Makalah Mektan 1 (renew).docx

MAKALAH MEKANIKA TANAH

DISUSUN OLEH :

NAMA

: AGUNG TRI WIJAYANTO

NPM

: 17100004

SEMESTER

: 3 (GENAP)

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PROF.DR.HAZAIRIN,SH BENGKULU

KATA PENGANTAR Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, atas rahmat yang diberikannya sehingga tugas makalah yang berjudul “ Mekanika Tanah I” ini dapat selesai dengan tepat waktu. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas dari mata kuliah Mekanika Tanah. Dalam kesempatan ini, kami menghaturkan ucapan terima kasih kepada pihak yang membantu menyumbangkan ide dan pikiran mereka demi terwujudnya makalah ini. Jika ada kesalahan dalam penulisan ataupun metode yang telah disajikan, maka kami selaku penulis meminta maaf sebersar – besarnya.

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…….…………………………….…………………..ii DAFTAR ISI……………………………………………………….................iii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ……………………….……………………….................1 1.2. Rumusan Masalah …………………………………………….................1 1.3. Tujuan ………………………………..……………………….................1

BAB II PEMBAHASAN 2.1 Tanah dan Batuan………………………………………...........................3 2.2 Komposisi Tanah ………….…………………………………..................6 2.3 Klasifikasi Tanah …………..…………………………………...............11 2.4 Aliran Air dalam Tanah: Permeabilitas dan Rembesan ………................13 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan ………………………………..………………….................18 DAFTAR PUSTAKA ….………………………….………………….................19

iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Definisi Tanah Pengertian teknik mekanika tanah secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat ( butiran ) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi ( terikat secara kimia ) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk ( yang berpartikel padat ) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, di samping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Ilmu Mekanika Tanah (Soil Mechanics) adalah cabang dari ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat fisik dari tanah dan kelakuan masa tanah tersebut bila menerima bermacam-macam gaya. Sedangkan Rekayasa Tanah (Soil Engineering) merupakan aplikasi prinsip-prinsip mekanika tanah dalam problema-problema praktisnya.

1.2 Sejarah Perkembangan Mekanika Tanah Tidak dapat diketahui sejak kapan manusia mulai menggunakan tanah sebagai bahan bangunan. Untuk beberapa lama pada mulanya, seni rekayasa tanah hanya dilaksanakan berdasarkan pengalaman di masa lalu saja. Tetapi dengan pertumbuhan ilmu pengetahuan dan teknologi, perancangan dan pelaksanaan struktur yang lebih baik dan lebih ekonomis menjadi lebih diperlukan. Hal ini menyebabkan terjadinya studi yang lebih terinci terhadap sifat dan kondisi dasar dari tanah dalam hubungannya dengan ilmu teknik pada awal abad ke-duapuluh. Dengan diterbitkannya buku Erdbaumechanic oleh Karl Terzaghi pada tahun 1952, lahirlah ilmu mekanika tanah modern. Buku tersebut membahas prinsip-prinsip dasar dari ilmu mekanika tanah yang selanjutnya buku itu juga menjadi dasar bagi banyak studi lanjutan lainnya.

2

Pada tahun 1948 Karl Von Terzaghi seorang sarjana teknik sipil Jerman/Austria berpendapat bahwa : Mekanika tanah adalah pengetahuan yang menerapkan kaidah mekanika dan hidrolika untuk memecahkan persoalanpersoalan teknik sipil yang berhubungan dengan endapan dan kumpulan butir-butir padat yang terurai/tidak terpadu (unconsolidated) yang dihasilkan oleh proses penghancuran (disintegration) secara alami dan kimiawi batu-batuan. Oleh karena itu, Terzaghi disebut sebagai Bapak mekanika tanah, karena jasanya memelopori pengembangan ilmu mekanika tanah

1.3 Proses Pembentukan Tanah , Siklus Batuan Dan Asal- Usul Tanah Butiran-butiran mineral yang membentuk bagian padat dari tanah merupakan hasil pelapukan dari batuan. Ukuran setiap butiran padat tersebut sangat bervariasi

dan

sifat-sifat

fisik

dari

tanah

banyak

tergantung

dari faktor-faktor ukuran, bentuk dan komposisi kimia dari butiran. Untuk lebih jelasnya tentang faktor-faktor tersebut, harus dikenal dahulu tipe-tipe dasar dari batuan yang membentuk kerak bumi, mineral-mineral yang membentuk batuan, dan proses pelapukan. Berdasarkan asal-usulnya, batuan dapat dibagi menjadi tiga tipe dasar yaitu : batuan beku ( igneous rock ), batuan sedimen ( sedimentary rock ), dan batuan metamorf ( metamorphic rock ). Pada gambar 1.1a ditunjukkan diagram dari siklus kejadian beberapa tipe batuan tersebut berikut proses kejadiannya. Diagram tersebut disebut siklus batuan. Juga diberikan beberapa keterangan singkat untuk tiap-tiap elemen dari siklus batuan tersebut.

