Teori Pemadatan tanah

8/17/2019 Teori Pemadatan tanah

1/57

PEMADATANMekanika Tanah II

Yulvi Zaika


2/57

Judul Unit

Menentukan Sifat Kompaksi Tanah

Uraian Unit

Unit ini berlaku untuk Perencanaan, Pengawasan, dan Pelaksanaan

dalam Menentukan Sifat Kompaksi Tanah

Sub Kompetensi Kriteria Unjuk Kerja

1. Menguasai metoda

pengambilan contoh tanah

2. Menguasai metodastandart

pengu!ian untuk mendapatkan

sifat kompaksi tanah

". Menguasai sifat kompaksi

tanah

1. #apat men!elaskan pengambilan contoh tanah dengan

menggunakan bor tangan, bor mesin, dan test pit2. #apat men!elaskan perbedaan dari contoh tanah tidak

terganggu $undisturbed sample% dan contoh tanah

terganggu $disturbed sample%

". #apat men!elaskan cara pengambilan tanah kohesif

dan tanah tidak kohesif

1.

#apat men!elaskan metodastandart pengu!ian di

laboratorium maupun di lapangan untuk mendapatkan

sifat kompaksi tanah2. #apat men!elaskan pelaksanaan dan melakukan

perhitungan u!i sifat kompaksi tanah antara lain u!i

Pemadatan Standart, Pemadatan Modified, &alifornia

'earing (atio $&'(%, Sand &one

". #apat menginterpretasi hasil u!i sifat kompaksi tanah

1. #apat men!elaskan perbedaan dari sifat indeks

kompaksi tanah dan sifat indeks tanah asli.

2.

#apat men!elaskan perbedaan dari sifat mekanika

kompaksi tanah dan sifat mekanika tanah asli.

". #apat men!elaskan perbedaan dari sifat hidrolis

kompaksi tanah dan sifat hidrolis tanah asli.

). #apat men!elaskan perbedaan dari nilai &'(

terendam dan nilai &'( tidak terendam

*.

#apat men!elaskan pemakaian dari kompaksi tanah.

+. #apat men!elaskan nilainilai batas dari kompaksi

tanah


3/57

Soil Compaction

Sebuah proses dimana partikel-partikel tanahtersusun secara lebih rapat dengan berkurangnya

volume pori, sebagai hasil dari pemakaian beban

seperti rolling (gilas), tamping (menumbuk) atau

getaran. Proses ini meliputi keluarnya udara daripori tanpa perubahan yang signifikan terhadap

kadar air.


4/57

Tujuan

Merubah sifat-sifat teknis tanah menjadi lebih baik

strength, compressibility, volume stability (shrink-

s!ell potential), hydraulic conductivity, and erodibility.

• mengurangi kompresibilitas• menaikkan kekuatan tanah• mengurangi potensi likuifaksi

• mengontrol shrinkage dan swelling • mengurangi hydraulic compressibiliy/permeabilitas• menaikkan daya tahan terhadap erosi • mengontrol resilience properties


5/57

"amun ada pengecualian

(#) s!elling (heave) pada tanah lempung cenderungmeningkat bila density meningkat, dan

($) %ekuatan tanah dapat berkurang secara

signifikan bila upaya pemadatan tanah lempung

semakin tinggi (fenomena yang diacu sebagai&overcompaction&).

Secara umum perubahan ini akan menyebabkan

meningkatnya soil density.


6/57

DB2

"

2

"

)

)

2/

1*

0

*

+

1+

1+

1*

"1

*/

*/

*/

"/

"1

20

"1

20

2+

2+

DB3

"

2

)

1*

1"

*

1/

)

3

12

3

1"

)"

)"

*/

*/

*/

*/

1"

1/

1*

21

2*

Sand, SP

Silt. Sand, SP

Sand. Silt, M-

Sand, SP

Silt., M-

Sand, SP;er. loose to medium

Silt. Sand, SP

-oose to mediumSilt or Sand. Silt, M-Medium stiff to stiff

Silt, M-;er. stiff to hard

Sand, SP, ;er. dense 7*/

Silt, M-Stiff to


7/57

SPT Relative Density Vibrocompaction


8/57

Teori Pemadatan Tanah d 1. Kriteria: Kepadatan kering

udara

Air

Butir

tanah

W (%)

Butir

tanah

d ! "( # W)


9/57

Kepadatan

Kering d)

Kadar Air !)

