenuh air. • Letakkan beban pertama pada tempat beban sehingga besar tekanan yang diterima 0,25 kg/cm2. Lepaskan span baut pengatur. • Baca penurunan pada 0; 0,25; 1; 2,25; 4; 6,25; 9; 12,25; 20,25; 25; 36; 60; 120; 240; 480; dan 1440 menit (24 jam). • Setelah dilakukan pembacaan selama 24 jam, tambahkan beban kedua sebesar 0,5 kg/cm2 dan atur baut pengatur hingga menyentuh lengan beban dan lakukan pembacaan seperti langkah-langkah pada pembebanan sebelumnya. • Setelah itu lakukan penambahan beban ketiga dan seterusnya. Lakukan pula pembacaan seperti yang telah dilakukan sebelumnya. • Setelah dilakukan pembebanan maksimum, kurangi beban dalam dua tahap sampai mencapai beban pertama. Baca dial deformasi 24 jam setelah pengurangan beban lalu beban dikurangi lagi. Lakukan pembacaan kembali setelah 24 jam berikutnya. • Pada akhir pembacaan, keluarkan benda uji dan timbang beratnya dan ukur tingginya. • Masukkan contoh tanah tadi ke dalam oven untuk diukur kadar airnya.

6

2.6Perhitungan • Hitung terlebih dahulu kadar air (w). •

Tinggi efektif benda uji =

W A x Gs

Dimana : W = Berat benda uji W2-W1 (gr) A = Luas benda uji (cm2) Gs = Berat jenis butir tanah •

Angka pori mula-mula (e0 ) =

H 0 − H1 H1

Dimana: H0 = Tinggi contoh mula-mula •

Perubahan angka pori setiap pembebanan (∆e) =

∆H H1

Dimana : ∆ H = Pembacaan arloji pengukur mula-mula dikurangi dengan pembacaan arloji pengukur setelah pembeban yang bersangkutan. Ht = Tinggi contoh tanah setelah terkonsolidasi (cm) •

Angka pori (e) pada setiap pembebanan = eo - ∆ e

• Gambar harga-harga angka pori pada kurva angka pori terhadap tekanan dengan menggunakan skala logaritmik untuk tekanan. •

Derajat Kejenuhan sebelum dan setelah pengujian ( Sr ) =

w xGs e

Dimana : w = kadar air (%) • Koefisien Konsolidasi: 0,848 (0,5 H ) 2 Cv = t 90

0,197 ( H ) 2 Cv = t 50

Dimana : H = tinggi benda uji = 0,5 (H0 - 0,5 Ht) (cm) t90 = waktu untuk mencapai konsolidasi 90% t50 = waktu untuk mencapai konsolidasi 50 7

• Contoh Perhitungan •

Dial Change (mm)

= Final Dial 1 – Final Dial 2 = 0.93950 – 0.92870 = 0.0108 mm

•

2H from Change

= 2H + Dial Change = 32.37 + 0.0108 = 32.3808 mm

•

H (Heigth of soil)

•

e (void ratio) = =

=

32 .3808 + 32 .37 = 16 .1877 mm 4

2H − 2H 0 2H 0 32.38 - 11.79 = 1.746 11.79

e0 + e1 0.2387 + 1.746 = = 0.992 2 2

•

eav =

•

t90 = 2081.526 (didapat dari grafik)

•

C v=

0.848 × H 2 0.848 ×16 .1877 2 = = 0.1067 t90 2081.526

•

Cc =

∆e 1.746 − 1.731 = = 0.015 log ( P2 − P1 ) log (0.35 − 0.241 )

•

mv =

•

k=

0.435× Cc 0.435 × 0.015 = = 0.0221 (0.35 + 0.241) Pav 2

Cv × mv × γ w 0.1067 × 0.0221 × 1 = = 0.00118 1 + eav 1 + 0.992

Konsolidometer

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

BAB III

19

UJI PEMADATAN (COMPACTION TEST) (ASTM D-698 DAN D-1557) 3.1 Tujuan Untuk mendapatkan hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah, sehingga dapat diperoleh kadar air optimum (Optimum Moisture content/OMC) pada saat kepadatan kering maksimum (Maximum Dry Density / MDD). 3.2 Ruang Lingkup Melakukan pengujian untuk memperoleh OMC pada saat MDD. 3.3 Teori Pemadatan sebenarnya bertujuan untuk Meningkatkan shear strength, Meningkatkan swell potential, Meningkatkan kepadatan/kerapatan butir ,tanah Memperkecil shrinkage,Memperkecil compressibility. Tingkat pemadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan. Bila air ditambahkan kepada suatu tanah yang sedang dipadatkan, air tersebut akan berfungsi sebagai unsur pembasah (pelumas) pada partikel-partikel tanah. Karena adanya air, partikel-partikel tanah tersebut akan lebih mudah bergerak dan bergeser satu sama lain dan membentuk kadudukan yang lebih rapat/padat. Ada 2 metode pemadatan di laboratorium : •

