II. KLASIFIKASI TANAH

II. KLASIFIKASI TANAH SIFAT INDEKS & KLASIFIKASI TANAH 1. Pendahuluan Tanah terdiri atas butiran dengan berbagai ukuran. Perbandingan dari masingmasing ukuran tidak teratur. Sifat kimia butiran juga beraneka ragam, sehingga jenis tanah beraneka. Oleh karena itu perlu pengklasifikasian guna penyeragaman jenis-jenis tanah dan membatasi jumlah. Tanah yang mirip diberi namal/symbol yang sama dengan berbagai kriteria. Sistem pengklasifikasian : AASHTO, ASTM. British Standard, MIT Standard. Umumnya memakai Unified System. Gradasi butir → tanah butir kasar Indeks (pengenal) Batas-batas konsistensi → tanah butir halu 2. Gradasi Butir (Distribusi Ukuran Butir) Saringan (untuk butir kasar) Sedimentasi (untuk butir halus) a. Saringan Standard Setiap saringan diberi nomor & ukuran (nomor besar, lubang kecil) → nomor saringan = jumlah lubang pada 1 “(1 inch) saringan yang biasa digunakan untuk analisis gradasi butir tanah : •

saringan kasar dengan ukuran: 3 “, 2”, 1,5”, 3/4” & 3/8”

•

saringan halus dengan nomor : no 4 (4,75 mm); no 10 (2,00 mm); no 20 (0,85 mm); no 40 (0,43 mm); no 60 (0,25 mm); no 140 (0,106 mm); no 200 (0,075 mm).

b. Batas — batas ukuran butir tanah Standard ASTM : American Society of Testing & Materials Pada standard ASTM, ukuran butir jenis tanah dibatasi dengan no. saringan Kerikil

: lolos saringan 3” → tertahan saringan no. 4 (4,75 mm)

Pasir

: lolos saringan no 40

Lanau

: 0.075 - 0.005 mm

Lempung < 0.005 mm

Universitas Gadjah Mada

c. Analisis saringan Untuk tanah berbutir kasar Digunakan 1 susun saringan standard −

Datanya untuk menggambarkan mengga kurva gradasi

−

Sampel butiran-butiran butiran kering, ditaruh diatas

−

Digetarkan, maka butiran-butiran butiran akan lolos sesuai dengan ukurannya

−

Data presentasi masing-masing masing bagian terhadap berat total

d. Contoh analisis saringan saringa −

diperiksa sampel tanah kering seberat 2000 gram

Keterangan: (1) saringan standard (unified standard) (2) ukuran lubang


(3) berat tertahan Grafik hubungan (2) & (6) (Diagram gradasi butiran)

e. Analisis Sedimentasi Bagian yang berbutir halus (lolos (lo saringan no. 200 → 0,075 mm) Berdasarkan Hukum Stokes Butiran tanah di dalam air akan mengendap dengan kecepatan konstan

V = kecepatan (cm/dt) (cm D = diameter equivalen butiran (mm) → karena biasanya ya butiran tanah tidak berbentuk bola G = berat jenis tanah = berat jenis air n = kekentalan air (poise . gr/cm/dt) gr/cm → tergantung t g = percepatan gravitasi Untuk suatu pemeriksaan………..G, pemeriksaan g,

, n → karena kecepatan

konstan maka hubungan antara φ,, lintasan & waktu dapat disederhanakan menjadi C → bilangan konstan

f.

