2/25/2017

1

KOMPOSISI TANAHMEKANIKA TANAH I

UNIVERSITAS INDO GLOBAL MANDIRI

NORMA PUSPITA, ST. MT.

2

Komposisi Tanah

Tanah terdiri dari dua atau tiga fase, yaitu:

Butiran padat

Air

Udara

2/25/2017

2

Sehingga Volume Total Contoh Tanah

V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va

Vs = Volume butiran padat (solid)

Vv = Volume pori (void)

Vw = Volume air (water) di dalam pori

Va = Volume udara (air) di dalam pori

Sedangkan Berat total contoh tanah adalah:

W = Ws + Ww

Ws = Berat butiran padat

Ww = Berat air

Komposisi

Tanah

Hubungan Volume yang sering dipakai dalam Mekanika Tanah yaitu Kadar

air (w %), angka pori (e), porositas (n) dan derajat kejenuhan (Sr)

Kadar Air (w) adalah perbandingan massa air terhadap massa butiran

padat

Angka pori (e) adalah perbandingan Volume pori dan volume butiran

padat

Porositas (n) adalah perbandingan Volume pori terhadap Volume total

contoh tanah

Derajat Kejenuhan (Sr) adalah perbandingan volume air dan volume pori

Nilai derajat kejenuhan berkisar antara 0 – 1 (atau 100%), nilai 1 untuk

tanah jenuh sempurna

Komposisi

Tanah

𝝎 =𝑴𝒘

𝑴𝒔× 100 %

𝒆 =𝑽𝒗𝑽𝒔

𝒏 =𝑽𝒗𝑽

𝑺𝒓 =𝑽𝒘𝑽𝒗

2/25/2017

3

Volume spesifik (v) adalah volume total tanah yang mengandung satuan

volume butiran padat

Kandungan udara (A) adalah perbandingan volume udara dan volume

total tanah

Kerapatan butiran / bulk density (ρ) adalah perbandingan Massa total dan

Volume total contoh tanah

Berat isi tanah (𝜸) adalah perbandingan antara berat total dan volume

toral contoh tanah

g = gravitasi 9.8 m/s2

Komposisi

Tanah

𝒗 = 1 + 𝒆

𝑨 =𝑽𝒂𝑽

𝝆 =𝑴

𝑽

𝜸 =𝑾

𝑽=

𝑴𝒈

𝑽

Hubungan Antar Fase

𝒆 =𝒏

𝟏 − 𝒏𝒏 =

𝒆

𝟏 + 𝒆 𝑮𝒔 =𝑴𝒔

𝑽𝒔 𝝆𝒘𝝆𝒘 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟑

𝑺𝒓 =𝝎 𝑮𝒔𝒆

𝑺𝒓 = 𝟏 ;

𝒆 = 𝝎 𝑮𝒔𝑨 =

𝒆 − 𝝎 𝑮𝒔𝟏 + 𝒆

𝝆 =𝑮𝒔(𝟏 + 𝝎)

𝟏 + 𝒆𝝆𝒘 𝝆𝒔𝒂𝒕 =

𝑮𝒔 + 𝒆

𝟏 + 𝒆𝝆𝒘

𝑨 = 𝒏 ( 𝟏 − 𝑺𝒓)

𝝆𝒅 =𝑮𝒔

𝟏 + 𝒆𝝆𝒘 𝜸 =

𝑮𝒔(𝟏 + 𝝎)

𝟏 + 𝒆𝜸𝒘 𝜸 =

𝑮𝒔 + 𝑺𝒓 𝒆

𝟏 + 𝒆𝜸𝒘

𝜸𝒘 = 𝟗. 𝟖 𝒌𝑵/𝒎𝟑

𝜸′ =𝑮𝒔 − 𝟏

𝟏 + 𝒆𝜸𝒘

𝜸′ = 𝜸𝒔𝒂𝒕 − 𝜸𝒘

𝜸𝒔𝒂𝒕 =𝑮𝒔 + 𝒆

𝟏 + 𝒆𝜸𝒘

𝜸 = 𝑮𝒔𝜸𝒘(𝟏 − 𝒏)(𝟏 + 𝝎)

𝝎 =𝒏

(𝟏 − 𝒏)𝑮𝒔

𝜸𝒅 = 𝑮𝒔𝜸𝒘(𝟏 − 𝒏)𝑫𝒓 =

𝒆𝒎𝒂𝒌𝒔 − 𝒆

𝒆𝒎𝒂𝒌𝒔 − 𝒆𝒎𝒊𝒏

2/25/2017

4

Contoh Soal

Pada kondisi aslinya, sebuah contoh tanah mempunyai massa 2290 gr dan

volume 1,15 x10-3 m3 . Setelah dikeringkan dalam oven, massanya menjadi

2035 gr. Gs = 2,68. Tentukan kerapatan butiran, berat isi, kadar air, angka

pori, porositas, derajat kejenuhan, dan kandungan udara.

Konsistensi Tanah Pada awal tahun 1900, seorang ilmuwan dari Swedia bernama Atterberg

mengembangkan suatu metode untuk menjelaskan sifat konsistensi tanah

berbutir halus pada kadar air yang bervariasi.