Kadar Air "ptimum

Kepadatan Kering #aksimum

$saha

Pemadatan

Tinggi

$sahaPemadatan

Rendah

Zero air %oids

saturasi & 1''()

s & spe*ifi* gra%it+ tanah

,. Kur%a Pemadatan

Teori Pemadatan Tanah ! d " ( # W)1. Kriteria: Kepadatan kering


10/57

$ ubrication Theory

&$ Double ayer Water De'iciency Theory

$ ''ective Stress Theory

Teori Pemadatan Tanah

air sebagai pelumas mengapung

gaya tolak-menolak

antar partikel mengapung


11/57

• Menurut Proctor, pemadatan tanah ditentukan oleh:

1. Usaha Pemadatan (energi

!. "ipe "anah

#. $adar %ir (w, dan&. 'erat enis $ering ( γ d

Teori Pemadatan Tanah


12/57

Perilaku Tanah yangDipadatkan:

• Pasir

• Lempung


13/57

Perilaku Tanah Pasir yang Dipadatkan

• -e*ara umum semakin padat adalah semakin baik.

• *epadatan Relati' adalah faktor utama +ang mengontrol :

+ kompresibilitas

kekuatan

potensi li,ui'a,si dan

modulus deformasi

• Kadar air pada umumn+a tidak begitu penting pada pasir/

ke*uali untuk pasir 0enuh +ang memikul beban dinamis

baha+a likuifaksi).

• -elain ,epadatan relati' / perilaku tanah pasir sangat

bergantung pada con'inin- pressure dan kondisi fabri*.

φσ==τ tan*S


14/57

*urva Pemadatan untu, Tanah Pasir

• %epadatan yang lebih tinggi dapat diperoleh bila pasir adalah kering

atau basah. 'etapi pada region , tegangan kapiler antar butiran

menjadi semacam kohesi yang menahan butiran untuk ber-relokasi

dan memadat.

• ibrasi adalah metode paling efektif untuk pemadatan pada tanah

berpasir.

d

ater 2ontent !)'

- & 1''(

Region 2


φσ==τ tanS


15/57

• Tipe tanah seperti distribusi u,uran butiran. bentu, butiran tanah. speci'ic -ravity serta

/umlah dan tipe ,andun-an mineral lempun- merupa,an 'a,tor pentin- yan-

mempen-aruhi ,adar air optimum (0 optimum ) dan berat /enis ,erin- ma,simum

( d ma,simum )$

Tipe Tanah

Kadar Air !)

3 e r a t 4 e n i s K

e r i n g T a n a h )

-and+ -ilt

5ea%+ 2la+

Poorl+

graded

sand

-ilt+ 2la+

•

Pada tanah pasir. berat /enis ,erin- tanahcenderun- untu, menurun pada saat

a0al penambahan air$ *emudian pada

saat mencapai ,adar air tertentu.

berat /enis ,erin- tanah a,an bertambah

hin--a mencapai nilai ma,simum$

Penurunan nilai berat /enis ,erin- tanah

pada saat a0al pertambahan ,adar airdisebab,an oleh e'e, tari, ,apilaritas$

Pada saat ,adar air masih rendah.

-aya tari, ,apilaritas pada air a,an

menyebab,an parti,el tanah cenderun-

ber-era, dan memadat$


16/57

5ubungan Kadar Air dengan 3erat 6si Kering untuk 7elapan 4enis Tanah +ang

7ipadatkan #enurut #etode -tandard Pro*tor 4ohnson dan -allberg/ 189')

φσ==τ tan*S


17/57

Pen-aruh 1ara Pemadatan (di aboratorium)

• Sifat-sifat mekanik (tegangan)regangan, kompresibilitas, likuifaksi )

sangat bergantung pada sample preparation.

• *ample preparation yang berbeda akan menghasilkan fabric+struktur

tanah yang berbeda. Setelah dipadatkan, struktur tanah yang

berbeda tersebut akan menghasilkan kenaikan confining pressure

dan strength yang berbeda pula.


φστ tanS

φσ==τ tan*S


18/57

Pengaruh Sample Preparation Pada Stress 2 Strain dan Volume 1han-e

Drained Tria3ial )

φστ tanS

φσ==τ tan*S


19/57

Perila,u Tanah Pasir yan- Dipadat,an (di apan-an)

• Perilaku di lapangan adalah sama dengan di laboratorium

(ditentukan oleh kepadatan dan confining pressure).

• ara pemadatan yang berbeda di lapangan akan menghasilkan

struktur tanah yang berbeda pula (+ibratory atau tamping ).

