316_3694_mektan-1-mg-iii.pdf

10/29/18

MEKANIKA TANAH I JURUSAN TEKNIK SIPIL STTNAS YOGYAKARTA

MEKANIKA TANAH I JURUSAN TEKNIK SIPIL SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

ANGGI HERMAWAN S.T., M.Eng

Gempa Palu & Donggala 28 September 2018

1

10/29/18

Soil Liquefaction ?

Soil Liquefaction ? Liquefaction terjadi apabila pada tanah yang keseragaman butirannya sama (well graded ), dipicu oleh gempa ( shaking ), kontak antar butir pasir digantikan dengan kontak butir pasir dengan air, yang menyebabkan shear strenght (kekuatan geser) menjadi 0. Gampangnya sih “ Tanah berubah menjadi seperti bubur, berdampak pada melemahnya daya dukung tanah hingga menjadi 0 “

2

10/29/18

Soil Liquefaction

KOMPOSISI TANAH SOIL COMPOTITION

3

10/29/18

KOMPOSISI TANAH

Komposisi tanah : • Butiran tanah yang padat (Solid ) • Air (Water) • Udara (Air)

PENTING UNTUK DI INGAT !!! BEBERAPA SATUAN PENTING 1. BERAT JENIS = MASSA JENIS = G (TANPA SATUAN); G = PERBANDINGAN BERAT BAHAN DENGAN BERAT AIR PADA VOLUME YANG SAMA; = PERBANDINGAN MASSA BAHAN DENGAN MASSA AIR PADA VOLUME YANG SAMA. CONTOH : AIR àG = 1 TANAH à G = 2,5 – 2,9 AIR RAKSAà G = 13,6 2. TEKANAN = GAYA/LUAS; (F/L2) à (kPa) à 1 kPa = 1 kN/m2 3. BERAT UNIT à γ= F/L3 (kN/m3)

à air (γw = 9,81 kN/m3)

4. MASSA UNIT àρ = M/L3 (kg/m3)

à air (ρw = 1000 kg/m3 = 103 kg/m3)

4

10/29/18

KOMPOSISI TANAH Tanah terdiri atas butir – butir dan ruang pori yang terisi udara dan air

KOMPOSISI TANAH

Menghitung Volume Tanah Volume Tanah = V V = Vs + Vw + Va Vv = Vw + Va

Vs = Volume Solid Vw = Volume Air Va = Volume Udara Vv = Volume Pori

5

10/29/18

KOMPOSISI TANAH VA

Air Ww Total W volume (= V) Ws

Total weight (= W)

Kondisi tanah di alam

Water

Vw

VV V

solid

Vs

Tiga fase elemen tanah

Gambar Sketsa butiran tanah (solid) dan rongga (pori) dalam tanah

PARAMETER FISIK TANAH

1. Hubungan Volume Angka pori Void Ratio ( e )

Porositas ( n ) Porosity

à perbandingan antara volume pori dengan volume bagian padat yang dinyatakan dalam angka. à porositas ialah perbandingan an-tara volume pori dengan volume tanah seluruhnya, dinyatakan dalam persen

Derajat Kejenuhan Degree Of Saturation

Hubungan e dan n à

(𝑺𝑹 ) àperbandingan antara

volume air dengan volume pori dinyatakan dalam angka Vv = berat air yang mengisi pori-pori Vs = berat bagian padat n = kadar pori

6

10/29/18

PARAMETER FISIK TANAH

Batasan Harga Derajat Kejenuhan Tanah (𝑺𝑹 ) S=0

à tanah berada dalam keadaan kering

S = 0-1 à tanah berada dalam keadaan basah S=1

à tanah berada dalam keadaan kenyang air

PARAMETER FISIK TANAH

2. Hubungan Berat dan Volume Kadar Air

à perbandingan antara berat air dengan berat Water Content ( Wc ) bagian padat yang dinyatakan dalam persen

Berat Volume Unit Weight ( γ )

W Ws + Ww γ = = = V V

Ws =γd V

à berat tanah per satuan volume yaitu perbandingan antara berat total dengan volume total dari tanah

⎡ W ⎤ Ws ⎢1 + w ⎥ ⎣ Ws ⎦ = Ws (1 + wc ) V V

→ γ d = DRY UNIT WEIGHT

γ = γ d (1 + w c ) → γ d =

γ + (1 w c )

wc =

γ =

Ww ×100% Ws

W V

W = berat total tanah/berat bagian padat dan berat air yang mengisi pori V = volume total tanah/volume bagian padat dan volume pori. Ww = Berat air yang mengisi dalam pori tanah Ws = Berat bagian tanah padat

7

10/29/18

KOMPOSISI TANAH

Kondisi tanah berdasarkan susunan komposisinya

KOMPOSISI TANAH Keadaan suatu tanah akan ditentukan oleh isi dari void-nya. Hal ini berarti, akan terdapat 3 keadaan tanah yaitu: • Tanah dikatakan dalam keadaan kering apabila seluruh void-nya berisi udara, tak mengandung air sama sekali. • Tanah dikatakan dalam keadaan basah apabila dalam void-nya terdapat air dan udara. • Tanah dikatakan dalam keadaan kaya akan air apabila seluruh void-nya berisi air.

