Bab 4 Ok.docx

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH FAKULTAS TEKNIK - S1 TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JEMBER Jl. Kalimantan No. 37 Kampus Bumi Tegal Boto Jember, Telp. (0331) 484977

BAB IV Kepadatan Tanah

4.1

Tujuan Untuk menentukan hubungan antara kadar air dan kepadatan (berat volume

kering) tanah bila dipadatkan dengan alat pemadatan tertentu, juga untuk mendapatkan nilai pemadatan yang terbaik / maksimum pada kondisi kadar air optimum dan berat isi kering maksimum. 4.2

Landasan Teori Pada pembuatan timbunan tanah untuk jalan raya, bandungan tanah, dan

banyak struktur teknik lainnya, tanah yang lepas (renggang) haruslah dipadatkan untuk meningkatkan berat volumenya. Pemadatan tersebut berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah, sehingga dengan demikian meningkatkan daya dukung pondasi di atasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan meningkatkan kemantapan lereng timbunan (embankments). Pemadatan disini diartikan sebagai suatu proses dimana udara pada poripori tanah dikeluarkan dengan suatu cara mekanis (digilas / ditumbuk). Kepadatan yang dicapai tergantung dari banyaknya air dalam tanah tersebut, yaitu kadar airnya. Untuk pembuatan timbunan tanah untuk jalan, struktur teknik, bandungan tanah, tanah yang lepas harus dipadatkan untuk memperbaiki sifat-sifat dari tanah yang dapat memberi akibat buruk pada konstruksi. Ada dua cara pemadatan yang didasarkan pada jumlah tenaga yaitu pemadatan standart dan memadatan berat atau modifikasi. Yang membedakan antara keduanya adalah pada panjang penumbuk, pemadatan berat atau modifikasi menggunakan penumbuk yang lebih panjang dibandingkan dengan pemadatan standar . Pada praktikum kali ini membahas tentang pemadatan tanah dengan Standar Proctor

48

1.

Prinsip – Prinsip Pemadatan

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 (pelumnas) pada partikel- partikel tanah. Karena adanya air, partikel-partikel tanah tersebut akan lebih mudah bergerak dan bergeseran satu sama lain dan membentuk kedudukan yang lebih rapat/padat. Untuk usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik bila kadar air dalam tanah (pada saat dipadatkan) meningkat. Harap dicatat bahwa pada saat kadar air w=0, berat volume basah dari tanah (γ) adalah sama dengan berat volume keringnya (γd), atau

Bila kadar airnya ditingkatkan terus secara bertahap pada usaha pemadatan yang sama, maka berat dari jumlah bahan padat dalam tanah persatuan volume juga meningkat secara bertahap pula. Misalnya, pada w = w1, berat volume basah dari tanah sama dengan:

Berat volume kering dari tanah tersebut pada kadar air ini dapat dinyatakan dalam

Setelah mencapai kadar air tertentu w = w2, adanya penambahan kadar air justru cenderung menurunkan berat volume kering dari tanah. Hal ini disebabkan karena air tersebut kemudian menempati ruang-ruang pori dalam tanah yang sebetulnya dapat ditempati oleh partikel-partikel padat dari tanah. Kadar air dimana harga berat volume kering maksimum tanah dicapai disebut kadar air optimum. Prinsip Pemadatan Tanah Pada awal proses pemadatan, berat volume tanah kering (γd) bertambah seiring dengan ditambahnya kadar air. Pada kadar air nol (w=0), beratmvolume tanah basah (γb) sama dengan berat volume tanah kering (γd). Ketika kadar air berangsur-angsur ditambah (dengan usaha pemadatan yang sama), berat butiran tanah padat per volume satuan (γd) juga bertambah. Pada kadar air lebih besar 49

dari kadar air tertentu, yaitu saat kadar air optimum, kenaikan kadar air justru mengurangi berat volume keringnya. Hal ini karena, air mengisi rongga pori yang sebelumnya diisi oleh butiran padat. Kadar air pada saat berat volume kering mencapai maksimum (γdmak) disebut kadar air optimum Jenis test Pemadatan di laboratorium a. Standart Proctor Test, pengujian pemadatan yang menggunakan berat pemukul = 2,5 kg. Tanah diletakkan didalam cetakan 3 lapis. b. Modified Proctor Test, pengujian pemadatan yang menggunakan berat pemukul = 4.54 kg. Tanah diletakkan didalam cetakan 5 lapis.

- Faktor yang Mempengaruhi Kepadatan a. Jenis tanah yang dipadatkan b. Distribusi ukuran butiran c. Kadar air 2.