Standard Proctor (ASTM D 698, ASSHTO T-99)

•

Modified Proctor (ASTM D 1557, ASSHTO T180)

20

LABORATORIUM GEOTEKNIK FTSP – JURUSAN TEKNIK SIPIL INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL Jl. PHH. Mustofa No. 23 Bandung – 40124 Telp 022-7272215 Tabel 1.1 Spesifikasi Uji Pemadatan ASTM dan ASSHTO Deskripsi Mold : Volume

Tinggi Diameter Berat Palu Tinggi Jatuh Palu

Unit

Standar Proctor

Modified Proctor

(D 698, T-99) Metode A Metode B

(D 1557, T-180) Metode A Metode B

Ft3

1/30

1/13,33

1/30

1/13,33

Cm3

943,90

2124,30

943,90

2124,30

Inch

4,58

4,58

4,58

4,58

mm

116,33

116,33

116,33

116,33

Inch

4

6

4

6

mm

101,60

152,40

101,60

152,40

Lbs

5,50

5,50

10

10

Kg Inch

2,5 12

2,5 12

4,54 18

4,54 18

304,80 3 25 No.4

304,80 3 56 No.4

457,20 5 25 No.4

457,20 5 56 No.4

mm Jumlah Lapisan Tanah Jumlah Pukulan Tiap Lapisan Tanah Lolos Saringan Energi Pemadatan; E (Kg/cm3) E=

Tinggi jatuh hammer x berat hammer x jumlah jatuhan 1/3 volume

3.4 Peralatan yang Digunakan •

Alat pemadatan standard atau modifikasi sesuai dengan spesifikasi pemadatan yang dilakukan berupa tabung cetakan (mold) lengkap dengan silinder penyambung (collar) serta alat penumbuk (hammer)

• Saringan ASTM No.4 (4,75 mm) • Alat untuk mengeluarkan contoh tanah (dongkrak) dari tabung • Alat perata tanah dari besi sepanjang 25 cm, dengan salah satu sisi memanjang tajam dan sisi yang lain datar, pisau

21

• Wadah tempat mencampur tanah dengan air (can) • Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram dan 0,1 gram • Oven dengan suhu 105˚-110˚ C •

Wadah tempat penyimpanan sample tanah (desicator)

• Palu karet, kantong plastik •

Penyemprot air (sprayer), oli, kuas

3.5 Bahan yang Digunakan • Tanah yang lolos saringan No.4 (4,75 mm) • Air suling untuk menambah kadar air 3.6

Prosedur Pengujian • Modified Proctor a. Siapkan contoh tanah terganggu yang telah dikeringkan, kemudian ditumbuk dengan palu karet sehingga lolos saringan No. 4 sebanyak 25 kg. b. Membagi tanah yang lolos saringan No.4 menjadi 5 bagian. c.

Tiap-tiap bagian dicampur dengan air sehingga diperoleh kadar air yang berbeda-beda dengan perbedaan ± 5% satu sama lain atau disesuaikan dengan keadaan tanah yang digunakan, sehingga diperoleh 2 contoh tanah dengan kadar air kira-kira dibawah optimum dan 2 contoh tanah diatas kadar air optimum.

d. Masing-masing bagian tanah diaduk rata diatas baki seng dan kemudian dimasukka ke dalam kantong plastik dan disimpan selama 12 jam atau sampai tanah jenuh. e.

Siapkam mold/cetakan dan alasnya. Timbang beratnya (W1) dan ukur volumenya (V).

f. Setiap contoh tanah yang ada dalam satu kantong plastik dibagi menjadi 5 bagian. Setiap bagian menjadi satu lapisan dalam mold dan ditumbuk sebanyak 56 kali. g.

Setelah ditumbuk sebanyak 5 lapisan, leher mold dibuka dan tanah diratakan kemudian ditimbang (W2). 22

h.

Ambil sedikit contoh tanah tersebut pada bagian atas dan bagian bawahnya untuk diukur kadar airnya.

i. Pengujian ini dilakukan sebanyak 5 kali untuk kadar air yang berbeda, sehingga diperoleh 5 titik koordinat. j.

Gambarkan hubungan antara berat isi kering (γd) dan kadar air (w). Titik puncak pada kurva jika diproyeksikan pada absis sumbu akan diperoleh berat isi kering meksimum (γd) (Maximum Dry Density = MDD) dan kadar air optimum (Optimum Moisture Content = OMC).

k.

