Download to read offline
KULIAH MEKANIKA TANAH PERTEMUANA 1 DAN 2
- 1. MEKANIKA TANAH I Kuliah1, 2 SIFAT ALAMIAH TANAH DAN HUBUNGAN UNSUR-UNSUR DALAM TANAH
- 2. Pendahuluan • Dalam pengertianteknik 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 (berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. • Dalam ilmu mekanika tanah yang disebut “tanah” ialah semua endapan alam yang berhubungan dengan teknik sipil, kecuali batuan tetap. Batuan tetap menjadi ilmu tersendiri yaitu mekanika batuan (rock mechanics). Endapan alam tersebut mencakup semua bahan, dari tanah lempung (clay) sampai berangkal (boulder).
- 3. • Tanah bergunasebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Jadi seorang ahli teknik sipil harus juga mempelajari sifat- sifat dasar dari tanah, seperti asal usulnya, penyebaran ukuran butiran, kemampuan mengalirkan air, sifat pemampatan bila dibebani (compressibility), kekuatan geser, kapasitas daya dukung terhadap beban dan lain-lain. • Jadi Mekanika Tanah (Soil Mechanics) adalah cabang dari ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat fisik dari tanah dan kelakuan massa tanah tersebut bila menerima bermacam-macam gaya. Sedangkan ilmu Rekayasa Tanah (Soil Engineering) merupakan aplikasi dari prinsip-prinsip mekanika tanah dalam problema-problema praktisnya.
- 4. • Pada tahun1948 Karl Von Terzaghi seorang sarjana teknik sipil Jerman/Austria berpendapat bahwa : Mekanika tanah adalah pengetahuan yang menerapkan kaidah mekanika dan hidrolika untuk memecahkan persoalan-persoalan 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. Beliau lahir di Praha pada tanggal 2 Oktober 1883 dan meninggal dunia pada tanggal 25 Oktober 1963 di Winchester, Massachusets USA.
- 5. Proses terbentuknya tanah •Berasal dari batuan • Berdasarkan asal-usulnya, batuan dapat dibagi menjadi 3 (tiga) tipe dasar, yaitu : – Batuan beku (Igneous rocks). – Batuan sedimen (Sedimentary rock). – Batuan metamorf (Metamorphic rocks). • Pada Gambar 1.1 ditunjukkan diagram dari siklus kejadian beberapa jenis batuan tersebut berikut proses kejadiannya. Diagram tersebut disebut siklus batuan, juga diberikan beberapa keterangan singkat untuk tiap-tiap elemen dari siklus batuan tersebut.
- 6.
- 7. Tanah: • Himpunan mineral,bahan organik, dan endapan-endapan yg relatif lepas (loose) yg terletak di atas batuan dasar (bedrock) • Proses pelapukan batuan atau proses geologi lainnya yg tjd di permukaan bumi emmbentuk tanah • Pembentukan tanah : - proses fisik - proses kimia
- 8. Proses fisik tjdkrn pengaruh: • Erosi akibat tiupan angin • Pengikisan oleh butir air dan gletsyer • Perpecahan batuan akibat pembekuan dan pencairan es dalam batuan • Letusan gunung berapi
- 9. Sifat-sifat • Komposisi mineralsama dengan batuan asal • Partikel berbentuk utuh (bulky) • Bentuk : bersudut, agak bersudut dan bulat • Ukuran : berangkal (boulder) sampai serbuk halus • Partikel berhubungan tanpa ikatan atau kohesi • Deskripsi : Butiran tunggal (single grain), tanah berbutir (granural soil) • Kekuatan : Gesekan antar partikel (internal friction )
- 10. • Ukuran partikeltanah bervariasi dari 100 mm << hingga <<0,001 mm • Batas-batas interval ukuran dikeluarkan oleh: Unified Soil Clasification System, ASTM, MIT & International Nomenclature
- 11. Ilmu Mekanika Tanah: •ilmu yang akan mendasari analisis dan desain perencanaan suatu pondasi. • Mekanika tanah adalah ilmu yang mempelajari perilaku tanah dan sifatnya yang diakibatkan oleh tegangan dan regangan yang disebabkan oleh gaya-gaya yang bekerja.
