Pemadatan Tanah (Compaction) dan CBR (California Bearing Ratio)
DR. Ir. Imam Aschuri, MSc
1
Definisi pemadatan (compaction) Proses menaikkan berat jenis tanah dengan energi mekanis agar partikel solid pada tanah memadat dan menjadi kompak serta mengurangi partikel udara yang mengisi rongga pada massa tanah
Tujuan pemadatan (compaction)
Mengurangi kompresibilitas Menaikkan daya dukung tanah Mengurangi potensi likuifaksi Menaikkan daya tahan thd erosi Mengontrol shrinkage dan swelling
Proses pemadatan di laboratorium ada 2 metoda: Pemadatan ringan (Standard Proctor) Pemadatan Berat (Modified Proctor)
Tujuan pemadatan di laboratorium Kadar air optimum Berat jenis kering maksimum
PEMADATAN TANAH di Laboratorium
4
SPESIFIKASI UJI PEMADATAN
ASTM D-698 Penjelasan
AASHTO T-99
ASTM D-1557
AASHTO T-180
Metoda A
Metoda B
Metoda C
Metoda D
Metoda A
Metoda B
Metoda C
Metoda D
Volume
cm3
943.9
2124.3
943.9
2124.3
943.9
2124.3
943.9
2124.3
Tinggi
mm
116.33
116.33
116.33
116.33
116.33
116.33
116.33
116.33
Diameter
mm
101.6
152.4
101.6
152.4
101.6
152.4
101.6
152.4
Berat palu
kg
2.5
2.5
2.5
2.5
4.54
4.54
4.54
4.54
Tinggi jatuh
mm
304.8
304.8
304.8
304.8
457.2
457.2
457.2
457.2
Jumlah lapisan
3
3
3
3
5
5
5
5
Pukulan/lapis
25
56
25
56
25
56
25
56
Lolos ayakan
No. 4
No. 4
¾ in.
¾ in.
No. 4
No. 4
¾ in.
¾ in.
standard
modified
5
KURVA PEMADATAN Berat volume kering,
γd (kN/m3) 19.5
Kurva ZAV (zero-air-void)
19.0 18.5 γd max 18.0 Hasil Uji Pemadatan Proctor Standar untuk Lempung Berlanau
17.5
17.0
10
woptimum 15
20
Kadar air, w (%)
7
Faktor Yang Mempengaruhi Pemadatan kadar air jenis tanah cara pemadatan
8
Bentuk umum kurva pemadatan empat jenis tanah (ASTM DD-698)
9
Pengaruh energi pada pemadatan lempung berpasir
:
10
PENENTUAN NILAI CBR CBR: perbandingan antara beban yang dibutuhkan untuk penetrasi contoh tanah sebesar 0.1 in. atau 0.2 in. dengan beban yang ditahan oleh batu pecah standar pada penetrasi 0.1 in. atau 0.2 in. (dinyatakan dalam %)
11
PENENTUAN NILAI CBR Benda Uji: Perlengkapan:
tanah dalam mold hasil kompaksi Mesin penekan, Proving Ring, piston dengan penampang 3 in2 Kecepatan piston: 0.05 in/menit Beban standar: Penetrasi Beban standar Beban standar [inch]
[lbs]
[lbs/in2]
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
3000 4500 5700 6900 7800
1000 1500 1900 2300 2600
luas
12
PENENTUAN NILAI CBR
CBR0.1" =
x x100% 3000
CBR0.2" =
y x100% 4500
Nilai CBR adalah harga tertinggi dari CBR0.1” dan CBR0.2”
13
CBR 5500 5000 4500 beb an 4000 (po n) 3500
CBR0,1” = Tidak perlu koreksi
3000
x 3000
CBR0,2” =
2500 Y 2000
x 100% = a %
y 4500
x 100% = b %
Penetrasi 0,2 setelah koreksi
Y1 1500 X
Penetrasi 0,1 setelah koreksi
1000 X1 500 0 Titik nol setelah koreksi a
0,1 0,2 a
penetrasi (inci)
SS/2009
14
Jenis CBR CBR lapangan CBR lapangan rendaman CBR rencana Hati2 dalam memilih jenis CBR yang akan digunakan !!!! Kesalahan dalam memilih berdampak pada hasil perencanaan !!!! SS/2009
15
SS/2009
16
engkol
sweavel head
Dongkrak Mekanis cincin penguji
torak penetrasi
SS/2009
17
Tanah Dasar Tanah Galian
Tanah Dasar Tanah Timbunan
Tanah Dasar Tanah Asli
Jenis CBR manakah yang paling sesuai????? SS/2009
18
CBR segmen Apakah jenis tanah sama sepanjang jalan?? Apakah jenis tanah sama dalam arah vertikal??