Cara ara pipet & cara hidrometer Hidrometer : silinder gelas 1 literan a gram tanah = 1000 cm3


Berat jenis larutan : Larutan air dengan tanah inii digodok sehingga merata, kemudian silinder didirikan di atas meja pada saat ini in dianggap sebagai saat t = 0 Pada saat t = t1 →

= berat jenis kedalaman L1 oleh butiran butiran-butiran

dengan ukuran ≤ D1 dimana

Apabila berat jenis air (

) dan temyata berat jenis larutan ( ) maka butiran

tanah dengan G, yang ada dalam 1000 cm3 larutan, sebanyak/sebesar /sebesar W1

Grafik Gradasi butir (= grafik distribusi ukuran butir tanah) Absis → ukuran butir D (mm) dengan skala logaritma Ordinat → % lebih kecil, dengan skala biasa

Jika diketahui etahui kurva gradasi tanah : Jika suatu titik dari ri suatu kurva tanah, mempunyai absis D mm & Ordi Ordinat p maka berarti bahwa tanah ini in p% dari butir-butirnya berukuran < D mm Garis kurva makin kekiri

→ butimya makin besar

Garis kurva makin ke kanan

→ butirnya makin halus

Garis kurva makin tegak

→ variasi butir makin sedikit (uniform)

Garis kurva makin miring

→ variasi butir makin besar (heterogen)


Perpotongan : ukuran butir → 0,005 mm; 0,075 mm (no. 200) ; 4,75 (no. 4) & 75 mm (saringan no. 3) Jika 40 % butir-butirnya mempunyai ukuran < 2,4 m D40 = 2,4 mm

60 % dari seluruh butimya < 3,7 mm

D60 = 3,7 mm

garis vertikal lewat absis 3,7 mm, akan memotong titik pada suatu kurva yang ordinatnya 60 %

D10 → “φ efektif”, sebagai contoh tanah A pada suatu grafik mempunyai φ efektif 0,45 mm. Koefisien Uniformitas (Cu) yaitu koefisien lengkung Menunjukkan kemiringan dari garis & makin besar jika tanahnya makin tidak uniform Koefisien kurva (Cc) yaitu koefisien lengkung Bentuk dari kurva gradasi Koefisien Uniformitas bersama-sama dengan koefisien kurva Dikatakan bergradasi baik (wellgraded) bila kurva teratur & garisnya cukup miring Dikatakan bergradasi jelek (poorly graded) bila kurva tidak teratur & ada bagian kurva yang terlalu tegak. Untuk kerikil

→ gradasi baik → Cu >4 Cv min = 1 (tegak) 1 < C0 < 3 → gradasi jelek → jika salah satu atau keduanya tidak terpenuhi

Tanah pasir

→ gradasi baik → Cu > 6 1 < Cc < 3

Tanah butir kasar (kerikil atau pasir) disebut bersih jika mengandung butir-butir halus 0 — 5 % dan dikatakan sebagai tanah campuran jika mengandung butir halus > 12%. Perlu diketahui:

KONSISTENSI DAN PLASTISITAS TANAH KOHESIF Plastisitas → kemampuan tanah dalam menyesuaikan perubahan bentuk pada volume yang konstan tanpa retak-retak atau remuk


disebabkan adanya mineral lempung dalam tanah Kondisi basah dengan tingkat kadar air tertinggi, sifat konsistensinya berubah berubah-ubah 4 kondisi konsistensi tanah : cair, plastis, semi solid, dan solid. Cair → tanah dapat mengalir pada bidangnya oleh gerakannya sendiri (miring) Plastis → jika dapat diubah diubah-ubah bentuknya tanpa mengalami retak-retak retak Semi solid → jika dapat diubah-ubah diubah bentuknya → mengalami retak-retak retak Solid → tanah getas & keras, tidak dapat dibentuk Kadar air transisi dari masing--masing konsistensi Batas-batas batas konsistensi = Atterberg limit 1. Batas Cair (Liquid Limit) = WL = LL kadar air pada transisi cair → plastis 2. Batas Plastis (Plastic Limit) = WP = PL = UP = kadar air pada transisi plastis → semisolid kadar air pada transisi semisolid → 3. Batas Susut (Shrinkage Limit) = WS = US = kadar solid Panjang ang daerah kadar air tanah pada kondisi plastis disebut “index plastis” = IP = Plasticity Index Selisih antara batas cair & plastis →