Apabila 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 ke dalam empat keadaan

dasar, yaitu : padat, semi padat, plastis, dan cair

Transisi dari keadaan padat ke keadaan semi-padat didefinisikan sebagai

batas susut (shrinkage limit). Sedangkan transisi dari keadaan semi-padat

ke keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis (plastic limit), dan dari

keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair (liquid limit). Batas

– batas ini dikenal juga sebagai batas-batas Atterberg (Atterberg limits).

2/25/2017

5

Batas Cair (Liquid Limit)

Untuk menentukan Batas Cair (LL) dilakukan dengan menggunakan alat

yang terdiri dari mangkok kuningan yang bertumpu pada dasar karet yang

keras, yang dapat diangkat dan dijatuhkan dengan menggunakan

pengungkit yang diputar.

Cara melakukan pengujian, pasta tanah diletakkan di dalam mangkok

kuningan, kemudian tanah digores ditengahnya dengan menggunakan

alat standar .

• Dengan menjalankan alat pemutar, mangkok kuningan dinaik-

turunkan dari ketinggian (10 mm) sampai goresan tanah menutup

kembali.

• Jumlah putaran sampai saat goresan tanah menutup dicatat

sebagai jumlah pukulan (N) untuk kadar air yang terdapat pada

sampel tanah.

• Pengujian ini ulang kembali paling sedikit 4x dengan kadar air yang

berbeda, untuk mendapatkan jumlah pukulan (N) setiap kali

pengujian antar 15 sampai 35 pukulan.

2/25/2017

6

Batas Plastis (Plastic Limit)

• Batas Plastis (PL) didefinisikan sebagai kadar air, dimana apabila tanah

digulung sampai dengan diameter ⅛ inch (3,2 mm) menjadi retak-retak.

• Batas Plastis merupakan batas terendah dari tingkat keplastisan suatu

tanah.

• Cara pengujiannya sangat sederhana, yaitu dengan cara menggulung

massa tanah berukuran elipsoida dengan telapak tangan diatas kaca

datar.

• Indeks Plastisitas [Plasticity Index (PI)] adalah perbedaan antara batas cair

(LL) dan batas batas palstis (PL) suatu tanah.

PI = LL − PL

Pemeriksaan Batas Cair

No Cawan 1 2 3 4

Berat Tanah + Cawan (gr)

Berat Tanah Kering + Cawan (gr)

Berat Cawan (gr)

Berat Tanah Kering (gr)

Berat Air (gr)

Kadar Air (%)

Kadar Air Rata - Rata (%)

Jumlah Pukulan

Pemeriksaan Batas Plastis

No Cawan 1 2

Berat Tanah + Cawan (gr)

Berat Tanah Kering + Cawan (gr)

Berat Cawan (gr)

Berat Tanah Kering (gr)

Berat Air (gr)

Kadar Air (%)

Kadar Air Rata - Rata (%)

2/25/2017

7

Indeks Plastisitas (PI)

Batas Cair (LL) merupakan kadar air % pada jumlah pukula N = 25

Batas Plastis (PL) merupakan kadar air rata – rata % pada pemeriksaan / uji

batas plastis

Indeks Plastisitas (PI) = Batas Cair (LL) – Batas Plastis (PL)

2/25/2017

8

Batas Susut (Shrinkage Limit)

• Batas Susut (SL) dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

SL = wi (%) - ∆w (%)

%1002

21

m

mmwi

dimana :

wi = kadar air tanah mula-mula pada saat ditempatkan di dalam mangkok uji batas

susut

m1 = massa tanah basah dalam mangkok pada saat permulaan pengujian

(gram)

m2 = massa tanah kering (gram)

∆w = perubahan kadar air tanah (yaitu antara kadar air mula-mula dan kadar air

pada batas susut)

Vi = volume contoh tanah basah pada saat permulaan pengujian (cm3)

Vf = volume tanah kering sesudah dikeringkan di dalam oven (cm3)

ρw = kerapatan air (gr/cm3)

%100)(

2

m

VVw

wfi

Grafik Plastisitas

• Garis empiris A memisahkan antara tanahlempung anorganik (inorganic clay) dari tanahlanau anorganik (inorganic silt).

• Tanah lempung anorganik terletak di atas garis A ,dan lanau anorganik terletak di bawah garis A.

• Tanah lanau anorganik dengan kemampuanmemampat sedang (di bawah garis A dengan LLberkisar antara 30 s/d 50).

• Tanah lempung organik (organic clay) berada didalam daerah yang sama seperti tanah lanauanorganik dengan kemampuan memampattinggi (di bawah garis A dengan LL > 50).

• Keterangan dalam bagan plastisitas merupakandasar dalam pengelompokan tanah berbutirhalus dengan sistem unified (USCS)

2/25/2017

9

Aktivitas

Hubungan antara PI dengan fraksi berukuran lempung untuk tiap-tiap tanah

mempunyai garis yang berbeda-beda.

Skempton mendefinisikan suatu besaran yang dinamakan Aktivitas (Activity)

yang merupakan kemiringan dari garis yang menyatakan hubungan antara

PI dan persen butiran yang lolos ayakan 2μ

Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan

mengembang dari suatu tanah lempung.

)(% lempungberukuranfraksiberat

PIA