SS/2009
19
CBR titik pengamatan CBRttk pengamatan = { h 1
3
CBR 1 + .........h n CBR n } 100 3
3
dengan: h1 + h2 +...........+ hn = 100 cm hn = tebal tiap lapisan tanah ke n 100 = tebal total lapisan tanah yang diamati dalam cm CBRn = nilai CBR pada lapisan ke n Lapis h1, CBR1
pertama
Lapis h2, CBR2
kedua
Lapis hn, CBRn
ke
n 20
SS/2009
CBR segmen jalan Segmen bagian dari ruas jalan yang memiliki karakteristik yang hampir sama
mutu daya dukung, sifat tanah, dan keadaan lingkungan yang relatif sama.
SS/2009
21
Metode Japan Road Ass[2]: CBRsegmen = CBRrata-rata - (CBRmaks - CBRmin)/R dengan: CBRsegmen
= nilai CBR untuk satu segmen
CBRrata-rata = nilai CBR rata-rata dari satu segmen CBRmaks
= nilai CBR maksimum untuk
Jumlah titik pengamatan satu segmen 2
CBRmin
= nilai CBR minimum untuk satu 3segmen
SS/2009
Nilai R 1,41 1,91
4
2,24
5
2,48
6
2,67
7
2,83
8
2,96
9
3,08
10
3,18
22
CBRsegmen = CBRrata-rata – K.S dengan: CBRsegmen
= nilai CBR untuk satu segmen
CBRrata-rata
= nilai CBR rata-rata dari satu segmen
S = nilai simpangan baku dari seluruh nilai yang ada dalam satu segmen K = konstanta yang ditentukan berdasarkan nilai tingkat kepercayaan yang dipergunakan K = 2,50; jika tingkat kepercayaan = 98% K = 1,96; jika tingkat kepercayaan = 95% K = 1,64; jika tingkat kepercayaan = 90% K = 1,00; jika tingkat kepercayaan = 68% SS/2009
23
Metode grafis 1.
Tentukan nilai CBR terendah.
2.
Susunlah nilai CBR dari yang terkecil ke yang terbesar, dan tentukan berapa banyak nilai CBR yang sama atau lebih besar dari setiap nilai CBR. Pekerjaan ini disusun secara tabelaris.
3.
Angka terbanyak diberi nilai 100%, angka yang lain merupakan persentase dari 100%.
4.
Gambar grafik hubungan antara nilai CBR dan persentase butir 3.
5.
Nilai CBR segmen adalah nilai pada angka 90% sama atau lebih besar SS/2009 dari nilai CBR yang tertera. 24
Metode grafis
100%
100
% yang sama atau lebih
90
CBR Segmen = 6,8 %
75
50
25
0 6
7
8
10
SS/2009
12
CBR
25
CBR DESAIN γd
γd
γd max 56x 95% γd max 25x
10x
wopt
w
CBR DESAIN
CBR
PEMADATAN DI LAPANGAN PEMADATAN DILABORATORIUM - w % op. dan γk maks.
TRIAL COMPACTION PELAKSANAAN DILAPANGAN.
Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pemadatan di lapangan: Keadaan tanah dan jenis tanah dilapangan Jenis alat penggilas yang digunakan Tebal lapisan yang dipadatkan
TAHAPAN PEMADATAN DI LAPANGAN
PEMADATAN LAPANGAN Penggilas (Rollers) yang sering digunakan untuk pemadatan tanah: Pneumatic rubber tired compactors Smooth-wheeled rollers Sheepsfoot rollers Vibratory rollers Tamping foot rollers
30
Pneumatic rubber-tired roller Gambar: pemadatan lempung dengan pneumatic rubber-tired roller. Pemadatan lempung biasanya lebih susah dibanding pemadatan pasir dan kerikil, karena lempung memerlukan kondisi kadar air optimum selama pemadatan. Ban-ban karet memberikan tekanan statis pada lempung dan menyebabkan kepadatan yang bagus
31
Smooth-wheeled rollers Gambar: Pemadatan pasir dengan vibratory steel-wheeled roller.