• ntuk clean cohesionless fills, pemadatan dengan +ibratory rollers

adalah metode yang terbaik dan paling ekonomis dengan

kedalaman efektif sekitar $ m. pabila digunakan the hea+iest

+ibratory roller, maka kedalaman efektifnya dapat lebih besar.


φ

φσ==τ tan*S


20/57

5ubungan antara Kepadatan/ Kedalaman dan 4umlah Lintasan Roller

φ

φσ==τ tan*S


21/57

Profil *epadatan +ang Terkompaksi -ebagai ungsi dari rekuensi "perasi

(D4Applonia et$al$. 565)

φ


22/57

Perilaku Tanah yangDipadatkan:

• Pasir

• Lempung


23/57

Mikrostruktur Tanah Lempung

• %ntar partikel dalam satu grup

disperse agregat

• %ntar grup

flocculated deflocculated

7odel parti,el pada tanah lempun- (a) dispersed dan'locculated (b) a-re-at tetapi de'locculated (c) ed-e to 'ace

'locculated tetapi dispersed (d) ed-e to ed-e 'locculated tetapi

dispersed (e) ed-e to 'ace 'locculated dan a-re-at (') ed-e to

ed-e 'locculated dan a-re-at (-) ed-e to 'ace dan ed-e to ed-e

'locculated dan a-re-at (Van 8hen. 56)

7isperse7eflo**ulated

Agregat7eflo**ulated lo**ulated7isperse

7isperselo**ulated Agregatlo**ulated

Agregatlo**ulated Agregatlo**ulated


24/57

• Secara umum sifat-sifat mekanis dari lempung yang dipadatkan

bergantung pada

) cara pemadatan

- energi (compacti+e effort )

- kadar air saat pemadatan

- perubahan kadar air dan volume setelah pemadatan

• Pemadatan dengan kadar air lebih rendah dari kadar air optimum

(!opt) akan menghasilkan struktur tanah yang flocculated dan

aggregate.

•Pemadatan dengan kadar air lebih besar dari kadar air optimum(!opt) akan menghasilkan struktur tanah yang deflocculated dan

disperse.

Perilaku Tanah Lempung yang

Dipadatkan


25/57

Pemadatan di sisi kiri kadar air optimum (!opt) menghasilkan struktur

lempung yang flocculated .

Prinsip Pemadatan yan- 7enyan-,ut 9ubun-an antaraStru,tur dan Perila,u Tanah empun-

ater 2ontent !)

d

!opt

dispersedflo**ulated

ater 2ontent !)

d

!opt

parallelrandom

Perilaku Tanah Lempung yang Dipadatkan


26/57

Lempung perilakunya berbeda setelah terkenapenjenuhan

Kering sesaat

setelah dipadatkan)

5u0an

pen0enuhan)


27/57

• Sesaat setelah dipadatkan (as compacted)

Perilaku Tanah Lempung yang

Dipadatkan

• Setelah terjadi penjenuhan (after soaked)


28/57

#old 1

!1)

#old ,

!,)

#old ;

!;)

#old <

!


29/57

TeganganRegangan As 2ompa*ted setelah dipadatkan)

γ

5 b t K d t K i K d Ai d K k t L


30/57

5ubungan antara Kepadatan Kering/ Kadar Air dan Kekuatan Lempung

-etelah Pemadatan (Seed. 7itchell. dan 1han (56:))

W(%)

W(%)

*epadatan *erin-

*e,uatan Tanah

5 b t K d t K i K d Ai d K k t L


31/57

5ubungan antara Kepadatan Kering/ Kadar Air dan Kekuatan Lempung

-etelah Pemadatan (Seed. 7itchell. dan 1han (56:))


32/57

ntuk energi pemadatan yang sama, struktur lempung flocculated mempunyai kepadatan yang lebih rendah.

ntuk +oid ratio yang sama, struktur lempung flocculated lebih rigid .

dispersed

flo**ulated

>

?

dispersed

flo**ulated

log ppf pd

e


ater 2ontent !)

d

!opt

dispersedflo**ulated


33/57

Struktur lempung deflocculated/disperse mempunyai ukuran pori yang lebihkecil dan lebih merata sehingga mempunyai permeabilitas yang lebih rendah.

k

dr+

e

+ang

sama

ater 2ontent !)

ater 2ontent !)



34/57


35/57

. *hear strain cenderung merusak struktur flocculated danmenghasilkan partikel yang berorientasi lebih sejajar (deflocculated )

sehingga struktur deflocculated tersebut lebih sensitif terhadap

shearing (kneading compaction).

