Rabu, 05 Oktober 2011

MEKANIKA TANAH - Gradasi Butiran

Gradasi Butir Tanah (particle size distribution)

Ukuran butir tanah :
·       analisa saringan/ayakan  è tanah berbutir kasar
·       analisa pengendapan è tanah berbutir halus (silt, clay)

Gradasi tanah (p s d) è disajikan dengan grafik hubungan : diameter (sumbu x, skala log) vs.  %  kumulatif fraksi yang lebih kecil dari diameter yang bersangkutan.

Analisa ayakan

è digunakan satu set ayakan standard
misal :  pasir
                  Ayakan    f lubang
a                no. 10  ® 2 mm                               1 inchi
b                  no. 20  ® 0.84 mm
c                no. 40  ® 0.42 mm      no. 10 : pada 1 inchi ada 10
d                  no. 60  ® 0.25 mm                         kawat
e                   no. 140  ® 0.105 mm
f                   no. 200  ® 0.074 mm
g                  pan   ® penampung sisa

Misal massa total tanah yang diuji = M (kering oven)
M = a + b + c + d + e + f  + g
Fraksi tanah < 0.074 mm = g/M  x  100 %  =  p  %
Fraksi tanah < 0.105 mm = (f+g)/M  x  100  %  =  q  %

Fraksi tanah < 0.25 mm   = (e+f+g)/M  x 100 %  = r  %

dan seterusnya. è  atau :

Fraksi tanah < 2 mm =  (M-a)/M  x 100 %
Fraksi tanah < 0.84 mm =  (M-(a+b))/M  x  100  %
dan seterusnya
è diplotkan :       sb – X                                 sb - Y
                                   0.074 mm                                 p %
          0.105 mm                                 q %
          0.25   mm                                  r %
          ¯
         dst

Analisa pengendapan

Tanah berbutir halus (< 0.074 mm) ukuran butir tanah dianalisa dengan cara sedimentasi  è prinsip hukum Stoke : kecepatan mengendap dari sebuah bola dengan diameter d mm dan rapat massa rs (gr/cm3) dalam zat cair dengan rapat massa rt dan kekentalan h (poise) mempunyai kecepatan konstan :

    v = L/T = (rs - rt) g d2/(30h)          cm/menit

digunakan air :  rt = rw  ;  g = 980 cm/dt2

è d = Ö(30h/(980(rs-rt)) .Ö(L/T)     mm
pada pengujian : rs , rw dan h diketahui

1. Cara pipet
Tanah yang digunakan f < 0.074 mm (lolos saringan no 200) è misal  g  gram
Prinsip kerja :
·       tanah dicampur air 1 ltr (1000 cc)
·       dikocok merata
·       diendapkan/didiamkan (t = 0)
pada waktu-waktu tertentu ( Ti ), tanah + air (larutan) diambil pada kedalaman L ,
dengan d = CÖ(L/Ti)

·       di atas L , f tanah < CÖ(L/Ti)

·       di bawah L , f tanah > CÖ(L/Ti)

Larutan yang diambil : x cm3
dikeringkan oven è butir-butir = y gram
pendekatan :
è Pada 1000 cc tersebut è sebanyak = (1000/x) y
dari butir-butir tanah berdiameter  <  CÖ(L/Ti)
è butir-butir f   £   CÖ(L/Ti)
= (1000/x) y . 1/g . 100 %   ® terhadap g
Terhadap tanah total bisa dihitung C konstan untuk suatu test è jika L konstan, Ti pada inerval waktu-waktu tertentu è di  & % butirnya

2. Cara hidrometer
Hidrometer è pengukuran rapat massa larutan.

Larutan (air + tanah) mempunyai rapat massa  > 
rw murni karena diendapkan è butir-butir mengendap è r  berangsur-angsur berkurang è  r  bisa dibaca pada waktu-waktu tertentu   ti

è di = CÖ(L/Ti)

Dasar analisa :
misal dalam 1 cm3 larutan mengandung  x  gram tanah dengan rapat massa rs . Rapat massa air rw