IP = WL - WP LL – PL

Apabila tanah kohesif basah dengan kadar air yang cukup tinggi dikeringkan secara berangsur-angsur → konsistensinya berubah, volume berubah (kohesif = sifat kembang susut)


a. Penentuan batas cair tanah → Liquid Limit (LL) Batas cair : kadar air transisi antara cair & plastis Di Laboratorium → alat Casagrande Tanah tepat pada kondisi batas cair akan bertaut pada 25 ketukan

Handle diputar, mangkok naik 1 cm akan jatuh berulang-ulang berulang ulang pada landasan karet, Sampel tanah dicampur dengan air sampai homogen → dimasukkan dalam mangkok → tanah dipisahkan 2 bagian yang dibatasi alur dengan colet (alur berbentuk U jarak 2 mm). Jika cair sekali maka alur akan menutup, jika kurang cair maka alur tidak menutup (harus (ha dipukul-pukul). Makin kurang cair maka makin banyak pukulan-pukulan pukulan pukulan yang diperlukan. Tanah persis pada batas cair jika diperlukan 25 pukulan. Contoh soal: Pada penentuan batas cair suatu sampel tanah kohesif didapat data sebagai berikut: Jumlahketukan

38

28

22

17

Kadar air (%)

39.5

43.4

48.2

52

Setiap pasang data diplotkan pada grafik, kemudian ditarik garis lurus lurus penghubung terbaik. Garis inii memotong garis tegak lewat 25 ketukan, pada kadar air 46%. Maka batas cair tanah inii WL = 46 %.


b. Penentuan Batas Plastis (Plastis Limit) Batas Plastis adalah batas antara plastis - semi solid. Pada kondisi plastis bila tanah dapat digiling menjadi silinder kecil φ 3 mm tanpa retak-retak. retak. Bila timbul retak-retak → semi solid Disepakati bahwa tanah tepat pada kondisi “batas “batas plastis” jika digiling pada φ 3 mm mulai timbul retak-retak.

c. Penentuan Batas Susut (Shrinkage Limit) Kadar air minimum jika tanah dikeringkan tidak mengalami susut lagi. Sampel tanah + air cukup → dimasukkan dalam cawan Cawan + tanah → oven 100 - 105 °C Volume menyusut → ditimbang beratnya Wo, volume Vo (volume tanah kering)


Berat volume tanah kering

Angka pori tanah kering dicari dari

Sehingga didapat

Dicari kadar air yang menjadikan tanah kering dengan

volume V0 tadi menjadi kenyang air; dari persamaan : G.w=e.S S=1

Persamaan (a)

→ Batas susut yang dicari

Batas-batas Konsistensi dan Sifat Tanah Setelah diketahui batas cair WL dan batas plastis WP dapat dihitung IP tanah : IP = WL – WP IP = LL - PL Tiap tanah mempunyai WL, WS, WP yang berbeda-beda yang dipengaruhi sifat-sifat tanah. Klasifikasi tanah: Plastisitas rendah, jika WL < 50 % Plastisitas tinggi, jika WL > 50 % “Diagram Casagrande”

absis : batas cair (WL) Ordinat: IP

C = Clay →

CH : Clay High Plasticity

→ WL > 50 %

CL : Clay Low Plasticity

→ WL < 50 %

gram A = gr dengan Pers. IP = 0,73 (WL – 20) M

= Mo = Silt = lanau

O

= Tanah Organis = “ Organic Soil”

CL

= ML = Lempung/lanau dengan plastisitas rendah

Sehingga misal tanah mempunyai nilai dengan gr A maka harus disebut keduanya → contoh : CH - MH, CL - ML, ML - MH, CL - CH

Catatan : Di atas gr. A : IP > 0,73 (WL - 20)