Gambarkan hubungan antara berat isi kering (γd) dengan kadar air pada derajat kejenuhan 100% (Zero Air Void Line = ZAVL).

1

5 3

8

9 7

2

1 5

4

1 4 1 3

6

Tahap Pertama

1 6 1 7

1 0 1 2

1 1

2 0

2 1 1 9

2 2 2 5

2 32 1 8

4

Tahap Kedua Tahap Ketiga Gambar 3.6 Tahapan penumbukan

3.7 Perhitungan • Kadar air tanah (w) dihitung terlebih dahulu W=

Ww x 100% Ws

Dimana :

•

Ww

= berat air (gram)

Ws

= berat tanah kering (gram)

Berat isi tanah (γ) =

W2 −W1 V

(gr/cm3)

Dimana :

•

W1

= berat mold + alas (gram)

W2

= berat mold + alas + berat contoh tanah (gram)

V

= volume mold (cm3)

Berat isi kering (γd) =

γ (1 + w)

(gr/cm3)

23

Dimana : w •

= kadar air setelah kompaksi (%)

Berat isi kering Z.A.V (γZ.A.V) =

γ w xG s (gr/cm3) γ w + wG s

Dimana : Z.A.V

= Zero Air Void (kondisi kada udara = 0)

γw

= berat isi air (= 1 gr/cm3)

Gs

= berat jenis butiran tanah

•

Kadar pori (e) =

•

Porositas (n) =

•

G s (1 + w)γ w

-1=

γ

Gs γ w

γd

-1

e 1 +e

Contoh Perhitungan •

Sample 3 (1250ml)

•

Spesific Gravity

= 2.65

•

Berat mold

= 2810 gr

•

Diameter mold

= 15.3 cm

•

Tinggi mold

= 11.3 cm

•

Volume mold

= 2115.2 cm3

•

Berat cetakan+alas+tanah basah (W2)

•

Berat cetakan+alas (W1) = 5788 gr

•

Berat Tanah Basah (W) = W2 – W1

= 9858 gr

= 9858 – 5788 = 4070 gr •

Volume Tanah Basah (V)

= Volume mold = 2115.2 cm3

•

Berat Isi (γ)

=

•

Kadar Air (w)

14.818 % = 0.14818

•

Berat Isi Kering (γd)

•

Berat Tanah Kering (Ws)

gr/cm3

Ws •

Volume Tanah Kering (Vs)

24

•

Volume

•

Kadar Pori (e)

•

Porositas (n)

•

A.V.C (Sr = 80%) A.V.C

Z.A.V.C

25

26

27

28

29

30

31

BAB IV CALIFORNIA BEARING RATIO TEST (CBR TEST) (ASTM D - 1883)

32

4.1 Tujuan Untuk menilai kekuatan tanah dasar yang dikompaksi di laboratorium yang akan digunakan dalam perencanaan tebal perkerasan. Hasil percobaan dinyatakan sebagai nilai CBR (California Bearing Ratio) Laboratorium yang digunakan dalam menentukan kualitas relatif tanah subbase dan menentukan prosentase pengembangan suatu tanah (evaluasi kemungkinan tanah mengembang/expansive soils) 4.2 Ruang Lingkup Menentukan pengujian untuk menentukan angka CBR laboratorium. 4.3 Teori California Division of Highway (CBR) dikembangkan pada tahun 1929 bertujuan untuk memeriksa kelayakan suatu tanah untuk digunakan sebagai material subgrade, subbase suatu perkerasan. Ada. 2 (dua) kondisi dalam penentuan nilai CBR laboratorium, yaitu CBR Soaked (CBR Rendaman) CBR Unsoaked (CBR Tanpa Rendaman) Uji CBR laboratorium dilakukan untuk mengetahui kekuatan geser tanah pada kondisi kadar air dan kepadatan tertentu.Nilai CBR merupakan rasio antara tegangan satuan yang dibutuhkan untuk menghasilkan penetrasi pada kedalaman tertentu dari suatu piston penetrasi dengan luas 19,4 cm2 pada sample tanah yang telah dipadatkan pada kadar air dan kepadatan tertentu terhadap tegangan satuan standar yang dibutuhkan untuk mencapai penetrasi yang sama dari suatu sample batu pecah standar (standard crushed stone). Pada perencanaan jalan baru, tebal perkerasaan biasanya ditentukan dari nilai CBR tanah dasar yang dipadatkan. Nilai CBR yang dipergunakan untuk perencanaan disebut CBR desain (CBR design). Desain CBR didapat dari percobaan di laboratorium dengan memperhitungkan dua faktor, yaitu : •

Kadar air tanah serta berat isi kering pada waktu dipadatkan.

