DINAMIKA MESIN DAN TANAH
MEKANIKA TANAH
Joko Prasetyo, M.Si
MEKANIKA TANAH
A. Komposisi tanah Tanah terdiri dari : •
Butiran tanah yang padat (solid)
•
Air (water)
•
Udara (air)
MENGHITUNG VOLUME TANAH BILA VOLUME TANAH = V
V = Vs + Vw + Va
Vs = Volume Solid Vw = Volume air Va = Volume udara
Vv = Vw + Va
Vv = Volume Pori
KOMPOSISI TANAH
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
Air Total weight (= W)
Ww Total volume W (= V) Ws
Kondisi tanah di alam
Water
VA Vw
VV V
solid
Vs
Tiga fase elemen tanah
Gambar Sketsa butiran tanah (solid) dan rongga (pori) dalam tanah
MEKANIKA TANAH
B. PARAMETER FISIK TANAH 1. Hubungan volume yang umum dipakai • Angka pori ( void ratio) =
• Porositas ( porosity) =
n
• Derajat kejenuhan (degree of saturation) = • Hubungan e dan
e
SR
Vv e Vs Vv n 100 % V SR
Vw 100 % Vv
n
n e 1 n
e n 1 e
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
2. Hubungan berat dan volume a. Kadar air (water content) = wc b. Densitas/Berat Volume (unit weight) =
Ww wc 100 % Ws
W V
W W s 1 w W Ws Ww W s W s 1 w c V V V V Bila :
Maka :
Ws d V
d = DRY UNIT WEIGHT
d 1 wc d 1 wc
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
Kombinasi dari tiga fase tanah
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
air
W
Vv= e
Ww= w.Gs.w
water
Vw= w.Gs
Ws = Gs.w
solid
Vs= 1
V=1+e
Tiga fase tanah yang terpisah dari elemen tanah , dimana volume solid/ butiran tanah = 1
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
water
Vv = Vw = e
solid
Vs = 1
V=1+e
Ww = e.w
Volume
Ws = Gs.w
Weight
Elemen tanah jenuh dengan volume solid/butiran tanah = 1
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
3. Hubungan
, e, wc, Gs
a. SPESIFIC GRAVITY = GS
s Gs w w
Ww W V w w ........(1) Vw w
s
Ws Vs
Untuk Vs = 1 s = Ws
,
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
Jadi : Gs
Ws Ws Gs W w
wc
Ww Ww wc Ws wc Gs W Ws
Bila :
W Ww wcGs w w wcGs ....................(2) V 1 dan 2
Vw = wcGs
BILA : Vs = 1 e = VV V = Vs + Vv V = 1+e
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
b. DENSITAS/BERAT VOLUME =
c. BERAT V KERING = d
W W w W s V V w cG s w G s 1 e G s w w c 1 1 e
w
W s G s w d V 1 e
d. DERAJAT KEJENUHAN = SR
Vw wc Gs SR S R e wc Gs Vv e
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
e. BERAT VOLUME TANAH JENUH = SAT
W wcGs w Gs w Gs w wc 1 V 1 e 1 e d wc 1
SAT SAT
ATAU juga dapat ditulis sebagai berikut :
SR = 1 e = Wc Gs
SAT
e. w G s w e G s w 1 e 1 e
KOMPOSISI TANAH
Contoh soal •
Suatu contoh tanah diberikan e = 0.75, w = 22%, Gs=2.66. Hitunglah porositas, berat volume basah, berat volume kering dan derajat kejenuhan.
W Ws Ww sVs wWs V V Vs Vv
( s / w ) wVs w sVs Vs Vv
Gs w wGs w (1 w)Gs w 18.19kN / m 3 1 e 1 e
d
Ws V G s s s w 14.91kN / m 3 V Vs Vv 1 e Sr
Vv V Vv Vv e s n 0.43 V Vs Vv 1 Vv 1 e Vs
Vw (Ww / w ) wWs / w Vv eVs eVs w sVs / w wGs 0.78 eVs e
MEKANIKA TANAH
4. Kerapatan relative a. Kerapatan relative ( DR) digunakan untuk menentukan kerapatan tanah berbutir kasar di lapangan.
D
R
e max e 100 % e max e min
i---------------i---------------------------------i e max e e min e = Angka pori tanah di lapangan e max = Angka pori tanah kondisi paling lepas e min = Angka pori tanah kondisi paling padat
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
b. Hubungan antara DR dengan kondisi tanah di lapangan
D R (%) 0 - 15
Keadaan Tanah Di Lapangan Sangat Lepas ( Very Loose)
15 - 50
Lepas ( Loose)
50 - 70
Tengah ( Medium)
70 - 85
Padat (dense)
85 - 100
Sangat padat ( very dense)
KOMPOSISI TANAH
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
5. Konsistensi tanah
a. Sifat kohesive tanah dibagi dalam 4 keadaan pokok : - Padat (solid) - Semi padat (semi solid) - Plastis (plastic) - Cair (liquid) Keadaan-keadaan tersebut terjadi karena adanya perubahan kadar air ( wc) PADAT
SEMI PADAT
PLASTIS
CAIR
wc BATAS SUSUT (SL)
BATAS PLASTIS (PL)
BATAS CAIR (LL)
Alat uji batas cair (a) Metode Casagrande, (b) Cone Penetrometer
MEKANIKA TANAH
KOMPOSISI TANAH
POKOK BAHASAN b. BATAS CAIR ( LIQUID LIMIT = LL) LL = kadar air tanah dimana apabila dibuat goresan pada tanah tersebut dengan spatula standard akan menutup pada 25 kali pukulan.