8

10/29/18

KOMPOSISI TANAH KONDISI TANAH BASAH air

W

V v= e

Ww= w.G s.γw

water

V w= w.G s

Ws = Gs .γw

solid

Vs = 1

V= 1+e

Tiga fase tanah yang terpisah dari elemen tanah , dimana volume solid/ butiran tanah = 1

V : Volume total Vw : Volume air / Water

Vs : Volume butir tanah Vv : Volume rongga

KOMPOSISI TANAH KONDISI JENUH AIR

water

V v = Vw = e

solid

Vs = 1

V=1+e

Ww = e.γw

Volume

Ws = Gs .γw

Weight

Elemen tanah jenuh dengan volume solid/butiran tanah = 1

9

10/29/18

PARAMETER FISIK TANAH

3. Hubungan γ, e, wc, Gs Berat Jenis Tanah Spesific Gravity ( 𝑮𝒔 )

à ialah bilangan yang menyatakan perbandingan berat bahan dengan berat air yaitu berat di udara pada volume yang sama, serta pada suhu 4 oC

dengan :

Gs =

γs γw

Ws = Berat bagian padat/ solids Vs = Volume bagian padat/ solids

γw =

Ww W → Vw = w ........(1) Vw γw

γw = Berat jenis air/ water

γs =

Ws Vs

γs

= Berat volume butir

Untuk Vs = 1 → γs = Ws

,

Berat jenis pasir, G = ± 2,65 Berat jenis lempung, G = 2,40 – 2,90; rata-rata 2,70 Tanah dengan berat jenis < 2,20 merupakan jenis tanah yang buruk untuk konstruksi teknik sipil (mengandung organik, lumpur, dan gambut)

PARAMETER FISIK TANAH Berat Jenis Tanah Spesific Gravity ( 𝑮𝒔 ) Macam Tanah

Berat Jenis

Kerikil

2,65 – 2,68

Pasir

2,65 – 2,68

Lanau Anorganik

2,61 – 2,68

Lempung organik

2,58 – 2,65

Lempung anorganik

2,68 – 2,75

Humus

1,37

Gambut

1,25 – 1,80

Hardiyatmo, Mekanika Tanah 1 (2012)

10

10/29/18

PARAMETER FISIK TANAH

3. Hubungan γ, e, wc, Gs W Ww + Ws = V V w G γ + Gs γ w γ = c s w 1+ e G γ (w + 1) γ = s w c 1+ e

Berat Volume Unit Weight ( γ )

γ =

Berat Volume Kering Dry Unit Weight ( 𝜸𝒅 )

γd =

Ws Gsγ w = V 1+ e

Derajat Kejenuhan Degree of Saturation ( 𝑺𝑹 )

SR =

Vw wcGs = → S R × e = wc × Gs Vv e

PARAMETER FISIK TANAH

3. Hubungan γ, e, wc, Gs Berat Volume Tanah Jenuh Air

à adalah berat volume tanah dalam keadaan kenyang air/jenuh air.

Saturated Unit Weight (𝜸𝒔𝒂𝒕 )

W wc Gsγ w + Gsγ w Gsγ w (wc + 1) = = V 1+ e 1+ e = γ d (wc + 1)

γ SAT = γ SAT

Atau juga dapat ditulis sebagai berikut → SR = 1 → e = Wc Gs

γ SAT =

e.γ w + Gsγ w (e + Gs ) = γw 1+ e 1+ e

11

10/29/18

PARAMETER FISIK TANAH

3. Hubungan γ, e, wc, Gs Berat Volume Tanah Dalam Air Submerged Unit Weight (𝛾- )

⎛W1 ⎞ ⎟⎟ ⎝ V ⎠

γ 1 = ⎜⎜

⎛ Ws − Vs ⎞ =⎜ ⎟ ⎝ V ⎠

à dimaksud adalah berat volume tanah yang berada dalam atau

𝛾- =

(𝐺 − 1)𝛾2 1+𝑒

terendam air

Dengan memasukkan Ws = G dan Vs = 1 serta V = 1 + e,

PARAMETER FISIK TANAH

Contoh Soal 1 1. Suatu sample tanah pasir mempunyai porositas 30% dan berat jenis butirnya 2,70. Hitunglah: a. Berat isi kering pasir tsb. b. Berat isi pasir tsb, jika S=0,56. c. Derajat kejenuhan sample pada kadar air 14% d. Berat isi terendam air.

12

10/29/18

PARAMETER FISIK TANAH

Penyelesaian Soal 1 a). γ = G.γ w k

w.G S w.G S = e 0,14 .2,7 = 0,428 = 88,3%

c). e =

(1 + e) 2,7.1,0 = (1 + 0,428) = 1,89 gram/cm 3

b). S = 0,56 G + S .e γ= 1+ e 2,7 + 0,56.0,428 = 1 + 0,428

d).

= 2,06 gram/cm 3

(G − 1).γ w (1 + e) (2,7 − 1).1 = (1 + 0,428)

γ' =

= 1,19 gram/cm 3

PARAMETER FISIK TANAH

Contoh Soal 2 2. Hitunglah kadar pori, porositas dan derajat kejenuhan dari sebuah contoh tanah yang memiliki kepadatan basah 2,0 gr/cm3 dan kepadatan kering 1,8 gr/cm3. Berat jenis tanah 2,7. Jawab : Kepadatan basah = berat isi asli : γ = 2,0 gr/cm3 Kepadatan kering = berat isi kering : γk = 1,8 gr/cm3

13

10/29/18

PARAMETER FISIK TANAH

Penyelesaian Soal 2 G.γ w 1+ e 2,7.1 1,8 = 1+ e e = 0,5

γk =

n=

e 0,5 = = 0,33 1 + e 1 + 0,5

G.γ w (1 + w) Kadar air / Water 1+ e Content 2,7.1(1 + w) 2,0 = ⇒ w = 0,11 1 + 0,5

γ =

e=

G.w G.w 2,7.0,11 ⇒S = = = 59,4% S e 0,5

14