•

Percobaan pada kadar air yang mungkin terjadi setelah perkerasan selesai dibuat. Ada. 2 (dua) kondisi dalam penentuan nilai CBR laboratorium, yaitu:

33

•

CBR Soaked (CBR Rendaman)

•

CBR Unsoaked (CBR Tanpa Rendaman) Nilai CBR dapat dihitung dengan persamaan: CBR =

tegangan pengujian tegangan standar

x 100%

Tabel 4.1 Nilai Beban Satuan Standar untuk Beberapa Penetrasi Penetrasi

Tegangan Standar

(mm)

(inch)

(Mpa)

(1bs)

2,5

0,1

6,9

1000

5,0

0,2

10,3

1500

Catatan :

7,5

0,3

13,0

1900

1 kPa = 0,01 kg/cm2

10,0

0,4

16,0

2300

1 Mpa = 10,0 kg/cm2

12,7

0,5

18,0

2600

Tabel 4.2 Korelasi Nilai CBR dengan Kondisi Tanah, Kegunaan dan Klasifikasi Tanah Nilai CBR

General Rating

Uses

USCS

AASHTO

0-3

Very Poor

Subgrade

OH, CH, MH, OL

A5, A6, A7

3-7

Poor tb Fair

Subgrade

OH, CU, MH, OL

A4, AS, A6, A7

7-20

Fair

Subgrade

OL, CL, ML, SC, SM, SP

A2, A4, A6, A7

20 – 50

Good

Base Subbase

GM, GC, SW, SM, SP, GP

A1b, A2-5, A3, A2, A2-6

> 50

Excellent

Base

GW, GM

Al a, A2-4, A3

Sumber : Joseph E. Bowles, Engineering Properties of Soils and Their Measurement

Kegunaan dari CBR Test adalah sebagai berikut : •

Untuk mengetahui kekuatan tanah dasar

•

Untuk menentukan tebal lapisan perkerasan

34

•

Menentukan prosentase pengembangan tanah (khusus untuk CBR soaked) Uji CBR pada saa ini hanya dikaitkan dengan keperluan perancangan tebal

perkerasan. Agar hasilnya valid, prosedur standar harus dijaga. CBR merupakan parameter tak berdimensi dan tidak berkaitan langsung dengan sifat tanah yang lain. 4.4 Peralatan Yang Digunakan Mesin penetrasi (penetration machine) dengan kecepatan penetrasi sebesar

•

1,27 mm/menit. Cetakan logam (mold) berbentuk silinder dengan diameter dalam 152,4 ±

•

0,66 mm dengan tinggi 177,8 ± 0,13 mm. Cetakan dilengkapi dengan leher sambungan (collar) dengan tinggi 50,8 mm dan keeping lubang tidak lebih dari 1,59 mm. Piringan pemisah dari logam (spacer disk) dengan diameter 150,8 mm dan

•

tebal 61,4 mm. Alat penumbuk (compaction rammer) yang sesuai dengan cara pengujian

•

pemadatan. •

Alat pengukur pengembangan yang terdiri dari keping pengembangan yang

berlubang,

batang

pengatur,

tripod

logam,

dan arloji

pengukur

pengembangan. •

Keping logam (surcharge weight) dengan berat 2,7 kg, diameter 194,2 mm dengan diameter lubang tengah 54,2 mm

•

Torak penetrasi dari logam berdiameter 49,5 mm, luas 1935 mm2 dan panjang titik kurang dari 10 1,6 mm

•

Arloji pengukur beban (dial gauge dengan skala 0,01 mm) dan arloji pengukur penetrasi.

•

Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

•

Stopwatch

•

Oven, desicator, oli, kuas

•

Pisau, dongkrak, saringan No.4

•

Alat perata dan bak air

35

4.5 Bahan Yang Digunakan •

Tanah yang lolos saringan No. 4 (4,75 mm)

•

Kertas pori (filter paper) 4.6 Prosedur Pengujian

•

Siapkan mold + alasnya kemudian timbang beratnya.

•

Siapkan contoh tanah kering udara yang sudah lolos saringan no.4 sebanyak 5 kg.

•

Campur contoh tanah dengan air pada kondisi kadar air optimum.

•

Padatkan tanah dalam mold sesuai dengan prosedur pengujian kompaksi, dimana tanah ditumbuk sebanyak 56 kali per lapis untuk pemadatan dengan modified sebanyak limit lapis.

•

Ratakan permukaan tanah dan periksa kadar airnya sebelum perendaman yang diambil dua sample yaitu dari bagian atas dan bawah.

•

Tutup bagian atas dan bawah contoh tanah di dalam mold dengan menggunakan kertas saring, kemudian pada bagian atas mold diletakkan plat baja (plat pengembangan) dan pasang arloji pembebanan dan rendam pada bak perendaman selama 4 x 24 jam.