3

BAB II PEMBAHASAN 2.1 Tanah dan Batuan 2.1.1 Siklus Batuan dan Asal Usul Tanah Berdasarkan asal-usulnya, batuan dapat dibagi menjadi tiga tipe dasar yaitu: batuanbeku (I gneous rocks), batuan sedimen (sedimentary rock), dan batuan metamorf (metamor-phic rocks).

a. Batuan Beku Batuan beku terbentuk dari membekunya magma cair. Magma di kerak bumi disebut lava. Magma keluar ke permukaan bumi melalui rekahan-rekahan pada kulit bumi atau melalui erupsi gunung berapi. seb agian dari magma cair tersebut mendingin di permukaan bumi dan membatu. Kadang-kadang magma tersebut berhenti bergerak sebelum sampai ke permukaan bumi dan mendingin di dalam kulit bumi dan membentuk batuan beku dalam atau plutonic rocks (disebut juga intrusive rocks). b. Batuan Sedimen Deposit-deposit dari tanah kerikil, pasir, lanau, dan lempung hasil pelapukan dapat menjadi lebih padat karena adanya tekanan lapisan tanah di atasnya dan adanya proses sementasi antar butiran oleh unsur-unsur sementasi seperti oksida besi, kalsit, dolomite, dan quartz. Unsur-unsur sementasi tersebut biasanya terbawa

4

dalam larutan air tanah. Unsur-unsur tersebut mengisi ruang-ruang di antara butiran dan kemudian membentuk batuan sedimen. Contoh batuan sedimen diantaranya batu konglomerat, batu kapur, batu gamping, dolomite. c. Batuan Metamorf Batuan Metamorf merupakan batuan yang berasal dari batuan yang sudah ada, seperti batuan beku dan batuan sedimen. Kemudian mengalami perubahan fisik dan kimia sehingga berbeda sifat dengan sifat batuan asalnya. Perubahan fisik berupa penghancuran, mineral-mineral baru terbentuk, dan butir-butir mineralnya terkena geseran yang kemudian membentuk tekstur batu metamorf yang berlapis-lapis. Contoh batuan metamorf adalah batu pualam (marmer), granit. 2.1.2 Ukuran Partikel Tanah Ukuran dari partikel tanah adalah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Tanah umumnya dapat disebut seb agai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (slit), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pacta tanah tersebut. Kerikil (gravels) adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadangkadang juga mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar, dan mineralmineral lain. Pasir (sand) sebagian besar terdiri dari mineral quartz dan feldspar. Butiran dari mineral yang lain mungkin juga masih ada pada golongan ini. Lanau (silts) sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis (berukuran sangat kecil) dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus, dan sejumlah partikel berbentuk lempengan-lempengan pipih yang merupakan pecahan dari mineral-mineral mika. Lempung (clays) sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan submikroskopis yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung (clay minerals), dan mineralmineral yang sangat halus lain. 2.1.3

Mineral Lempung Mineral lempung merupakan senyawa aluminium silikat yang kompleks

yang terdiri dari satu atau dua unit dasar yaitu (I) silika tetrahedra dan (2) aluminium aktahedra.

5

2.1.4 Berat Spesifik (Gs) Harga berat spesifik dari butiran tanah {bagian pactat) sering dibutuhkan dalam bermacam-macam keperluan perhitungan dalam mekanika tanah. Hargaharga itu dapat ditentukan secara akurat di laboratorium. Sebagian besar dari mineral-mineral tersebut mempunyai berat spesifik berkisar antara 2,6 sampai dengan 2,9. Berat spesifik dari bagian padat tanah pasir yang berwarna terang, umumnya sebagian besar terdiri dari quartz, dapat diperkirakan sebesar 2,65; untuk tanah berlempung atau berlanau, harga tersebut berkisar antara 2,6 sampai 2,9. 2.1.5

Analisis Mekanis dari Tanah Analisis mekanis dari tanah adalah penentuan variasi ukuran partikel-