Uji Proctor Standar (Standard Proctor Test) Untuk mengevaluasi tanah agar memenuhi persyaratan pemadatan, maka

umumnya dilakukan pengujian pemadatan.Proctor (1933) dalam Hardiyatmo (2002), telah mengamati bahwa ada hubungan yang pasti anatara kadar air dan berat volume kering yang padat. Untuk berbagai jenis tanah pada umumnya salah satu nilai kadar air optimum tertentu untuk mencapai berat volume kering maksimumnya (γdmak). Pada uji Proctor, tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 1/30 ft3 (= 943,3 cm3). Diameter cetakan tersebut adalah 4 in. (=101,6 mm). Selama percobaan di laboratorium, cetakan itu dikelem pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan(jugaberbentuk silinder). Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan dengan menggunakan penumbuk khusus. Pemadatan tanah tersebut dilakukan dalam 3 (tiga) lapisan (dengan tebal tiap lapisan kira-kira 1,0 in.) dan jumlah tumbukan adalah 25 x setiap lapisan. Berat penumbuk adalah 5,5 lb (massa = 2,5 kg) dan tinggi jatuh 50

sebesar 12 in. (=304,8 mm). Untuk setiap percobaan, berat volume basah γ dari tanah yang dipadatkan tersebut dapat dihitungan sebagai berikut;

( B 1−B 2 ) V = Dimana:

(gr/cm3).



= berat isi basah (gr/cm3).

B1

= berat cetakan + keping alas benda uji (gr).

B2

= berat cetakan + keping alas (gr).

V

= isi cetakan (cm3)

Juga pada setiap percobaan besarnya kadar air dalam tanah yang dipadatkan tersebut dapat ditentukan di laboratorium. ) Dari hasil uji Proctor Standard didapatkan nilai berat volume kering maksimum (γdmax) dan kadar air optimum (wopt). Bila kadar air tersebut diketahui, berat volume kering γd dari tanah tersebut dapat dihitung sebagai berikut:

Dimana : 

= berat isi basah (gr/cm3).

d

= Berat isi kering (gr/cm3).

w

= Kadar air (%).

Harga γd dari persamaan di atas dapat digambarkan terhadap kadar air untuk mendapatkan berat volum kering maksimum dan kadar air optimum Berat volume kering setelah pemadatan bergantung pada jenis tanah,kadar air, dan usaha yang diberikan oleh alat penumbuknya 51

Gambar 5.1. Hasil uji Pemadatan Proctor Standard untuk Lempung Berlanau

52

4.3

Peralatan

Peralatan yang digunakan sebagai berikut : 1. Cetakan Cetakan harus dari logam berdinding teguh dan dibuat sesuai dengan ukuran dan kapasitas yang sesuai di bawah ini (lihat Gambar A.1 dan Gambar A.2). Cetakan harus dilengkapi dengan leher sambung yang dibuat dari bahan yang sama dengan cetakan, dengan tinggi kurang lebih 60 mm. Cetakan dan leher sambung harus dipasang kuat-kuat pada keping alas yang dibuat dari bahan yang sama dan dapat dilepaskan. a. Sebuah cetakan diameter 101,60 mm mempunyai kapasitas 943 cm3 ±8 cm3 dengan diameter dalam 101,60 mm ±0,41 mm dan tinggi 116,43 mm ±0,13 mm. b. Sebuah cetakan diameter 152,40 mm mempunyai kapasitas 2124 ±21 cm 3 dengan diameter dalam 152,40 mm ±0,66 mm dan tinggi 116,43 mm ±0,13 mm. c. Cetakan yang telah aus karena dipergunakan terus menerus, sehingga tidak memenuhi syarat toleransi pembuatan di atas, masih dapat dipergunakan apabila toleransi-toleransi yang dilampaui tidak lebih dari 50% dan volume cetakan dikalibrasi sesuai SNI 03-4804-1998, yang

kemudian digunakan dalam

perhitungan. 2. Alat penumbuk; a. Alat penumbuk tangan (manual). Penumbuk dari logam dengan massa 2,495 kg ±0,009 kg dan mempunyai permukaan berbentuk bundar dan rata, diameter 50,80 mm ±0,25 mm. Akibat pemakaian, diameter penumbuk tidak boleh kurang dari 50,42 mm. Penumbuk harus dilengkapi dengan selubung yang dapat mengatur jatuh bebas setinggi 305 mm ±2 mm di atas permukaan tanah yang akan dipadatkan. Selubung harus mempunyai paling sedikit 4 buah lubang udara berdiameter tidak kurang dari 9,50 mm dengan poros tegak lurus satu sama lain berjarak 19,00 mm dari kedua ujung. Selubung harus cukup longgar sehingga batang penumbuk dapat jatuh bebas tidak 53