•

Lakukan pembacaan setiap 24 jam.

•

Setelah pembacaan terakhir, contoh tanah dikeluarkan dari bak perendaman dan miringkan selama 15 menit sehingga air bebas mengalir.

•

Letakkan keping pemberat di atas permukaan benda uji.

•

Letakkan benda uji pada mesin penetrasi dan atur torak penetrasi pada permukaan benda uji sehingga arloji beban menunjukkan beban permulaan yang diletakkan sebelumnya. Berikan pembebanan dengan teratur sehingga kecepatan penetrasi 1,27

•

mm/menit. Catat pembebanan setiap penetrasi mencapai 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7; 7,5; 9; 10 dan 12,5 mm. •

Setelah pengujian dilakukan, dilakukan kembali pemeriksaan kadar air setelah perendaman yang diambil tiga sample yaitu dari bagian atas, tengah dan bawah.

36

4.7 Perhitungan Presentase Pengembangan

•

=

S x 100% H

Dimana : S = Pengembangan sample/perubahan tinggi sample (mm) H = Tinggi awal sample tanah (mm) •

Gambarkan kurva tahanan penetrasi sebagai ordinat terhadap penetrasi sebagai absis.

•

Tentukan tegangan penetrasi untuk sample pada penetrasi 0,1” dan 0,2”. Harga CBR untuk : •

Penetrasi 0,1”

CBR = •

Pengujian. 3 x 1000

(lbs)

Pengujian. 3 x 1500

(lbs)

x 100%

Penetrasi 0,2”

CBR = •

Tegangan

Tegangan

x 100%

Hitung berat isi basah (γ) dan berat isi kering (γd)

Contoh perhitungan *Atas

CBR 0.1 =

= 2.5 %

CBR 0.2 =

= 2.55%

*Bawah CBR 0.1 = CBR 0.2 =

= 4.66 % = 4.44 %

37

Diperoleh CBR 4.66 %

Alat CBR Test

38

39

BAB V UJI KUAT TEKAN BEBAS ((UNCONFINED COMPRESSIVE STRENGHT [UCS] TEST) 5.1

Latar Belakang

40

Dalam penelitian ini akan diteliti bagaimana korelasi antara hasil uji kuat tekan bebas dari alat Unconfined Compression Strength Test (UCT) dengan hasil uji kekuatan dengan Laboratory Vane Shear Test untuk benda uji dari remolded clay. 5.2

Maksud dan Tujuan a. Mendapatkan bentuk hubungan (perumusan korelasi) antara kuat

geser tanah yang dihasilkan dari uji Unconfined Compression Strength Test dengan hasil uji Laboratory Vane Shear Test, b.

5.3

Mengetahui Sensitivity (derajat kepekaan) dari tanah.

Ruang Lingkup Melakukan pengujian untuk mengetahui besarnya kekuatan geser, kohesi, daya dukung dari tanah kohesif, serta mencari Sensitivity (derajat kepekaan) dari tanah.

5.4

Teori Kekuatan geser tanah terbentuk oleh 3 bagian (komponen) . Pertama adalah Bagian yang bersifat kohesi dan adhesi yang tergantung kepada jenis tanah ,bagian interlocking antar partikel tanah yang tergatung kepadatan butir,bagian yang mempunyai sifat gesekan (frictional) sebanding dengan tegangan efektif yang bekerja pada bidang geser

Ada 3 macam tipe keruntuhan tanah, yaitu : a.

L≤2D

: Bidang keruntuhan contoh tanah akan mengalami

Overlapping (Overlapping failure zone). b.

L>2D

: Tidak akan terjadi Overlapping Failure Zone.

c.

L>3D

: Contoh tanah akan berlaku sebagai kolom yang

mengalami bahaya

41

tekuk (buckling) sebelum terjadi bidang keruntuhan.

L≤2D

L>2D

L>3D

Gambar 5.1 Tanah Setelah diuji Pada pengujian ini, silindrical sample diberi tegangan axial yang searah dengan sumber contoh tanah tersebut. Dengan asumsi-asumsi yang diambil sebagai berikut, yaitu : 

Tidak ada tegangan lateral / lateral support (σ3 = 0).



Sudut geser dalam dari tanah = 0 (φ = 0).

•

Axial Strain (%)

=

Axial Strain Reading x 0,01 Tinggi sample x 10

x

100% •

Axial Load (kg)

•

Correction Area

= Axial Load Reading x Kalibrasi Alat =

Luas sample x Axial Strain (%) + 100

Luas sample •

Stress

=

Axial Load (kg) Correction Area

42

5.5

•

Kekuatan geser undrained (Cu)

•

Derajat Kepekaan (St) =

=

qu 2

qu undisturbe d q u remolded

Peralatan Yang Digunakan a. Unconfined Compression Machine, b. Sample Extruder, c. Stopwatch,

d. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram, e. Cetakan silinder φ = 3,6 cm ; tinggi = 7,2 cm,

f. Silinder cetakan tanah, oli, g. Jangka sorong, h. Trimming device (Trimmer), i.