- 12. • Sedangkan TeknikPondasi merupakan aplikasi prinsip-prinsip Mekanika Tanah dan Geologi., yang digunakan dalam perencanaan dan pembangunan pondasi seperti gedung, jembatan, jalan, bendung dan Iain-lain. • Oleh karena itu perkiraan dan pendugaan terhadap kemungkinan adanya penyimpangan di lapangan dari kondisi ideal pada mekanika tanah sangat penting dalam perencanaan pondasi yang benar.
- 13. Gambar 1.2. Strukturbutiran tunggal
- 14. Proses kimiawi • Pelapukanakibat asam atau alkali, karbon dioksida dan lain-lain bahan kimia yang terdapat dalam air yang menyebabkan pelapukan batuan.
- 15. Sifat-sifat • Komposisi mineraltidak sama dengan batuan asal • Partikel berbentuk kelompok Kristal. • Bentuk : Lempengan dengan permukaan relative luas disbanding dengan tebalnya. • Ukuran : Koloid ( <0,002 mm) • Partikel : Saling melekat • Deskripsi : Mineral Lempung (clay mineral), tanah kohesif (cohesive soil) • Kekuatan : Lekatan (kohesi) antar partikelnya • Tambah air mengembang
- 16. Gambar 1.3. Strukturlempung : (a) terdispersi, (b) terflokulasi, (c) bookhouse (d) turbostratic, (e) lempung asli
- 17. – Terdispersi :Susunan berorientasi sisi ke sisi – Treflokulasi : Susunan berorientasi ujung ke ujung – Turbostratic : Himpunan dengan orientasi sisi ke sisi – Bookhouse : Susunan dengan orientasi ujung ke ujung – Lempung asli : Bercampur dengan partikel tanah yang lebih besar (lanau)
- 20. Pengelompokan jenis tanahdalam praktek berdasarkan campuran butir: (1) Tanah berbutir kasar adaiah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya berupa pasir dan kerikil. (2) Tanah berbutir halus adaiah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya bertipe lempung dan lanau. (3) Tanah organik adaiah tanah yang cukup banyak mengandung bahan-bahan organik.
- 21. Pengelompokan tanah berdasarkansifat lekatannya: (1) Tanah Kohesif: adaiah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara butir-butirnya. (tanah lempungan = mengandung lempung cukup banyak). (2). Tanah Non Kohesif : adaiah tanah yang tidak mempunyai atau sedikit sekali lekatan antara butir-butirny a. (hampir tidak mengandung lempung misal pasir). (3). Tanah Organik : adaiah tanah yang sifatnya sangat dipengaruhi oleh bahan-bahan organik. (sifat tidak baik).