Diagram Casagrande

LL = WL = 70 %

IP = 40 % → CH

PL = WP = 30%

IP = LL - PL

GarisB :WL = 50% Tanah di atas garis A

→ lempung (c)

Tanah di bawah garis A → tanah organic Lempung Di kanan garis WL 50 % High Plasticity (H) Di kiri garis WL 50 % Low Plasticity (L) Kanan Atas →

CH : HP Clay → IP > 0,73 (WL - 20) Dan WL > 50%

Kiri Atas →

CL = LP clay → IP > 0,73 (WL - 20) Dan WL < 50%

Kanan Bawah OH →

HP organic clay → IP < 0,73 (WL – 20) Dan WL > 50%

Kanan Bawah MH →

HP Silt → IP < 0,73 (WL - 20) Dan WL < 50%


KLASIFIKASI TANAH SISTEM UNIFIED 1. Tiap tanah bersimbol 2 huruf Huruf I (jenis)

=

Huruf II

=

(sifat tanah)

G

-

Gravel

: kerikil

S

-

Sand

: pasir

M

-

Mo

: lanau (silt – lumpur)

C

-

Clay

: lempung

O

-

Organic Soil

: tanah organik

W

-

weligraded

P

-

Poorlygraded

M

-

Mengandung lanau (silty)

C

-

Mengandung lempung (clayer)

L

-

Low Plasticity

H

-

High Plasticity

Berbagai sifat pengenal yang harus diketahui→ gradasi butir → tanah butir kasar →butir- butir konsistensi →tanah butir halus

Contoh: Tanah A digradasi, butir halus << 50 % - butir kasar pasir : 38 % → G (gravel) kerikil : 62 % D10 = 0,5mm

!"#

D60 = 16 mm D30 = 3 mm

GW = kerikil bergradasi baik $

%

&#

Tanah B → Pasir: S (sand) %'( )

D10 = 0,21 mm

%* + , # -

D60 = 0,34 mm D30 = 0,3 mm

SP = pasir bergradasi jelek $

%' %)

%'(

% , !

#-

Tanah C Butir halus = 37% → > 12 % Butir kasar = 63 % → > 50 %


Pasir = 63% - 37% = 26% G Kerikil =100% - 63% = 37% Tanah fraksi halus > 12 % → perlu diselidiki batas-batas konsistensinya WL, IP

jika WL & IP

di atas gr a → GC di bawah gr a →GM sama dengan gr a → GC – GM


BEBERAPA SIFAT MEKANIK /FISIK TANAH PERMEABILITAS : −

Sifat suatu bahan berpori, sehingga air dapat merembes (perkolasi)

−

Sifat ini ditentukan oleh besarnya pori Pasir : bersifat permeable (pervious) Lempung : bersifat impermeable (impervious) = rapat air Lanau : bersifat antara permeable & impermeable

−

Ukuran : konsistensi permeabilitas = k → menentukan tingkat permeabilitas satuan = cm/dt

−

Aliran dalam pori - pori tanah selalu aliran laminar Hukum Darcy

V=k.i

V = Velocity = kecepatan = cm/dt k = koefisien permeabilitas = cm/dt i

= gradien hydraulic = selisih tinggi tekanan dibagi lintasan

.

k = kecepatan aliran jika i = 1 Q = A. V

/ 0

Hukum Continueitas → Q = A1 . V1 = A2 . V2

Q = debit/air yang mengalir dalam satuan waktu (cm3/dt) A = luas tampang tanah yang dilewati air Nilai k;

- kerikil

: k > 10 cm/dt

- pasir

: k = 10 – 10-2 cm/dt

- lanau

: k = 10-2 – 10-5 cm/dt

- lempung

: k < 10-5 cm/dt


TEKANAN TOTAL, TEKANAN EFEKTIF & TEKANAN PORI PO

1. Tekanan tanah: ada 3 pengertian yaitu : a. Tekanan Normal Total (Tekanan Normal) → σ Jumlah gaya tiap satuan yang bekerja pada suatu bidang tanah b. Tekanan air pori (U) →Tekanan hidrostatis air yang ada pada pori-pori pori pori tanah, yang mempunyai arah ⊥ dan ke segala arah.

c. Tekanan Normal efektif (Tekanan efektif) → σ′ Tekanan antara butir-butir butir tanah σ′ → untuk menghitung :

Settlement Gesekan (longsoran)

Hubungan antara σ; σ′; U a.