Oven, desicator,

j. Pisau.

5.6

Bahan Yang Digunakan Contoh tanah kohesif dengan syarat 2 < L/d < 3, keduan permukaan diratakan. Dimana : L = Panjang contoh tanah d = Diameter contoh tanah

43

5.7

Prosedur Pengujian 1. Keluarkan contoh tanah dari tabung dengan menekan cetakan

silinder berukuran tinggi 7,2 cm dan diameter 3,6 cm sampai tanah terisi penuh oleh tanah dengan menggunakan extruder. 2. Ratakan kedua permukaan dan keluarkan contoh tanah dari cetakan kemudian timbang beratnya. 3. etakkan contoh tanah pada alat penekan secara sentries. 4. Atur dial beban maupun deformasi pada posisi nol. 5. Lakukan penekanan dengan menggunakan pemutar engkol (untuk mesin manual) atau menghidupkan motor (mesin elektrik). Kecepatan penekan diambil 1% sampai dengan 2% per menit dari tinggi contoh semula. 6. baca dial beban pada rengangan 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, dan seterusnya. 7. setelah dicapai beban batas atau regangan setelah mencapai 20%, gambarkan pola keruntuhan tanah dan periksan kadar airnya. 8. 5.8

Tata Cara Penulisan Laporan Materi harus dilaporkan sehubungan dengan praktikum ini adalah

sebagai berikut: a.

Menghitung besarnya kekuatan geser, kohesi, daya dukung dari tanah kohesif dan mencari sensitivity (derajat kepekaan) dari tanah.

b. Mengambil kesimpulan. c. Faktor kesalahan.

44

Contoh perhitungan *Corection area = ¼. .d2 =1/4. . 3,72 =10.75 cm2 *Axial load = kalibrasi alat x Reading = 0.341 x 0.6 = 0.2046 kg *Stress = Axial load / Corection area = 0.2046/10.75=0.019 kg/cm2

Unconfined compressive strength machine

45

46

47

48

49

BAB VI UJI GESER LANGSUNG (DIRECT SHEAR TEST) (ASTM D-3080, ASSHTO T-236) 6.1 Tujuan Untuk memperoleh besarnya tahanan geser tanah pada tegangan normal tertentu. Untuk mendapatkan kuat geser tanah. 6.2 Ruang Lingkup Melakukan pengujian untuk menetukan parameter c dan φ dari tanah. 6.3 Teori Direct Shear dapat dikategorikan 3 macam yaitu UU Test,CU Test,CD Test:

50

Untuk tanah non-kohesif, dari tiga kondisi test diatasPengertian akan memberikan hasil Direct Shear Unconsolidated – Undrained Gaya geser diberikan sebelum

a.

atau UU Test

contoh

tanah

mengalami

konsolidasi akibat gaya normal Pv.Bila tanah kohesif dan jenuh, kemungkinan tekanan air pori dapat

bertambah.

Test

ini

analogi dengan Unconsolidated – Drained Traxial Test. b.

Consolidated – Undrained atau

Gaya normal diberikan

dan

CU Test

diamati

perubahan

arah

vertikal

dari

sampai

dengan

settlement

berhenti,

sebelum

diberikan

ke

contoh

tanah

gaya geser. Test

ini

keadaanya

antara

Consolidated – Drained dan Consolidated

–

Undrained

Traxial Test. c.

Consilidated – Drained atau CD

Gaya normal diberikan sampai

Test

terjadi

settlement

secara

sempurna (Tidak ada penurunan lagi), kemudian diberikan gaya geser

secara

perlahan-lahan,

diusahakan agar tekanan air pori tidak bertambah dalam contoh tanah.

51

Uji geser langsung (direct shear) tidak dapat mengukur tekanan air pori yang timbul saat pergeseran dan tidak dapat mengontrol tegangan yang terjadi di sekeliling contoh tanah Untuk tanah kohesif parameter tanah dipengaruhi oleh metode test, derajat kejenuhan, dan kondisi tanah Normally atau Consolidated. •

Tegangan Normal (σn) :

σ=

Pv A

(kg/cm2)

•

Tegangan Geser (τ) :

τ=

Ph A

(kg/cm2)

•

Tanah Kohesif :

τ = c + σn.tgφ

(kg/cm2)

•

Tanah Non-Kohesif :

τ = σn.tgφ

(kg/cm2)

Dimana : Pv = beban vertikal (kg) Ph = beban horizontal (kg) A = luas dari contoh tanah (cm2) 6.4

Peralatan yang Digunakan •

Alat Direct Shear

• Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram dan 0,1 gram • Oven • Jangka sorong • Stopwatch •

Can, Desicator

6.5 Bahan yang Digunakan Sample tanah dari tabung contoh berbentuk bulat dengan φ = 6.1cm dan tinggi 2 cm. 6.6 Prosedur Pengujian 52

•

Siapkan 4 contoh tanah dengan alat pencetak dan keluarkan dengan extruder kemudian ratakan permukaan dengan pisau perata dan timbang beratnya, ukur luasnya.