- 22. Berat Vol Tanahdan Hubungan2nya • Segumpal tanah dpt tdr dr 2 atau 3 bagian • Tanah kering (2 bagian) butir2 tanah dan pori2 udara • Tanah yg jenuh (2 bag): bag. padat/butiran & air pori • Tanah yg tdk jenuh (3 bag): bag padat (butiran), pori2 udara & air pori
- 23. • W =Ws +Ww • V = Vs + Vw + Va • Vv = Vw + Va
- 24. • Berat udara(Wa) = 0 • Hubungan2 volume yg sering digunakan dlm mekanika tanah : kadar air (w), angka pori (e), porositas (n), & derajat kejenuhan (S) • Kadar air (w) = (Ww / Ws) . 100%
- 25. W = Ww+Ws +Wa (dgn Wa = 0), bila Vol udara (Va )= 0, mk tanah menjadi jenuh • Berat vol kering (γd) :
- 26. Tabel 1.1: Beratjenis tanah Macam tanah Berat jenis (Gs) Kerikil 2,65 - 2,68 Pasir 2,65 - 2,68 Lanau anorganik 2,62 - 2,68 Lempung organik 2,58 - 2,65 Lempung anorganik 2,68 - 2,75 Humus 1,37 Gambut 1,25 - 1,80
- 27. Tabel 1.2: Derajatkejenuhan & Kondisi Tanah Keadaan Tanah Derajat kejenuhan (S) Tanah kering 0 Tanah agak lembab > 0 - 0,25 Tanah lembab 0,26 - 0,50 Tanah sangat lembab 0,51 - 0,75 Tanah basah 0,76 - 0,99 Tanah jenuh air 1
- 28. • Berat volbasah / lembab: γb= Gs.γw . (1+w) 1 +e Berat vol jenuh air (S=100%) γ sat = γw . (Gs + e) 1+e
- 29. Bila tanah terendamair, berat vol apung / berat vol efektif dinyatakan sbg γ' dengan : γ' = (Gs - 1) . γw = γ sat - γw 1 + e γw = 1t/m3 atau 9,81 kN/m3 Kerapatan relatif (Dr): γd (max) = Gs. γw atau e(min) = Gs. γw - 1 1+e(min) γd(max) e(max) = Gs. γw - 1 γd(min)
- 30. • Kerapatan relatif(%); Dr = γd(max) . γd - γd(min) γd γd(max) - γd(min) • Kepadatan relatif (Rc): Rc = γd / γd(max) = Ro = 80 + 0,2 . Dr 1 - Dr . (1-Ro)
- 31. Contoh Soal Suatu kaplingtanah seluas 100 m2 hendak diurug dengan tanah setebal 0,50 m padat. Persyaratan kepadatan adalah apabila telah dipadatkan mempunyai kadar pori = 25 %. Berapa truk tanah yang diperlukan untuk mengurug tanah kapling tersebut ? Kapasitas truk = 3 m3 dan angka pori tanah di truk = 1,2
- 32. • Keadaan padat: V = 0,50 x 100 = 50 m3 Vv = 0,25 V = 0,25 x 50 = 12,5 m3 Vs = V - Vv = 50 - 12,5 = 37,5 m3 • Keadaan tidak padat (di atas truk) : Vv = 1,2 Vs = 1,20 x 37,50 = 45 m3 V = Vs + Vv = 37,5 + 45 = 82,50 m3 Jumlah truk yang diperlukan = buah 28 dibulatkan 27,5 3 82,50
- 33. HOMEWORK 1) Pd kondisidi lap, tanah mempunyai vol 10 cm3 & berat basah 17,A gram. Berat tanah kering oven adl 16 gram. Jika berat jenis tanah Gs=2,71. Hitung: kadar air (w), berat vol basah (γb), berat vol kering (γd), angka pori (e), porositas (n), dan derajat kejenuhan (S). Catt: berat vol air 1 gr/cm3
- 34. 2) Data drpengujian di lab pd benda uji jenuh menghasilkan angka pori e = 0,4A dan berat jenis Gs = 2,65. Untuk keadaan ini, tentukan berat vol basah (γb) dan kadar airnya ! 3) Dari lokasi pengambilan bahan timbunan, diperoleh data bahwa angka pori tanah tsb e=1,2A. Jika jumlah material yg dibutuhkan utk timbunan 15000 m3 dgn angka pori e =0,8. Berapakah juml material yg harus disediakan pd lokasi pengambilan ?
- 35. 4) Proyek bendunganmemerlukan tanah padat 200000 m3 dgn angka pori e=0,60. Dari peta terlihat 2 lokasi yg memungkinkan utk pengambilan tanah ini. Dari survei di kedua lokasi diperoleh data sbb: Pilihlah tempat pengambilan yg lebih ekonomis Catatan : A 1 digit terakhir NIM Lokasi pengambilan Angka pori (e) Upah angkutan per m3 I 0,90 Rp. 3A00 II 1,65 Rp. 2A00