partikel yang ada pada tanah. Variasi tersebut dinyatakan dalam persentase dari berat kering total. Ada dua cara yang umum digunakan untuk mendapatkan distribusi ukuran-ukuran partikel tanah, yaitu analisis ayakan (untuk ukuran partikel-partikel berdiameter lebih besar dari 0,075 mm) dan analisis hydrometer (untuk ukuran partikel-partikel berdiameter lebih kecil dlj.ri 0,075 mm). Hasil dari analisis mekanik (analisis ayakan dan hidrometer) umumnya digambarkan dalam kertas semilogaritmik yang dikenal sebagai kurva distribusi ukuran-butiran (particle-size distribution curve). Diameter partikel (butiran) digambarkan dalam skala logaritmik, dan persentase dari butiran yang lolos ayakan digambarkan dalam skala hitung biasa. Kurva distribusi ukuran-butiran dapat digunakan untuk membandingkan beberapa jenis tanah yang berbeda-beda. Selain itu ada tiga parameter dasar yang dapat ditentukan dari kurva tersebut, dan parameter-parameter tersebut dapat digunakan untuk mengklasifikasikan tanah berbutir kasar. Parameter-parameter tersebut adalah: a. ukuran efektif (effective size), b. koefisien keseragaman (uniformity coefficient), c. koefisien gradasi (coefficient of gradation). Diameter dalam kurva distribusi ukuran-butiran yang bersesuaian dengan l 0% yang lebih halus (lolos ayakan) didefinisikan sebagai ukuran efektif, atau D 10 . Koefisien keseragaman diberikan dengan hubungan: 𝐶𝑢 =

6

𝐷60 𝐷10

di mana: Cu : koefisien keseragaman D60 : diameter yang bersesuaian dengan 60% lolos ayakan yang ditentukan dari kurva distribusi ukuran butiran.

Koefisien gradasi dinyatakan sebagai 𝐶𝑐 =

𝐷302 𝐷60 𝑋 𝐷10

di mana: Cc = koefisien gradasi D30 = diameter yang be rsesuaian dengan 30% lolos ayakan.

2.2 Komposisi Tanah 2.2.1

Hubungan Volume-Berat

Untuk membuat hubungan volume-berat agregat tanah, tiga fase (yaitu : butiran padat, air, dan udara) dipisahkan. Jadi, volume total contoh tanah yang diselidiki dapat dinyatakan sebagai: 𝑉 = 𝑉𝑠 + 𝑉𝑣 = 𝑉𝑠 + 𝑉𝑤 + 𝑉𝑎 di mana: Vs = volume butiran padat Vv = volume pori Vw = volume air di dalam pori Va = volume udara di dalam pori. Apabila udara dianggap tidak mempunyai berat, maka berat total dari contoh tanah dapatdinyatakan sebagai: 𝑊 = 𝑊𝑠 + 𝑊𝑤 di mana: Ws = berat butiran padat Ww= berat air. Hubungan volume yang umum dipakai untuk suatu elemen tanah adalah angka pori (void ratio), porositas (porosity), dan derajat kejenuhan (degree of

7

saturation). Angka pori didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori dan volume butiran padat. Jadi: 𝑒=

𝑉𝑣 𝑉𝑠

di mana: e = angka pori (void ratio). Porositas didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori dan volume tanah total, atau: 𝑛=

𝑉𝑣 𝑉

di mana: n = porositas (porosity) Derajat kejenuhan didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air dengan volume pori, atau : 𝑆=

𝑉𝑤 𝑉𝑣

di mana: S = derajat kejenuhan. Umumnya, derajat kejenuhan dinyatakan dalam persen. Hubungan antara angka pori dan porositas dapat ditu runkan dari Persamaan diatas sebagai berikut: 𝑉 ( 𝑉𝑣 ) 𝑉𝑣 𝑉𝑣 n 𝑒= = = = 𝑉 𝑉 − 𝑉𝑣 1 − 𝑉𝑣 1 − 𝑛 𝑉

Juga

e

𝑛 = 1+𝑒

Istilah-istilah yang umum dipakai untuk hubungan berat adalah kadar air (moisture content) dan berat volume (unit weight). Definisi dari istilah-istilah tersebut adalal1 sebagai berikut: Kadar air (w) yang juga disebut sebagai water content didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki. 𝑊=

8

𝑊𝑤 𝑊𝑠

Berat volume (𝛾) adalah berat tanah per satuan volume. Jadi, 𝛾=

𝑊 𝑉

Berat volume dapat juga dinyatakan dalam berat butiran padat, kadar air, dan volume total. Dari Persamaan-persamaan diatas: 𝑊𝑤 𝑊 𝑊𝑠 + 𝑊𝑤 𝑊𝑠 [1 + ( 𝑊𝑠 )] 𝑊𝑠 (1 + 𝑤) 𝛾= = = = 𝑉 𝑉 𝑉 𝑉

Kadang-kadang memang perlu untuk mengetahui berat kering persatuan volume tanah. Perbandingan tersebut dinamakan berat volume kering: 𝛾𝑑 =

𝑊𝑠 𝑉

Hubungan antara berat volume, berat volume kering, dan kadar air dapat dituliskan sebagai berikut: 𝛾𝑑 =

𝛾 1+𝑤

Berat volume dinyatakan dalam satuan Inggris sebagai: pound per kaki kubik (lb/ft3 ). Dalam SI (Sistem Internasional), satuan yang digunakan adalah Newton per meter kubik (N/m3). Kita dapat menulis persamaanpersamaan untuk kerapatan sebagai:

𝜌=

𝑚

dan

𝑉

𝜌𝑑 =

𝑚𝑠 𝑉

di mana: 𝜌 =kerapatan tanah (kg/m3) 𝜌d = kerapatan tanah kering (kg/m3)

m = massa total tanah yang ditest (kg) ms = massa butiran padat dari tanah yang ditest (kg). Satuan dari volume total,V, adalah m3. Berat volume tanah dalam satuan N/m dapat diperoleh dari kerapatan yang mempunyai satuan kg/m3 sebagai berikut:

𝛾 = 𝜌. 𝑔 = 9,81𝜌 di mana :

𝛾𝑑 = 𝜌𝑑. 𝑔 = 9,81𝜌𝑑

dan

g = percepatan gravitasi = 9,81 m/detik

. 2.2.2 Hubungan Antara Berat Volume (Unit Weight), Angka Pori (Vo id Ratio),

9

Kadar Air (Moisture Content), dan Berat Spesifik Untuk mendapatkan hubungan antara berat volume (atau kepadatan), angka pori, dan kadar air, perhatikan suatu elemen tanah di mana volume butiran padatnya adalah 1, maka volume dari pori adalah sama dengan angka pori. Berat dari butiran padat dan air dapat dinyatakan sebagai:

Ws = Gs 𝛾𝑤

dan

Ww = wWs = w Gs 𝛾𝑤

Dimana: Gs = berat spesifik butiran padat w = kadar air

𝛾𝑤 = berat volume air Dasar sistem Inggris, berat volume air adalah 62,4 1b/ft3; dalam SI, berat volume air adalah 98,1 kN/m3.

2.2.2

Kerapatan Relatif Istilah kerapatan relatif (relative density) umumnya dipakai untuk

menunjukkan tingkat kerapatan dari tanah berbutir di lapangan. Kerapatan relatif didefinisikan sebagai:

Dr =

℮maks − ℮ ℮maks−℮min

Dimana: Dr ℮

= kerapatan relatif = angka pori tanah dilapangan

℮maks = angka pori tanah dalam keadaan paling lepas ℮min = angka pori tanah dalam keadaan paling padat Harga kerapatan relatif bervariasi dari harga terndah = 0 untuk tanah yang sangat epas, sampai harga tertinggi = 1 untuk tanah yang sangat padat.

2.2.3

konsistensi Tanah Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah

tersebut dapat diremas-remas tanpa menimbulkan retakan. Sifat kohesi ini disebabkan karena adanya air yang terserap di sekeliling permukaan dari pertikel

10

lempung. Bilamana kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, atas dasar air yang dikandung tanah, tanah dapat dipisahkan dalam empat keadaan dasar, yaitu: padat, semi padat, plastis dan cair. Kadar air dinyatakan dalam persen, dimana terjadi transisi dari keadaan padat ke dalam keadaan semi padat didefinisikan sebagai batas susut. Kadar air dimana transisi dari keadaan semi padat ke dalam keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis, dan dari keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair. Batas-batas ini dikenal juga sebgai batas-batas atterberg.

2.2.4

Struktur Tanah Struktur tanah didefinisikan sebagai susunan geometrik butiran tanah.

Diantara fakto-faktor yang mempengaruhi struktur tanah adalah bentuk, ukuran, dan komposisi mineral dari butiran tanah serta sifat dan komposisi dari air tanah. Secara umum, tanah dapat dimasukkan ke dalam dua kelompok yaitu: tanah tak berkohesi dan tanah kohesif. Struktur tanah untuk tiap-tiap kelompok akan diterangkan dibawah ini. Struktur tanah tak berkohesi pada umumnya dapat dibagi dalam dua katagori pokok: struktur butir tunggal dan struktur sarang lebah. Pada struktur butir tunggal, butiran tanah berada dalam posisi stabil dan tiap-tiap butir bersentuahan satu terhadap yang lain. Bentuk dan pembagian ukuran butiran tanah serta kedudukannya mempengaruhi sifat kepadatan tanah. Untuk suatu susunan dalam keadaan yang sangat lepas, angka pori adalah 0,91. Tetapi, angka pori berkurang menjadi 0,35 bilamana butiran bulat dengan ukuran sama tersebut diatur sedemikian rupa hinga susunan menjadi sangat padat. Keadaan tanah asli berbeda dengan model diatas karena butiran tanh asli tidak mempunyai bentuk dan ukuran yang sama. Pada tanah asli, butiran dengan ukuran terkecil menempati rongga diantara butiran besar. Keadaan ini menunnjukan kecenderungan terhadap pengurangan anka pori tanah. Tetapi, ketidakrataan bentuk butiran pada umumnya menyebabkan adanya kecenderungan terhadap penambahan angka pori dari tanah. Sebagai akibat dari dua faktor tersebut di atas, maka angka pori tanah asli kira-kira

11

masuk dalam rentang yang sama seperti angka pori yang didapat dari model tanah dimana bentuk dan ukuran butiran adalah sama. Pada struktur sarang lebah, pasir halus dan lanau membantu lengkunglengkungan kecil hingga merupakan rantai butiran. Tanah yang mempunyai struktur sarang lebah mempunyai angka pori besar dan biasanya dapat mamikul beban statis yang tak begitu besar. Tetapi, apabila stuktur tersebut dikenai beban berat atau apabila dikenai beban getar, struktur tanah akan rusak dan menyebabkan penurunan yang besar.