Penggunakan penggilas vibrator pada pemadatan pasir dan kerikil akan lebih efektif dibanding tekanan statis (static pressure) Kadar air tanah saat pemadatan tidak berpengaruh terhadap hasil pemadatan Tenaga total yang dihasilkan pada vibratory roller sama dengan berat roller ditambah beban dinamik akibat vibrasi
32
Vibratory Sheepsfoot roller Pemadatan Lempung: Pads (kaki kambing) pada drum menekan tanah bila kondisinya lepas (lunak) dan memadatkannya dari bawah ke atas. Setelah beberapa lintasan dan jika tanah sudah agak terpadatkan, seluruh berat roller akan membebani tanah dan memadatkannya melalui pads yang tertumpu langsung di atas permukaan tanah sehingga menghasilkan tekanan pemadatan yang cukup besar terhadap tanah
33
Tamping-foot roller
A tamping-foot roller: cocok untuk pemadatan lempung. Seperti sheepsfoot roller, kaki-kaki yang menonjol di atas drum terpenetrasi pada permukaan tanah yang lepas/lunak dan memadatkannya dari bawah ke atas
34
Highway off-ramp construction
Roller ini dilengkapi dengan cangkul perata untuk membentuk permukaan subgrade dan kaki-kaki kambing untuk memadatkan tanah (kelempungan). Sebelumnya tanah diurugkan di atas tanah dasar dengan menggunakan truk. Kemudian roller menghamparkannya dengan ketebalan 15 - 20 cm, pada saat yang sama kaki kambing memadatkannya hamparan tanah tadi
35
Off-ramp construction - Conditioning
Untuk mengkondisikan tanah lempung pada kadar air optimumnya, dilakukan penyemprotan air dengan mobil tangki. Selain itu penyemprotan air juga membantu mengurangi debu saat pengerjaan tanah
36
KONTROL KEPADATAN LAPANGAN γd
γd
Kurva Pemadatan vs. CBR γd max 56x 95% γd max 25x
10x
wopt
w
Metoda: • • • •
Metoda kerucut pasir (sand cone methode) Metoda balon karet (rubber balloon methode) Metode dengan air atau oli Menggunakan alat kepadatan37 nuklir
CBR
Aplikasi Sand Cone:
39
Prosedur Pengujian Sand Cone: a. Kalibrasi pasir untuk menentukan γd pasir dan berat kerucut (Wc) b. Timbang botol berikut pasir di dalamnya dan kerucut (W1) c. Buat lubang dengan diameter dan dalam kira-kira 10cm d. Kumpulkan tanah dari lubang dan timbang (W2) e. Tentukan kadar air tanah dari lubang (w) f. Berat kering tanah dari lubang W2 W3 =
1+
w(%) 100
g. Telungkupkan kerucut di atas lubang dan buka keran sehingga pasir memenuhi lubang dan kerucut, lalu tutup keran h. Timbang botol, kerucut dan sisa pasir yang tertinggal (W4) i. Berat pasir yang mengisi lubang dan kerucut: W5 = W1 – W4 j. Volume lubang: W5 − Wc V=
γ dpasir
k. Berat Volume tanah yang diuji (dari lubang)
γd =
berat kering tanah yang digali W3 = Volume lubang V
l. Bandingkan berat volume kering hasil uji kerucut pasir dengan kurva pemadatan dan CBR dari laboratorium (umumnya kepadatan dianggap cukup apabila γd lapangan sudah mencapai 95% dari γd max). 40
SIFAT TANAH HASIL PEMADATAN PENGARUH KADAR AIR TERHADAP STRUKTUR TANAH
FLOCCULATED
DISPERSE
41
SIFAT TANAH HASIL PEMADATAN PENGARUH ENERGI PEMADATAN
42
SIFAT TANAH HASIL PEMADATAN PENGARUH KADAR AIR TERHADAP PERMEABILITAS
43
SIFAT TANAH HASIL PEMADATAN PENGARUH ENERGI TERHADAP CBR
44
SIFAT TANAH HASIL PEMADATAN PENGARUH KADAR AIR TERHADAP CBR
45