Volume tanah = x/rs   cm3  ;   volume air = 1 – x/rs
massa air = (1 -  x/rs ) rw  gram
massa larutan  =  x + (1 - x/rs ) rw  ® volume  1 cm3
rapat massa larutan = rl   è   terbaca pada hidrometer

rl  = x + (1 -  x/rs ) rw
x   =  (rs/(rs - rw) (rl - rw)  è pada 1 cm3
® total = x . 1000 gram butir dengan :
f £ CÖ(zi/ti)      è   ti berubah è xi dengan fi  

Catatan :
·       air yang digunakan è air destilasi, agar butir tidak lengket è dispersant
·       Hk. Stoke è berlaku untuk satu bola è butir-butir tidak bulat sempurna è d rata-rata è butiran banyak è benturan è diabaikan
·       r  butir-butir tidak sama è  rs  rata-rata
·       Hk. Stoke tidak berlaku untuk d < 0.0002 mm
·       Prinsip kerja Hk. Stoke è butiran yang besar mengendap lebih cepat
·       Jika ada bahan organik è dihilangkan dengan hidrogen peroksida.

Contoh :
Pengujian ukuran butir tanah dengan ayakan dan sedimentasi. Dengan contoh 90 gram didapat data :
Ayakan                  massa tertahan           massa lolos
f       =3.35mm            0 gram                       90  gram     = 100 %
     =  2.0 mm              10.8                           79.2 =  88 %
     =  1.18                    10.8                           68.4  =  76 %
     = 0.600                   12.6                           55.8 =  62 %
     = 0.425                   5.4                             50.4 =  56 %
     = 0.300                   6.3                             44.1 =  49 %
     = 0.212                   4.5                             39.6 =  44 %
     = 0.150                   4.5                             35.1 =  39 %
     = 0.063                   11.7                           23.4 = 26 %
        pan                      23.4

Hidrometer :
fraksi f  < 0.04 mm      = 18 gram            = 20 %
fraksi f  < 0.025 mm    = 13.5 gram         = 15 %
fraksi f  < 0.016 mm    = 9.45 gram         = 10.5 %
fraksi f  < 0.010 mm    = 5.4 gram           = 6 %
è grafik : diameter (log) vs. % lolos.


Catatan :
·       Kemiringan grafik menunjukkan variasi butiran :
Þ tegak ® uniform
Þ landai ® wide range
·       Well-graded (gradasi baik) ® pasir/kerikil (< 5% fines)
Þ tak ada fraksi yang berlebihan/kurang pada suatu ukuran Þ ditandai dengan grafik yang cekung dan halus/baik ® umumnya
·       poorly graded (gradasi jelek)
Þ uniform
Þ gap - graded (ada gap ditengah)
·       D10 = diameter effektif
D10 : ukuran (diameter) dengan 10 % butir lolos (contoh D10 = 0.015 mm)
D60 : diameter dengan 60 % butir lolos (D60 = 0.56 mm).
·       Coefficient of uniformity (koefisien keseregaman)
Cu = D60/D10        ®  makin kecil makin seragam

·       Coefficient of curvature (koefisien kelengkungan)
CZ = D302/(D60.D10)

Þ well graded :       Cu  >  4 - 6  & Cz  =  1 - 3

Tanah A : bergradasi baik (kerikil)
Tanah B : kerikil berlempung
Tanah C : bergradasi seragam (pasir)
Tanah D : lempung

  

PLASTISITAS TANAH BERBUTIR HALUS

Sifat yang penting pada tanah berbutir halus :
“plastisitas” ® kemampuan tanah mengalami deformasi plastis (unrecoverable deformation) dengan volume tetap tanpa terjadi retak-retak.
Penyebab :
·       Clay mineral
·       Organik material

Sifat umum lempung

·       kering ® butir-butir melekat kuat/keras
·       basah ® plastis ® bisa diubah bentuknya tanpa pecah
·       menyerap air ® air diserap ® mengembang (lebih lunak) ® lekatan berkurang

Consistency (konsistensi) :  kondisi fisik tanah lempung pada kadar air tertentu

padat ® semi padat ® plastis ® cair (kadar air naik)



 
Kondisi liquid (cair) : kadar sangat tinggi è tanah dapat mengalir

Kondisi plastis : tidak mengalir, bisa diubah bentuk tanpa retak-retak.