2.3 Klasifikasi Tanah Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda-beda tapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompokkelompok dan subkeiompok-subkelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan suatu bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanali yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang terinci. 2.3.1 Klasifikasi BerdasarkanTekstur Tekstur tanah adalah keadaan permukaan tanah yang bersangkutan. Tekstur tanah dipengaruhi oleh ukuran tiap-tiap butir yang ada didalam tanah. Pada umumnya, tanah asli merupakan campuran dari butir-butir yang mempunyai ukuran yang berbeda-beda. Dalam sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur, tanah diberi nama atas dasar komponen utama yang dikandungnya, misalnya lempung berpasir (sandy clay), lempung berlanau (silty clay), dan seterusnya.

2.3.2



pasir: butiran dengan diameter 2,0 sampai dengan 0,05 mm



lanau: butiran dengan diameter 0,05 sampai dengan 0,002 mm



lempung: butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,002 mm

Klasifikasi Berdasarkan Pemakaian

Pada saat sekarang ada dua sistem klasifikasi tanah yang selalu dipakai oleh para ahli teknik sipil. Sistem-sistem tersebut adalah: Sistem klasifikasi AASHTO dan Sistem klasifikasi Unified. Pada Sistem Klasifikasi AASHTO dikembangkan dalam tahun 1929 sebagai Plublic Road Adminis tration Classification Sistem. Sistem ini sudah

12

mengalami beberapa perbaiakan. Klasifikasi ini didasarkan pada kriteria dibawah ini: 1) Ukuaran butir : Kerikil: bagian tanah yang lolos ayakan dengan diameter 75 mm dan yang tertahan di ayakan No.20 (2mm). Pasir: bagian tanah yang lolos ayakan No 10 (2mm) dan yang tertahan pada ayakan No. 200 (0,075mm). Lanau dan lempung: bagian tanah yang lolos ayakan No. 200. 2) Plastisitas: Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah mempumyai indeks plastisitas sebesar 10atau kurang. Nama berlempung dipakai bila mana bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastik sebesar 11 atau lebih. 3) Apabila batuan ( ukurannya lebih besar dari 75mm) ditemukan didalam contoh tanah yang akan ditentukan klasifikasi tanahnya , maka batuan-batuan tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu. Tetapi persentase dari batuan yang dikeluarkan tersebut harus dicatat. Sistem Klasifikasi Unified diperkenalkan oleh Casagrande dalam tahun 1942 untuk digunakan pasa pekerjakaan pemnuatan lapanagn terbang yang dilaksakan oleh The Army Corps of Engineering selama perang dunia II. Dalam rangka kerja sama dengan United States Bureauof Reclamation tahun 1952, sistem ini disempurnakan.Sistem ini mengelompokkan tanah kedalam dua kelompok besar yaitu: 1) Tanah berbutir kasr (coarse-grained-soil), yaitu: tanah kerikil dan pasir dimana kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No.200. Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal G atau S. G adalah untuk kerikil (gravel)atau tanah berkerikil dan S adalah untuk pasir (sand) atau tanah berpasir. 2) Tanah berbutir halus (fine-granied-soil), yaitu tanah dimana lebih dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No.200. Simbol dari kelompok ini dimulai

13

dengan huruf awal M untuk lanau (silt) anorganik, C untuk lempung (clay) anorganik, dan O untuk lanau-organikdan lempung-organik. Simbol-simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi USCS: W : Well Graded ( tanah dengan gradasi baik ) P : Poorly Graded ( tanah dengan gradasi buruk ) L : Low Plasticity ( plasticitas rendah ) (LL<50) H : High Plasticity ( plasticitas tinggi ) (LL>50)

2.3.3

Perbandingan antara Sistem AASHTO dengan Sistem Unified Kedua sistem klasifikasi, AASHTO dan Unified, adalah didasarkan pada

tekstur dan plastisitas tanah. Juga kedua sistem tersebut membagi tanah dalam dua kategori pokok, yaitu: berbutir kasar (coarse-grained) dan berbutir halus ( finegrained), yang dipisahkan oleh ayakan No. 200. Menurut sistem AASHTO, suatu tanah dianggap sebagai tanah berbutir halus bilamana lebih dari 35% lolos ayakan No. 200. Menurut sistem Unified, suatu tanah dianggap sebagai tanh berbutir halus apabila lebih dari 50% lolos ayakan No. 200. Suatu tanah berbutir kasar yang megandung kira-kira 35% butiran halus akan bersifat seperti material berbutir halus.