-hear

0. Struktur lempung flocculated cenderung mempunyai tingkat swelling yang lebih tinggi.



36/57

d

'

- & 1''(

#olding !ater *ontent

@olumetri*-hrinkage

Keretakan dapat diikuti oleh

se0umlah besar pen+usutan

Pen+usutan -aat Pengeringan

-!elling dan -!elling Pressure Akibat Pen0enuhan


37/57

-!elling dan -!elling Pressure Akibat Pen0enuhan

4umlah aktual bergantung pada tipe tanah/

metode kompaksi/ nilai a!al d dan ! serta

beban surchar-e pada saat pemuaian

- & 1''(

#olding !ater *ontent

'

-!ell

Pressure

-!ell

!

!

ilai aktual bergantung pada tipe tanah/metode pemadatan/ serta nilai a!al d dan !

!


38/57

γ

Karakteristik TeganganRegangan -etelah Pen0enuhan


39/57

Kekuatan Tanah Lempung Setelah Terjadi Penjenuhan

• /ipengaruhi oleh

- kadar air dan kepadatan kering saat pemadatan

- struktur tanah saat pemadatan

- besarnya pembebanan saat terjadi penjenuhan

- tipe tanah lempung


40/57

SpecifcationPenelitian pada suatu *ontoh tanah menun0ukkan

kuat geser undrained stren-th) tanah lanau

kepasiran sandy silt ) !arna *oklat bro0n) pada

saat 0enuh han+a sepertu0uh dari kuat geser tidak

0enuh pada kepadatan B'( berdasarkan -tandard

Pro*tor

KepadatanKuat geser (ton/m

2

) RasioJenuh/Tidak

jenuhTidak jenuh

Jenuh

80 Standard

Proctor !0"0 !"# 0"!#

$0 Standard Proctor

!#"0 #"% 0"%#

$# Standard !&"# !0"0 0"#&


41/57

• "es pemadatan tanah di laboraturium ditemukan oleh -.-. Proctor padatahun 1##, dinamakan dengan ;Tes Pemadatan Proctor


42/57

• ner-i pemadatan () dinyata,an dalam 'ormula seba-ai beri,ut =

>saha Pemadatan (ner-i)

Perubahan ener-i pemadatan a,an menyebab,an perubahan ,urva pemadatan$ ?ilai

berat /enis ,erin- tanah ma,simum ( d ma,simum ) a,an menin-,at seirin- den-an

penurunan nilai ,adar air optimum (0 optimum )$

h

0

( ) ( )mold volume

hammer /atuhtin--i hammer berat lapisan) /umlah pisan) pu,ulan"la(/umlah

×××=

%$


43/57

Tes Pro*tor -tandar A-T# 798B)

Tes Pro*tor #odifikasiA-T# 71


44/57

• Prosedur tes mengacu pada standar %*"M 34 untuk tes Proctor *tandar dan

%*"M 15 untuk tes Proctor Modifikasi.

• "es dilakukan dengan mengikuti prosedur sebagai berikut :

$ Pen-ambilan sampel tanah dari @uarry$+ untu, tes Proctor Standar tanah diambil seberat & ,-

+ untu, tes Proctor 7odi'i,asi tanah diambil seberat : ,-

&$ Sampel dimasu,,an ,e dalam ,arun- dan diba0a ,e laboraturium$

$ Sampel di/emur di ba0ah sinar matahari hin--a ,erin- udara$

C$ Penyarin-an sampel yan- telah di,erin-,an$

+ untu, tanah berbutir ,asar men--una,an sarin-an ?o$:

+ untu, tanah berbutir halus men--una,an sarin-an ?o$C:

$ Sampel tanah dimasu,,an ,e dalam mold. dibuat sebanya, mold den-an variasi ,adar air$

+ untu, tes Proctor Standar di-una,an mold berdiameter C< dan sampel tanah diba-i men/adi

ti-a lapis

+ untu, tes Proctor 7odi'i,asi di-una,an mold berdiameter 6< dan sampel tanah diba-i

men/adi lima lapis

6$ Sampel di dalam mold ,emudian ditumbu, den-an men--una,an hammer. dila,u,an sebanya, &

pu,ulan"lapisan$

+ untu, tes Proctor Standar di-una,an hammer den-an berat &$ ,- dan tin--i /atuh &


45/57

-ampelTanah

#atahari

#old 1

!1)

#old ,

!,)

#old ;

!;)

#old <

!