terganggu. b. Alat penumbuk mekanis. Alat penumbuk mekanis dari logam, dilengkapi alat pengontrol tinggi jatuh bebas 305 mm ±2 mm di atas permukaan tanah yang akan dipadatkan dan dapat menyebarkan tumbukan secara merata di atas permukaan tanah (lihat catatan 2). Alat penumbuk harus mempunyai massa 2,495 kg ±0,009 kg dan mempunyai permukaan tumbuk berbentuk bundar dan rata, berdiameter 50,80 mm ±0,25 mm. Akibat pemakaian, diameter penumbuk tidak boleh kurang dari 50,42 mm. Alat penumbuk mekanis harus dikalibrasi sesuai ASTM D 2168. Alat penumbuk yang digunakan berpenampang bulat dengan diameter 50,80 mm. Penampang berbentuk sektor dapat juga digunakan apabila luasnya sama dengan alat penumbuk yang berpenampang bulat. 3. Alat pengeluar benda uji (extruder). Terdiri dari sebuah dongkrak, pengungkit, rangka, atau alat lain yang sesuai. 4. Timbangan. Tiga buah timbangan masing-masing berkapasitas 11,5 kg dengan ketelitian 1 gram, kapasitas 1 kg dengan ketelitian 0,1 gram dan kapasitas 311 gram dengan ketelitan 0,01 gram. 5. Oven pengering. Oven yang dilengkapi dengan pengatur temperatur sampai 110°C ± 5°C untuk mengeringkan contoh tanah basah. 6. Pisau perata. Dibuat dari baja yang kaku dengan panjang minimum 25 cm. Salah satu sisi memanjang pisau perata harus tajam dan sisi lainnya datar. Batas toleransi pisau perata yang dihitung pada kelurusan sisi memanjang tidak boleh melebihi 0,1% dari panjang. 7. Saringan. Saringan 50 mm, saringan 19 mm dan saringan No.4 (4,75 mm), sesuai persyaratan SNI 07-6866-2002. 54

8. Alat pencampur. Terdiri dari baki, sendok pengaduk, sekop, spatula dan alat-alat bantu lainnya atau alat pencampur mekanik yang sesuai untuk mencampur contoh tanah dan air secara merata. 9. Cawan. Dibuat dari bahan tahan karat dan massanya tidak akan berubah akibat pemanasan dan pendinginan yang berulang kali. Cawan dilengkapi penutup yang dapat dipasang dengan rapat untuk mencegah hilangnya air dari benda uji sebelum penentuan massa awal dan untuk mencegah penyerapan air dari udara terbuka setelah pengeringan dan sebelum penentuan massa akhir.

55

4.4

Metode Pengerjaan

 Langkah langkah pengerjaan Standard Proctor o Menimbang cetakan diameter 102 mm (4”) dan keping alas dengan ketelitian 5 gram (B1 gram). o Mencetak leher dan keping alas dipasang jadi satu, dan ditempatkan pada landasan yang kokoh o Mengambil salah satu dari keenam benda uji diaduk dan dipadatkan di dalam cetakan dengan ketentuan sebagai berikut : Jumlah seluruh tanah yang dipergunakan harus tepat sehingga tinggi kelebihan tanah yang diratakan setelah leher sambung dilepas tidak lebih dari 0,5 cm. o Pemadatan dilakukan dengan alat penumbuk dengan tinggi jatuh 304,8 mm (12”). Tanah dipadatkan dalam 3 lapisan dengan tebal yang kira-kira sama dan masing-masing dipadatkan dengan 25 tumbukan.

o Memotong kelebihan tanah dari bagian keliling leher, dengan pisau dan lepaskan leher sambung. o Meratakan kelebihan tanah dengan pisau perata sehingga betul- betul rata dengan permukaan cetakan. o Menimbang cetakan berisi benda uji beserta keping alas dengan 56

ketelitian 5 gram (B2 gram). o Mengeluarkan benda uji tersebut dari cetakan dengan mempergunakan alat pengeluar benda uji (extruder) dan memotong sebagian kecil dari benda uji pada keseluruhan tingginya untuk pemeriksaan kadar air. o Tentukan kadar air (W) dari benda uji sesuai dengan PB-0210-76 atau PB0117-76 MPBJ. o Lakukan percobaan secara berulang-ulang sampai didapatkan berat tanah yang lebih kecil dibandingkan dengan percobaan sebelumnya

o Menghitung berat isi tanah basah dengan menggunakan rumus-rumus berikut:

( B 1−B 2 ) V = 

Dimana:

(gr/cm3).

= berat isi basah (gr/cm3).

B1

= berat cetakan + keping alas benda uji (gr).

B2

= berat cetakan + keping alas (gr).

V

= isi cetakan (cm3).