2.4 Aliran Air dalam Tanah: Permeabilitas dan Rembesan Tanah adalah merupakan susunan butiran padat dan pori-pori yang saling berhubungan satu sama lain sehingga air dapat mengalir dari satu titik yang mempunyai energi lebih tinggi ke titik yang mempunyai energi lebih rendah. Studi mengenai aliran air melalui pori-pori tanah diperlukan dalam mekanika tanah karena hal ini sangat berguna dalam memperkirakan jumlah rembesan air dalam tanah, menyelidiki perm asalahan-permasalahan yang menyangkut pem ompaan air untuk konstruksi di bawah tanah, dan menganalisis kestabilan dari suatu bendungan tanah dan konstruksi dinding penahan tanah yang terkena gaya rembesan. 2.4.1

Gradien Hidrolik

14

Menurut persamaan Bernaoulli, tinggi energi total pada suatu titik didalam air yang mengalir dapat dinyatakan sebagai penjumlahan dari tinggi tekanan, tinggi kecepatan, dan tinggi elevasi, atau h=

𝑣2 2𝑔

𝑝 + 𝛾𝑤

tinggi

tinggi

+

Z tinggi

tekanan kecepatan elevasi dimana: h = tinggi energi total p = tekanan v = kecepatan g = percepatan disebabkan oleh gravitasi

𝛾𝑤 = berat volume air 2.4.2

Hukum Darcy Pada tahun 1856, Darcy memperkenalkan suatu persamaan sederhana yang

digunakan untuk menghitung kecepatan aliran air yang mengalir dalam tanah yang jenuh, dinyatakan sebagai berikut: v = ki Dimana: v = kecepatan aliran k = koefisien rembesan koefisien rembesan mempunyai sstuan yang sama dengan kecepatan. Istilah koefisien rembesan sebagi besar digunakan oleh para ahli teknik tanah, para ahli meyebutkan sebagai konduktifitas hidrolik. Bilamana satuan Inggris digunakan, koefisien rembesan dinyatakan dalam ft/menit atau ft/hari, dan total volume dalam ft3. Dalam satuan SI, koefisien rembesan dinyatakan dalam cm/detik, dan total volume dalam cm3. Harga koefisien rembesan untuk tiap-tiap tanah adalah berbeda-beda. Beberapa harga koefisien rembesan diberikan pada tabel dibawah ini: Jenis tanah

k (cm/detik)

(ft/menit)

15

Kerikil bersih

1,1-100

2,0-200

Pasir kasar

1,0-0,01

2,0-0,02

Pasir halus

0,01-0,001

0,02-0,002

Lanau

0,001-0,00001

0,002-0,00002

lempung

Kurang dari 0,000001

Kurang dari 0,000002

Koefisien rembesan juga dapat dihubungkan dengan sifat-sifat dari cairan yang mengalir melalui tanah yang bersangkutan dengan persamaan sebagai berikut: 𝛾𝑤 𝑘= 𝐾 ŋ Dimana:

𝛾𝑤 = berat volume air ŋ = kekentalan air

𝐾 = rembesan absolut Rembesan absoulut, mempunyai satuan L2 (yaitu cm2, ft2, dan lain-lain) 2.4.4

Penentuan Koefisien Rembesan di Laboratorium Ada dua macam uji standar di laboratorium yang digunakan untuk

menentukan harga koefisien rembesan suatu tanah, yaitu: uji tinggi konstan dan uji tinggi jatuh. Uji tinggi jatuh adalah sangat cocok untuk tanah berbutir halus dengan koefisien rembesan kecil.

2.4.5

Pengaruh Temperatur Air Terhadap Harga k Koefisien rembesan merupakan fungsi dari berat volume dan kekentalan air,

yang berarti pula merupakan fungsi dari temperatur selama percobaan dilakukan, maka dapat dituliskan: 𝑘𝑇1 ŋ = 𝑘𝑇2 ŋ

𝑇2 𝑡1

𝛾𝑤 ( 𝑇2 ) 𝛾𝑤 ( 𝑡1 )

Dimana: kT1 , kT2 = koefisien rembesan pada temperatur T1 dan T2 ηT1 , ηT2 = kekentalan air pada temperatur T1 dan T2 (T1)

, (T2) = berat volume air pada temperatur T1 dan T2

16

2.4.6

Uji Rembesan di Lapangan dengan Cara Pemompaan dari Sumur Dilapangan, koefisien rembesan rata-rata yang searah dengan arah aliran

dari suatu lapisan tanah dapat ditentukan dengan cara mengadakan uji pemompaan dari sumur. Koefisien rembesan yang searah dengan aliran dapat dituliskan sebagi berikut: 𝑘=