Semi solid : diubah bentuk ® retak-retak, kadar air turun masih susut.

Solid : bentuk tak bisa diubah lagi, kadar air dikurangi, volume tetap.
1  s/d  3  ®   volume berkurang dan sebaliknya

Batas-batas konsistensi

Batas cair (liquid limit, LL/wL) : kadar air minimum tanah pada kondisi cair
Plastic limit (batas plastik, PL/wp) : kadar air minimum tanah pada kondisi plastis
Batas susut (shrinkage limit, SL/ws) : kadar air batas è kadar air turun è volume tetap

Atterberg limits èLL dan PL  ( SL ? ) 

Plasticity index (indeks plastis , PI/Ip) : interval kadar air pada kondisi plastis
PI  =  LL  -  PL

Tanah (dilapangan) : kadar air “w” terhadap LL dan PL- nya  è  Liquidity index (indeks kecairan, IL/LI)
LI  =  (w-PL)/PI             LI  >  1  ®  cair
LI  =  0 - 1  ® plastis
LI  <  0  ®  solid (semi solid)

Activity (A) : rasio PI terhadap % fraksi lempung.
Catatan :
·       Tanah dengan batas cair tinggi  ®  kurang baik  ®  kekuatan kecil, kompresibilitas tinggi, sukar dipadatkan dan kembang susut besar.
·       LL sama dengan PI tinggi  ®  lebih liat ® lebih rapat air
·       Lempung “high plasticity” = lempung gemuk
Lempung “low plasticity” = lempung kurus
lempung gemuk + pasir/lanau ® bisa berkurang (agak kurus)
·       Butiran lempung sering sulit mengendap dalam larutan (bermuatan listrik) ®  test gradasi  ®  deflocculating agent
·       air minum  ®  digumpalkan  ®  mengendap (koagulasi)

Penentuan batas cair

èAlat casagrande atau cara kerucut jatuh

tanah èdiaduk merata dengan air è dimasukkan mangkok (tebal 1 cm)  è bagian tengah dibarut dengan colet.
·       jika tanah cair  è  mengalir dan menutup
·       tanah kurang cair è menempel èdiketuk-ketuk
·       kadar air = batas cair è menutup alur è 25  ketuk-an/jatuhan
è dalam praktek è interpolasi dari 4 pengujian :
2 test  ®  15 - 25 kali
2 test  ®  25 - 40 kali
è grafik sb-x = ketukan (skala log)
                  sb-y = kadar air

Penentuan batas plastis
Tanah pada kadar batas plastis (PL)   è tanah digiling-giling è batang berdiameter 3 mm  è mulai retak-retak
  jika f 3 mm masih utuh/halus ® plastis.
  Jika f > 3 mm sudah retak  è semi solid (kurang air)

Batas susut (SL)
SL : kadar air maksimum tanah tak susut lagi ® wsat pada volume minimum

Tanah + air  è    kira-kira cair  è    cawan susut  è   dikeringkan oven.
                                                          Volume minimum

·       volume diukur dengan menekan kedalaman air raksa ® Vo
·       massa ditimbang ® Mo

Þ rd  = Mo/Vo              

Þ   wsat = SL =  1/rd  - 1/rs          è rs  diuji

Catatan :
LL, PL, SL ® tanah kohesif saja
pasir  ®  non plastis (NP)
·       Tanah dikatakan “high plasticity” jika LL > 50 %
·       Suatu tanah jika batas plastisnya tidak bisa di test  atau jika PL ³ LL è non plastis .



Tidak ada komentar:

Poskan Komentar