•

Atur bak geser (shear box) dimana plat geser bawah diletakkan pada permukaan dasar bak perendaman kemudian kencangkan baut pengunci.

• Setelah itu pasang plat geser atas dan pasang pen sehingga lubang tekan plat geser bawah dan atas simetris. Masukkan plat kemudian baut pori. • Letakkan contoh tanah kemudian himpit dengan baut pori dan penekan contoh. •

Pasang instalasi muatan dan palang kecilnya akan berhubungan dengan lengan keseimbangan kemudian atur handle setelah seimbang.

• Pasang dial pergeseran dan proving ring. Kemudian atur posisi jarum pergeseran dan dial proving ring pada angka nol. • Isi bak perendam sampai menutup contoh tanah dan jaga permukaan air tetap selama pengujian. • Putar pen pengunci kemudian putar pen perenggang. • Putar engkol sehingga tanah mulai menerima beban geser. Kecepatan pemutaran engkol 0,5 sampai dengan 2 mm permenit. • pembacaan dial proving ring dan dial gesekan dilakukan setiap 15 detik sampai mencapai beban maksimum atau deformasi 10% diameter beban uji. •

keluarkan contoh tanah, dan bersihkan shear box dari sisa-sisa tanah.

• Lakukan kembali langkah-langkah prosedur di atas untuk contoh tanah yang lain dengan penambahan beban 2 kali beban pertama untuk contoh tanah kedua dan 3 kali beban pertama untuk contoh tanah ketiga. 6.7 Perhitungan •

Gaya Geser = Pembacaan dial x kalibrasi proving ring

•

Luas bidang geser : Dimana :

A=

π.d 2 4

d = Diameter sample

53

•

Tegangan geser :

τ=

P A

• Pergeseran = waktu x kecepatan pergeseran • Tebal benda uji = tebal awal – penurunan •

Gambar grafik hubungan antara tegangan geser τ dan tegangan normal σ, kemiringan garis terhadap sumbu σ adalah sudut geser dalam φ dan perpotongan garis tersebut dengan sumbu τ ordinat adalah nilai kohesif tanah sesuai rumus coulomb : τ = c + σ tan φ

•

Contoh Perhitungan •

Gaya geser =0.1 ×0.4818 = 0.4818 kg

•

Luas bidang geser A=

•

π ×6 4

= 28 .3 cm 2

Tegangan geser τ =

• V =

• γ =

• σ=

0.48 = 0.0170 kg/cm 28 .3

2

Volume sample π × d 2 × t π × 6 2 × 1 .9 = = 53 .7 cm 3 4 4

Berat volume Berat sample Volume Sample

=

94 .4 = 1.75 gr/cm3 53 .7

3

Tegangan Geser Gaya Geser 0.48 = = 0.0170 kg/cm Luas Sample 28 .3

3

54

Alat Direct Shear

55

56

57

58

BAB VII UJI TRIAXIAL (TRIAXIAL TEST) (ASTM D-2850, AASHTO T-234) 7.1 Tujuan Untuk menentukan sudut geser dalam (φ ) dan kohesi suatu jenis tanah, dimana dan φ

diperlukan untuk menghitung besarnya daya dukung tanah,

tegangan tanah, dan kestabilan lereng. 7.2 Ruang Lingkup Melakukan pengujian untuk mencari nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (φ ). 7.3 Teori Test Triaxial ada 3 (tiga) macam, yaitu : •

Undrained Test (Unconsolidated – Undarained Test) (UU Test) Uji kompreksi triaksial dimana tidak diperkenankan perubahan kadar air dalam contoh tanah. Sample tidak dikonsolidasikan dan air pori tidak teralir saat pemberian tegangan geser.