A. Komposisi Tanah B. Parameter Fisik Tanah 1. Hubungan Volume 2. Hubungan Berat Dan Volume 3. Hubungan , E, Wc, Gs 4. Kerapatan Relatif 5. Konsistensi Tanah 6. Aktivitas (A)
Apparatus and grooving tool
Groove cut in sample prior to the test
Groove closed over 12.5 mm – soil at wL if this requires 25 “blows”
C. Struktur Tanah
Skema uji batas cair metode Casagrande (a) susunan alat uji batas cair, (b) grooving tool, (c) pasta tanah sebelum pengujan, (d) pasta tanah sesudah pengujian
MEKANIKA TANAH
c. BATAS PLASTIS ( PLASTIC LIMIT = PL) PL = Kadar air tanah dimana apabila tanah tersebut digulung sampai dengan diameter 3.2 mm mulai terjadi retak-retak.
KOMPOSISI TANAH
Atterberg Limits (ASTM/American Standard Testing and Material D 4318) LIQUID LIMIT
PLASTIC LIMIT
TEST
TEST
NO. OF
NO.
BLOWS
1
6
61.13
2
15
3
27
4
39
TEST
WATER
NO.
CONTENT
%
5
23.75
53.73
%
6
24.85
47.24
%
43.53
%
65
% %
60
% MEAN VALUE
24.30
%
LQUID LIMIT
wL :
48.06
%
PLASTC LIMIT
wP :
24.30
%
PLASTICITY INDEX
IP :
23.76
%
Water Content (%)
WATER CONTENT
TEST
Flow Graph
55
50
45
NOTE:
40 1
10
25
Number of Blows
Liquid Limit
100
MEKANIKA TANAH
d. INDEKS PLASTIS (PLASTICITY INDEX = IP)
PI = IP = LL - PL e. INDEKS KECAIRAN (LIQUIDITY INDEX= LI)
LI
wC PL IP
0 < LI < 1 Tanah berada dalam daerah plastis LI > 1 0
Tanah dalam keadaan cair/hampir cair PL
SL SOLID
LI
LL CAIR
PLASTIS
SEMI SOLID
0
1
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
6. Aktivitas (A)
IP
A=
% BUTIRAN YANG LEBIH KECIL 2 NAMA MINERAL LEMPUNG
AKTIVITAS (A)
MONTMORILLONITE ( BENTONITE)
1–7
ILLITE
0.5 – 1
KAOLINITE
0.5
HALLOYSTE
0.5
ATTAPULGITE
0.5 – 1.2
ALLPHANE
0.5 – 1.2
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
Grafik Plastisitas Casagrande
KOMPOSISI TANAH
MEKANIKA TANAH
Grafik Plastisitas British Standard
KOMPOSISI TANAH
Analisa Saringan
Gravel
Sand
Silt
Clay
100 90 80
% Passing
70 60 50 40 30 20 10 0 10
1
0,1
0,01
Diameter ( mm )
%Tertahan
Wi tertahan Wt
*100%
Wi lolos Wt Wi tertahan % Lolos
Wi lolos Wt
*100%
Kurva Gradasi
0,001
Hidrometer
L DK t Diameter Tanah Berbutir Halus
Grained Size Distribution for Several Soil
Koefisien Keseragaman dan Kelengkungan
• • • • •
Cu : koefisien keseragaman Cc : koefisien kelengkungan D10 : diameter pada 10 % lolos D60 : diameter pada 60% lolos D30 : diameter pada 30% lolos
Contoh perhitungan: • Hasil Analisa Saringan adalah sbb: No. Ayakan
Masa tanah (gram)
4
0
10
21.6
20
49.5
40
102.6
60
89.1
100
95.6
200
60.4
Lengser
31.2
• Tentukan prosentase lolos tiap ayakan dan gambar kurva gradasinya • Tentukan D10,D30 dan D60 • Tentukan koefisien keseragaman Cu dan koefisien gradasi Cc • Apakah tanah bergrdasi baik. Beri alasan
MEKANIKA TANAH
C. STRUKTUR TANAH
1. STRUKTUR TANAH : - Susunan geometrik partikel tanah - Gaya antar partikel 2. TANAH BERBUTIR KASAR ( GRANULAR SOIL) Gaya antar partikel sangat kecil diabaikan , jadi : struktur tanah = susunan geometrik partikel 3. TANAH BERBUTIR HALUS YANG KOHESIVE (COHESIVE SOIL; MIS. LEMPUNG) Gaya antar partikel sangat dominan Jadi : struktur tanah kohesive = susunan geometrik partikel tanah + gaya antar partikel
KOMPOSISI TANAH
POKOK BAHASAN
A. Komposisi Tanah B. Parameter Fisik Tanah 1. Hubungan Volume 2. Hubungan Berat Dan Volume 3. Hubungan , E, Wc, Gs 4. Kerapatan Relatif 5. Konsistensi Tanah 6. Aktivitas (A)
C. Struktur Tanah
Tugas 1 1. Suatu tanah mempunyai berat volume 126.8 lb/ft3 dengan Gs=2.67 dan w=12.6%. Tentukan; • Berat volume kering • Angka pori • Porositas • Berat air yang dibutuhkan untuk membuat tanah jenuh (Sr=100%)
2.
• • • •
Suatu tanah jenuh berat volume keringnya 15.29kN/m3 dan kadar airnya 21%. Tentukan: Berat volume kondisi jenuh Angka pori Spesifik grafity Berat volume kondisi jenuh bila Sr=50%