Dipandang potongan yang berupa prisma massif.

Tekanan hidrostatis Tekanan efektif

(arahnya melawan σtotal

σ′ = σ - U

b. Keadaan khusus Tidak ada aliran air Tekanan bekerja pada bidang horizontal M.a. tanah mendatar tanpa tambahan tekanan


Kesimpulan : ekanan tanah sangat dipengaruhi tekanan air pori (U) Tekanan U sendiri berbeda-beda Permasalahan ermasalahan yang perlu diperhatikan : 1) Ada tambahan tekanan di atas tanah tapi tanah ah belum sempat berkonsolidasi 2) Ada aliran air 3) Tanah basah → tidak kenyang air (ada tambahan tekanan) σ′′ = σ - U

2. TEKANAN HOMOGEN & TAK ADA AIR TANAH Dipandang bidang datar seluas A m2 pada kedalaman h meter dari muka tanah Berat tanah yang ada diatas A = → W = (A x h x γ) ton Tekanan = berat persatuan luas

= berat prisma yang tingginya h meter dengan luas penampang 1 m2 catatan: 1. satuan yang digunakan : t, m, γ (t/m3), σ (t/m2) 2. kondisi tanah = γ → γk atau γsaturated 3. tanah berlapis dan ada beban

3. KEADAAN ADA AIR TANAH tekanan total, tekanan pori, tekanan efektif −

dianggap 2 lapis tanah:

1. yang diatas M.A.T 2. yang dibawah M.A.T

−

tekanan air ke atas ; tekanan pori → h2 . γw

Ada tiga macam tekanan : Tekanan total σ;

σ = h1 . γ1 + h2 . γsat

Tekan pori U;

U = h2 . γw → γw = 1

Tekanan efektif σ′;

σ′ = σ - U


Untuk kondisi air tidak bergerak (keadaan seperti di atas), ternyata tekanan efektif dapat dihitung tung sebagai berikut :

Catatan : keadaan dalam praktek pada umumnya pengaruh air tanah sebagai berikut :

Contoh ntoh : Pada suatu tempat, kondisi lapaisan tanah sebagai berikut : M.A.T .T terdapat pada kedalaman - 2.00 m − dari ± 0.00 sampai - 4,50 m berupa lapisan pasir yang keadaannya sebagai berikut

G = 2,6; c = 0,5 dan bagian yang diatas M.A.T dengan S 60 % − dibawah - 4,50 m berupa lempung dengan G = 2,7 & c = 0,6

Hitung tung : tekanan total, tekanan pori & tekanan efektif pada kedalaman - 2,00 m; -4,50 m & -9,00 m

Pasir di atas M.A.T :


%,

4%& 4%&

123

%4*5678'

Pasir dibawah M.A.T : %,

9

%4*5678 '

4%& %* 123

4%, 4%,

%4,5678 '

Lempung : 9

Pada -2.00 m

:

1

%4,5678'

123

= 2.1,93 = 3,86 t/m2

U1 = 0 -4.50 m

:

1'

= 3,86 t/m2

2

= 2 . 1,93 + 2,5 . 2,07 = 9,04 t/m2

U2 = 2,5 . 1 = 2,5 t/m2 2'

= 9,04 – 2,5 = 6,54 t/m2

: 2 = 2 . 1,93 + 2,5 . 2,07 + 4,5 . 2,06 = 18,31 t/m2

-9.00 m

U2 = 7. 1 = 7 t/m2 2'

= 11,31 t/m2

CARA LANGSUNG MENGHITUNG ' = 2 . 1,93 = 3,86 t/m2

1'

=

2'

= h1 .