•

Consolidated – Undrained Test (CU Test)

59

Pada pengujian ini mula-mula diberikan tegangan normal dan air diperbolehkan mengalir dari contoh tanah sampai konsolidasi selesai. Setelah itu jalan aliran air ditutup dan contoh tanah diberi tegangan geser sampai contoh tanah runtuh, biasanya tegangan air pori diukur selama tegangan geser diberikan. •

Consolidated – Drained Test (CD Test) Pada pengujian ini aliran air diperbolehkan mengalir selama pengujian, mulamula diberikan tegangan normal sampai konsolidasi selesai, kemudian diberikan tegangan geser sampai terjadi keruntuhan dengan aliran air tetap dibuka. Pemberian tegangan harus dilakukan secara perlahan-lahan, supaya tegangan air pori tetap nol tidak berubah. Dalam praktikum ini dilakukan Unconsolidated – Undarained Test. Tabel 7.1 Parameter Kuat Geser yang Didapat dari Hasil Uji Triaxial

Tipe Pengujian Unconsolidated Undarained (UU) Consolidated Undrained (CU) Consolidated Drained (CD)

Parameter yang Didapat Cu ; φ c ; φ ; u ; c’ ; φ ’ c ; φ ; u ; c’ ; φ ’

Dimana : c(c’) = kohesi (efektif) φ (φ ’) = sudut geser dalam u •

= tekanan air pori ∆L

Regangan vertikal (ε ) = L 0 Dimana : ∆L = Perubahan panjang

L0 = Panjang contoh tanah awal •

Luas Penampang koreksi (A) =

A0 1 −ε

Dimana : A0 = Luas penampang mula-mula (cm2) A = Luas penampang setelah dikoreksi (cm2) •

Gaya Aksial yang bekerja (P) = bacaan dial x kalibrasi

•

Tegangan Deviator (Δσ) =

P A

(kg)

(kg/cm2)

Dimana : A = Luas sample

60

•

Tegangan Keliling (σ3) = k0 . γ . H Dimana : k0 = koefisien tegangan tanah (keadaan strain = 0) = 0,4 – 0,8 H = kedalaman/ketinggian contoh tanah

7.4

(cm)

Peralatan yang Digunakan • Compression Machine (Strain Controlled) • Triaxial Cell •

Specimen Mold (silinder untuk cetrakan contoh tanah)

•

Rubber membrane (membrane karet/kondom)

• Membrane Stretcher • Rubber Binding Strips • Batu pori • Vacuum pump • Compressor •

Trimmer untuk tanah kohesif

• Loading Frame • Sample Extruder • Timbangan • Alat pemotong (gergaji kawat) • Oven, can • Air bercampur Gliserin • Stopwatch 7.5 Bahan yang Digunakan Contoh tanah dengan syarat 2 < L/d < 3, kedua permukaan diratakan L = panjang contoh tanah d = diameter contoh tanah

61

7.6 Prosedur Pengujian • Keluarkan contoh tanah dari tabung dengan menekan cetakan silinder berukuran tinggi 3” dan diameter 1,5 “ sampai tanah terisi penuh oleh tanah dengan menggunakan extruder. • Ratakan kedua

permukaan dan keluarkan contoh tanah dari cetakan

kemudiaan timbang beratnya. •

Dengan bantuan strectcher contoh tanah diselubungi membran karet.

• Pasang batu pori dibagaian bawah. • Membran bagian bawah atas diikat dengan karet membrane. •

Letakkan contoh tanah pada alat triaxial, percobaan dilakukan dengan cara UU.

•

Sel triaxial diisi air destilasi hingga penuh dan meluap, tegangan air pori dinaikkan hingga 0,5 kg/cm2 (σ3).

•

Tegangan vertical diberikan dengan cara menekan tangkai beban dibagian atas contoh tanah yang dijalankan oleh mesin dengan kecepatan tertentu.

•

Untuk mengukur tekanan air pori, kran penghubung batu pori dengan alat pengukur tekanan air pori dibuka dan tekanan air pori dibaca pada pipa U. Pembacaan tekanan air pori tersebut harus dilakukan tanpa terjadi aliran air dari contoh tanah (Undrined), yaitu dengan mengatur screw control. Pembacaan tekanan air pori dilakukan bersama dengan pembacaan proving ring dial pada setiap strain dial bergerak 20 devisi.

•

Pembacaan

dilanjutkan

sampai

pembacaan

proving

ring

dial

memperlihatkan penurunan sebanyak tiga kali atau sampai strain mencapai ± 15%. • Keluarkan contoh tanah dari sel triaxial kemudian digambarkan bidang runtuhnya. • Kemudian contoh tanah dibagi menjadi tiga bagian untuk diperiksa kadar airnya. •

Lakukan lagi pengujian ini dengan tegangan sel 1 kg/cm2, dan 2 kg/cm2 seperti prosedur diatas.

7.7 Perhitungan

62

Setelah melakukan prosedur pengujian, data-data dianalisis dengan rumusrumus yang ada.

7.8 Gambar Peralatan Pengujian

Gambar`7.9 Alat Uji Triaxial

63