2.4.7

𝑟1 𝑞 𝑙𝑜𝑔10 (𝑟2) 2,727𝐻(ℎ1 − ℎ2)

Koefisien Rembesan dari Lubang Auger Koefisien rembesan dilapangan dapat juga diestimasi dengan cara membuat

lubang auger. Tipe uji ini biasa disebut sebagai slug test. Lubang dibuat dilapangan sampai dengan kedalaman L di bawah permukaan air tanah. Pertama-tama air ditimbang keluar dari lubang. Keadaan ini akan menyebabkan adanya aliran air tanah ke dalam lubang melalu keliling dan dasar lubang. Penambahan tinggi air didalam lubang auger dan waktunya dicatat. Koefisien rembesan dapat ditentukan dari data tersebut. 𝑘=

40 𝑟 ∆𝑦 𝐿 𝑦 (20 + 𝑟 ) (2 − 𝐿 ) 𝑦 ∆𝑡

Dimana: r = jari-jari lubang auger y = harga rata-rata dari jarak antara tinggi air dalam lubang auger dengan muka air tanah selama interval waktu ∆t (menit). Penentuan koefisien rembesan dari lubang auger biasanya tidak dapat memberikan hasil yang teliti, tetapi ia dapat memberikan harga pangkat dari k.

2.4.8

Persamaan Kontinuitas Dalam keadaan sebenarnya, air mengalir di dalam tanah tidak hanya dalam

satu arah dan juga tidak seragam untuk seluruh luasan yang tegak lurus dengan arah aliran. Untuk permasalahan-permasalahan seperti itu, perhitungan aliran air tanah pada umumnya dibuat dengan menggunakan grafik-grafik yang dinamakan jaringan aliran. Konsep jaringan aliran ini didasarkan pada persamaan Kontinuitas Laplace yang menjelaskan mengenai keadaan aliran tunak untuk suatu titik didalam

17

massa tanah. Persamaan kontinuitas untuk aliran dalam dua dimensi diatas dapat disederhanakan menjadi:

2.4.9

Gradien di Tempat Keluar dan Faktor Keamanan Terhadap Boiling Apabila rembesan dibawah bangunan air tidak dikontrol secara sempurna,

maka keadaan tersebut akan menghasilkan gradien hidrolik yang cukup besar ditempat keluar dekat konstruksi. Gradien yang tinggi di tempat keluar tersebut, berati juga bahwa gaya rembes adalah besar, akan menyebabkan menggelembung keatas atau menyebabkan tanah kehilangan kekuatan. keadaan ini akan mempengaruhi kestabilan bangunan air yang bersangkutan.

2.5. Bentuk Fisik Dan Karakteristik Tanah Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), dan lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan ukuran-ukuran partikelnya, bebarapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah (soil-separate-size limits). Berdasarkan sifat-sifat lekat dari butiran, tanah digolongkan menjadi tanah kohesif ( cohesive soil ) dan tanah tidak kohesif ( non cohesive soil ). 2.5.1. Tanah Kohesif Sering disebut tanah berbutir halus dengan gaya lekat antar butiran (kohesi) yang mengakibatkan sifat plastis berbeda yang bergantung pada kadar air dan kandungan mineral dalam tanah. Pada proses pengendapan yang tidak begitu dalam, variasi pembentukan susunan butir tanah kohesif dibedakan sebagai berikut : Struktur Rantai (honey combed) 

Tidak terjadi Kohesi pada saat partikel melayang kemudian mengendap

 Gambar1.2 Struktur Rantai

Biasa terjadi pada tanah lempung atau lanau

18

Struktur flokulent 

Terbentuk bila partikel-partikelyang melayang mengumpul, mengikat diri dan kemudian mengendap.



Biasa terjadi pada tanah organic (tanah humus).

Gambar 1.3 Struktur flokulent

2.5.2. Tanah tidak kohesif Sering disebut tanah berbutir kasar dengan sudut geser dalam sebagai parameter kekuatan geser utama dan tidak mempunyai gaya lekat antar butiran, seperti pasir dan kerikil. Berdasarkan organ-organ yang terkandung didalamnya, tanah digolongkan menjadi tanah anorganik dan tanah organik. a. Tanah anorganik Tanah jenis ini yang terdiri dari mineral tanpa kandungan bahan organik. Contoh : kerikil, pasir dan mineral lainnya. b. Tanah organik Tanah yang banyak mengandung unsur organik dari tumbuhan maupun hewan. Contoh : humus, gambut, batu bara, dll. Berdasarkan ukuran butirannya, tanah digolongkan menjadi lima golongan yaitu : batuan, kerikil, pasir, lanau dan lempung. a. Batuan (stone)