3'

=

1

1

+ h2 .

)=

2 . 1,93 + 2,5 . 1,07 = 6,54 t/m2

= 2 . 1,93 + 2,5 . 1,07 + 4,5 . 1,06 = 11,31 t/m2

4. ADA ALIRAN AIR −

Aliran vertical Gradient hidrolik = . Pada I – I

:/ 0

Tekanan Total =

=h.

;

Tekanan Pori = U' = h' .

;

+<.

123

+ (h + < - h) .

;


Keadaan tanpa aliran = σ′ =

. γ′ , selisih = i .

. γw

atau berat volume : tak ada aliran → ada aliran γ′

→ (γ′ + i . γw)

Aliran dari bawah ke atas Gradient Hidrolik = Pada lapisan I – I Tekanan Total = σ = h . γw + +

.

Tekanan Pori = Tekanan air ke atas = U = (h +

+ h) .


Tekanan efektif

= σ′ = σ - U =

. γ′ - ∆h .γw

=

. γ′ -

=

. (γ′ - i . γw)

. γw

+

σ2′ = x . (γ′ + . γw)

Pada lapisan II – II =

Leadaan kritis = Bila i terlalu besar, sehingga σ′ = 0 0 = x . (γ′ + . γw) i . γw = γ′

Pada tanah non kohesif → γw = 1 → Tanah mengapung

i kritis = γ′

= Boiling = Quick Condition

Contoh dalam praktek :

Jika i > γ′ → Quick Conditions → longsor Sehingga dalam penggalian diusahakan tidak terjadi, pada tanah berbutir kasar


CARA MENGATASI : −

penggalian tidak terlalu dalam

−

memperpanjang turap

−

ditimbun pasir & kerikil

−

pompa sebelum penggalian

TANAH BAHAN FILTER

Pada bendungan air dapat membawa butir-butir butir tanah sehingga menimbulkan bahaya “piping” → bendungan dapat runtuh Pada dinding penahan tanah, seandainya tidak ada drainasi → bahaya “piping” Pencegahan : −

perlu drainasi dengan “filter” → air diarahkan menuju drainasi dan disitu terdapat bahan yang dapat berfungsi

sebagai saringan agar butir-butir butir tanah tidak ikut mengalir.


Syarat bahan filter : −

harus lebih permeabel dari ri tanah yang dilindungi

−

pori-pori pori tidak boleh terlalu besar dibanding dengan gradasi butir tanah yang dilindungi sehingga butir-butir butir tanah tidak dapat masuk dalam pori-pori pori

−

jika air harus menuju pipa/lubang drainasi → gradasi bahan filter harus cukup kasar agar tidak terbawa masuk pipa.

Tanah yang memenuhi syarat ini: Yang perlu diketahui : gradasi tanah yang dilindungi 1. D15 f (filter) > 4 @ 5 x D15 S (tanah yang dilindungi) 2. D15 f < 4 @ 5 D85 S 4D85 S > D15 f > 5D15 S Jika tanah yang dilindungi terlalu halus, maka dipakai filter berlapis tanah 1. filter tanah 2. filter I 3. filter II 4. filter Ill

Jika ada lubang & ada pipa : −

jika lubang bulat

: D85 f > 1 x φ lubang

−

jika lubang persegi

: D85 f > 1,2 lebar lubang

Misal sal : ada lubang 5 cm = 50 mm → check pada grafik


D15 f = 0,001

→ 5 D15 S = 0,005

D85 S = 0,03

→ 4 D85 f = 0,012

D15 f > 5 D15 S = 0,005 D15 f < 4 D85 f = 0,12


II. KLASIFIKASI TANAH

Recommend Documents