 Menghitung berat isi kering dengan menggunakan rumus berikut:

(γ ) d = (1+w ) Dimana: d W

(gr/cm3) = Berat isi kering (gr/cm3). = Kadar air (%).

57

 Menghitung kadar air dengan menggunakan rurmus berikut: w = WW/WS X100% Dengan: W adalah kadar air, (%) Ww adalah berat air (gram) Ws adalah berat tanah kering (gram)  Mencari berat isi kering maksimum dan kadar air optimum dengan grafik

58

4.5

Data Pengamatan dan Perhitungan Tabel 4.1

Tabel 4.2 DENSITY

KADAR AIR

Dengan: W adalah kadar air, (%) Ww adalah berat air (gram) Ws adalah berat tanah kering (gram)  Untuk mencari kadar air digunakan rumus : w = WW/WS X100%

59



Berat isi kering dihitung dengan rumus γd = γ /(1 + w) Dengan : γd

= berat isi kering (kN/m3)

W

= kadar air (%)

γ

= berat isi tanah (kN/m3)

Pada praktikum ini diambil 6 sampel dengan kadar air yang berbeda. 1. Pada sampel pertama diberikan penambahan air sebanyak 75 ml. Di dapatkan : 

Kadar Air W=

10,96−45,03 X 100

= 24,34 %



Berat isi kering γd

= γ x 100 / (100 + w) = 1,469 x 100 / (100+24,34) = 1,161gr/cm3

2. Pada sampel kedua diberikan penambahan air sebanyak 175 ml. Di dapatkan : 

Kadar Air W= 13,23 – 46,23 X 100 = 28,62 %



Berat isi kering γd

= γ x 100 / (100 + w) = 1,555 x 100 / (100+28,62) = 1,570 gr/cm3

3. Pada sampel ketiga diberikan penambahan air sebanyak 275 ml. Di dapatkan : 60



Kadar Air W= 15,39 - 47,35 X 100 = 32,50 %



Berat isi kering γd

= γ x 100 / (100 + w) = 1,619 x 100 / (100+32,50) = 1,774 gr/cm3

4. Pada sampel keempat diberikan penambahan air sebanyak 375 ml. Di dapatkan: 

Kadar air W = 18,41 – 49,33 X 100 = 37,32 %



Berat isi kering γd

= γ x 100 / (100 + w) = 1,566 x 100 / (100+37,32) = 1,967gr/cm3

5. Pada sampel kelima diberikan penambahan air sebanyak 475 ml. Di dapatkan: 

kadar air W = 16,39 – 42,24 X 100 = 38,80 %



Berat isi kering γd

= γ x 100 / (100 + w) = 1,555 x 100 / (100+38,80) = 1,092 gr/cm3

6. Pada sampel kelima diberikan penambahan air sebanyak 575 ml. Di dapatkan:



kadar air W = 19,69 – 48,62

X 100

= 28,82 61



Berat isi kering γd

= γ x 100 / (100 + w) = 1,555 x 100 / (100+40,50) = 1,288 gr/cm3

4.6

Analisa Pada percobaan kali ini dilakukan pemadatan berdasarkan metode standar

dengan 6 kali percobaan. Percobaan nomor 1, 2, 3, 4, 5 dan 6. digunakan air berturut-turut sebanyak 75 gr, 175 gr, 275 gr, 375 gr 475 gr dan 575 gr untuk di campur dengan tanah yang sudah disaring (saringan No.4). Setelah dicampur, dilakukan pemadatan dengan tumbukan sebanyak 25 kali untuk kemudian dihitung kadar airnya. Harga-harga γd (berat isi kering) dari perhitungan di atas digambarkan terhadap kadar air untuk mendapatkan berat volume kering maksimum dan kadar air optimum Modified Proctor Compact Test (left) 1.600

Dry Dennsity

1.500 1.432

1.400 1.339

1.300 1.200

1.326 1.288

Polynomial () Polynomial ()

1.220 1.161

1.100 1.000 20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

Water Content

water content (%) Dari grafik diatas didapatkan nilai kadar air optimum (w) = 32,50 % dan berat isi kering maksimum sebesar 1,339 g/cm3 62

4.7

Kesimpulan 

Berdasarkan data uji kepadatan tanah menghasilkan data hasil berat isi kering maksimum yang memiliki nilai sebesar 1,339 g/cm3 dengan nilai kadar air optimum (w) sebesar 32,50%.



Grafik Hubungan antara Wc dengan Dry Density

Modified Proctor Compact Test (left) 1.600

Dry Dennsity

1.500 1.432

1.400 1.339

1.300 1.200

1.326 1.288

Polynomial () Polynomial ()

1.220 1.161

1.100 1.000 20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

Water Content

63

64

65

66

67

68