46/57

Teori Kompaksi

%.$1

.

Sr Gsw

Gs w

d +=

γ

γ

%1$.1

.v

w

d AGsw

Gs−

+=

γ γ

1

s wdry

s

G

G w

γ γ

= +


47/57

DEample data *olle*ted during test

;n a typical compaction test the follo!ing data might have been collected

Mass of mould, Mo < #37$ g

olume of mould, < 93 ml

Specific gravity of soil grains, =s < $.63

Mass of mould + soil(g)

2833

2979 3080 3092 3064 3027

Water content (%) 8.4

0.6

2

2.8

8

4.4

6.!

9

8.6

2

"ul# densit$ ρ (Mg&m')

.84 2.00 2.0 2.2 2.09 2.0!

Water content 0.08

40.0

60.2

90.4

40.6

60.8

6

r$ densit$ ρd

(Mg&m').70 .8 .86

.8!

.79 .73


48/57


49/57

Water content(%)

0 2 4 6 8 20

ρd *en , -0% 2.3 2.04 .96 .89 .82 .7!

ρd *en

, -

!%

2.02

.94

.86

.79

.73

.67

ρd *en

, -

0%

.9

.8

4

.7

6

.7

0

.6

4

.!

8

'he optimum air%oids

*ontent is the value

corresponding to thema>imum dry density

(#.70 Mg+m?) and

optimum !ater content

(#$.9@).


50/57

• Peralatan pemadatan di lapangan yang umum digunakan adalah : a. smooth wheel roller

b. pneumatic rubber)tired roller

c. sheepsfoot roller

d. +ibratory roller

Pemadatan Tanah apan-an

•Smooth 0heel roller sesusai untuk digunakan saat finishing pada pemadatan tanah pasir atau lempung. *mooth wheel roller dapat memberikan 1667 co+erage dengan

contact pressure sebesar #16 8 #46 k9/m! . %lat ini tidak cocok digunakan pada lapisan

yang tebal.

•Pneumatic rubber roller dapat digunakan pada pemadatan tanah pasir maupun

lempung. Pemadatan dilakukan dengan kombinasi tekanan dan pemi0atan. %lat ini dapat

memberikan 56)467 co+erage dengan contact pressure sebesar 4 8 36 k9/m

!

.•Sheeps'oot roller merupakan alat yang paling efektif pada pemadatan tanah lempung.

%lat ini mampu memberikan contact pressure sebesar 1#46 8 366 k9/m! .

•Vibratory roller merupakan alat yang paling efektif pada pemadatan tanah pasir.


51/57

Penerapan 3erbagai Tipe Alat Pemadatan untuk

3erbagai 4enis Tanah 2aterpillar Tra*tor 2o./ 18CC)

P t B t F i 9 il


52/57

• *pesifikasi pemadatan lapangan mensyaratkan agar berat 0enis kering lapanganharus mencapai 6 8 7 berat 0enis kering maksimum di laboraturium yang

ditentukan melalui tes Proctor *tandar atau Proctor Modifikasi.

Penentuan Berat Fenis apan-an 9asil

Pemadatan

• Prosedur standar untuk penentuan berat 0enis lapangan adalah sebagai beirikut :

a. metode kerucut pasir

b. metode balon

c. metode dengan air atau oli d. metode nuclear density

Pasir "tta!a


53/57

*). "li atau Air

Pasir "tta!a

Keru*ut

3alon

"li atau Air

a). Keru*ut Pasir

b). 3alon

d). u*lear 7ensit+


54/57


55/57

-pesifikasi Teknis +g $mum 7igunakan

Moisture content

/ r y u n i t ! e i g h t

e/ect

ccet


56/57

!()

d

!opt

d ma3 d ma3

5%

!7 !7

-pesifikasi Teknis +g $mum 7igunakan


57/57

Field Compaction

#aterials

ibratingSheepsfootAammer

StaticSheepsfoot=rid Aoller Scraper

ibrating Plateompactor ibratingAoller ibratingSheepsfoot

Scraper Aubber-tiredAoller 8oader =rid Aoller

Lift

Thi*kness6mpa*t

Pressure!ith

kneading)@ibration

Kneading!ith

pressure)

ra%el #$B Poor "o =ood ery =ood

-and #3B+- Poor "o :>cellent =ood-ilt 0B+- =ood =ood Poor :>cellent

2la+ 0B+- :>cellent ery =ood "o

Documents

Teori Pemadatan tanah