> 63 mm

b. Kerikil (gravel)

> 2 – 63 mm

c. Pasir (sand)

> 0,06 – 2 mm

d. Lanau (silt)

> 0,002 – 0,06 mm

e. Lempung (clay)

> 0,002 mm

19

2.6. Pendapat Umum Mengenai Tanah (General Judges of Soil) Klasifikasi tanah sebagai dasar bangunan dikelompokkan menjadi beberapa bagian yaitu : 2.6.1. Tanah tak kohesif Tanah ini sangan baik untuk landasan / dasar bangunan bila kepadatannya cukup besar. Tanah ini tidak mempunyai kekuatan tarik, maka gesekan antar butiran akan meningkat pada saat mengalami tekanan yang besar sehingga kekuatan gesernya besar. Pada kondisi tanah leps atau terlalu banyak mengandung pasir perlu dilakukan pemadatan untuk menghindari penurunan atau keruntuhan tanah (failure). 2.6.2. Tanah kohesif Kondisinya licin, halus, kaku, agak keras dank eras sekali sehingga kapasitas daya dukung tergantung pada besarnya kadar air. Terhadap air tanah kohesif harus betul-betul dilindungi, dengan membuat saluran pengeringan (drainase), karena dengan ruang pori yang besar mengakibatkan tanah ini mudah tenggelam dan rusak akibat beban diatasnya. Selain itu fraksi butir-butir halus juga mempengaruhi kualitas tanah kohesif, sehingga tanah ini dibedakan antara tanah kohesif kuat (sukar menyerap dan melepas air) dan tanah kohesif ringan (mudah berubah bila terkena air). a. Tanah organik Tanah humus (peat) dan tanah lumpur berlanau, tidak baik dipakai sebagai landasan dari suatu konstruksi bangunan, karena memiliki sifat kembang susut yang sangat besar. Sedangkan klasifikasi tanah sebagai bahan bangunan dikelompokkan menjadi : a. Tanah tidak kohesif Tanah ini sangat baik untuk material bangunan seperti untuk urugan jalan, urugan bangunan, dasar pondasi, karena dapat dipadatkan dengan mudah dan mempunyai kekuatan geser yang besar. b. Tanah kohesif

20

Tanah ini mempunyai sifat compresibilitas yang tergantung pada kadar airnya, baik untuk bahan bangunan pada daerah-daerah yang kering tetapi tidak baik pada

daerah-daerah

yang

banyak

mengandung

air,

sehingga

perlu

distabilisasi/dipadatkan sebelum digunakan. c. Tanah organik Tanah ini tidak baik sebagai bahan bangunan/urugan karena mempunyai sifat susut yang besar dan mudah retak-retak bila kering.

2.7. Stratifikasi Tanah (Stratification of The Ground) Stratifikasi atau susunan tanah merupakan gambaran/bentuk lapisan tanah sampai dengan kedalaman tertentu. Selain proses pembentukan tanah yang telah disebutkan sebelumnya, berbagai bentuk lapisan tanah juga disebabkan oleh gejala alam seperti aktivitas tektonik atau pergeseran benua, sehingga terjadilah patahan, rekahan maupun lipatan-lipatan pada lapisan tanah. 2.7.1. Rekahan (faults)

Gambar 1.4 2.7.2. Patahan

21

Gambar 1.5 2.7.3. Lipatan

Gambar 1.6

22

BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan 1) Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineralmineral padat yang tidak tersementasikan (terikat secara kimia) satu sama lain dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. 2) Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut dapat diremas-remas tanpa menimbulkan retakan. Indeks plastis suatu tanah bertambah menurut garis sesuai dengan bertambahnyapersentase dari fraksi berukuran lempung yang dikandung oleh tanah. 3) Sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur dianggap tidak memadai untuk

sebagian besar dari keperluan teknik. Pada saat sekarang ada dua sistem klasifikasi tanah yaitu sistem klasifikasi AASHTO dan Sistem klasifikasi Unified. 4) Koefisien rembesan tanah adalah tergantung pada beberapa faktor yaitu

kekentalan cairan, distribusi ukuran pori, distribusi ukuran butir, angka pori, kekasaran permukaan butiran tanah, dan drajat kejenuhan tanah. Koefisien rembesan merupakan fungsi dari beratvolume dan kekentalan air, yang berarti pula merupakan fungsi dari temperatur selama percobaan dilakukan.

23

DAFTAR PUSTAKA M. Das Braja,Endah Noor,B. Mochtar.1995.Mekanika tanah (Prinsp-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid I.Jakarta:Penerbit Erlangga http://fyyfaacivil.blogspot.com/p/materi-mekanika-tanah-1.html?m=1 http://dokumen.tips/document/mekanika-tanah-bab-i.html

24