Batas Plastis dan Indeks Plastisitas Tanah

Alat Pengujian Batas Atterberg
(sumber : engineeringtraining.tpub.com)

Plastic Limit dan Plasticity Index of Soils (Batas Plastis dan Indeks Plastisitas Tanah). Standar pengujian batas plastis dan indeks plastisitas tanah.

Batas plastisitas tanah adalah kadar air (water content) yang dinyatakan dalam persen (%) terhadap massa tanah kering oven. Batas plastisitas ini merupakan batas antara keadaan plastis dengan semi solid dari tanah. Kadar air pada batas ini dianggap terjadi pada kadar air pada batas ini dianggap terjadi pada kadar air terendah dimana tanah dapat digelintir menjadi suatu gelintiran tanah berdiameter 1/8 inch (3,2 mm) tanpa menjadikan gelintiran-gelintiran tanah tersebut menjadi putus.

Peralatan:

·   Evaporating dish (cawan), suatu cawan porselin beriameter 4,5 inch (114,3 mm).

·   Spatula (pisau pengaduk), pisau baja panjang sekitar 3 inch (76,2 mm) dan lebarnya sekitar ¾ inch (19,0 mm).

·   Surface for rolling (landasan penggelintir), alat ini merupakan pelat kaca yang dikasarkan (ground glass plate) atau boleh juga selembar kertas yang atau tanpa berglasur.

·   Container, merupakan suatu cawan kecil biasanya bertutup untuk mencegah penguapan selama penimbangan.

·     Timbangan (balance), Ketelitian 0,01 gram.

Sample

·   Bila hanya dikehendaki batas plastis saja, maka cukup diperlukan sekitar 15 gram sample yang lolos ayakan No. 40 (0,425 mm) yang diperoleh menurut ASTM Methode D.421 Dry Preporation of Solil Sample for Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants. Masukkan sample kering angin kedalam evaporating dish (cawan) dan aduk merata dengan air suling sampai menjadi massa yang plastis dan dengan mudah dapat dibentuk seperti bola. Dari bola tanah diambil sample sekitar 8 gram.

·  Jika dikehendaki batas cair dan batas plastis, maka dapat diambil sample sebanyak kira-kira 8 gram dari sample yang disiapkan menurut ASTM Method D.423, Test for liquid limit of soils. Ambil sample dari pasta tanah yang cukup plastis sehingga dengan mudah dapat dibentuk seperti bola tanpa menimbulkan lekatan/lekatan pada jari tangan bila pasta tersebut ditekan dengan jari. Bila sample diambil sebelum test liquid limit selesai, maka sample perlu dibiarkan dulu agar menguap sampai cukup kering sehingga dapat digelintiri menjadi 1/8 inch (3,2 mm).

 Prosedur

·    Remas sample 8 gram tersebut menjadi bentuk elipsoid. Gelintir dengan jari-jari serta pelat kaca/kertas sehingga berbentuk gelintiran panjang dengan diameter merata. Kecepatan penggelintiran adalah 80-90 strokes/menit. Satu stroke adalah gerakkan kedepan dan kebelakang sampai posisi semula.

·    Bila diameternya telah mencapai 1/8 inch (3,2 mm), patahkan gelintiran tanah tersebut menjadi 6-8 potong. Satukan kembali dan diremas dengan jari-jari kedua tangan sehingga membentuk elipsoid dan gelintir kembali sampai diameter 1/8 inch (3,2 mm), hal seperti ini diulang-ulang terus sampai gelintiran tanah tidak bertambah panjang dan diameternya 1/8 inch (3,2 mm), biasanya diikuti gelintiran tanah menjadi retak-retak.

·   Kumpulan gelintiran-gelintiran tanah tersebut kedalam cawan dan ditimbang beratnya. Usahakan waktu penimbangan berlangsung cepat agar tidak timbul penguapan pada sample. Sesudah ditimbang sample dioven sehingga beratnya tetap pada temperatur 230⁰ ± 9⁰ F (110⁰ ± 5⁰ C) dan ditibang lagi, sehingga dapat diketahui berat air yang dikandungnya.

Hitungan

·    Batas plastis (plastis limit) adalah kadar air yang dinyatakan dalam persen (%) terhadap berat kering oven tanah sebagai berikut:

Plastic limit = ((massa air)/(massa tanah kering oven)) x 100%

·   Indeks plastisitas (plasticity index) adalah selisih antara batas cair dan batas plastisnya.

Indeks plastisitas (PI)  = batas cair (LL) - batas plastis (PL).

·   Laporkan selisih seperti tersebut diatas sebagai indeks plastisitas, kecuali bila terjadi hal-hal sebagai berikut :

> Bila batas cair atau batas plastis tak dapat ditentukan, maka indeks plastisitas dinyatakan sebagai NP (non plastic).

> Bila tanah banyak mengandung pasir, maka test batas plastis (plastic limit) harus dilaksanakan sebelum penentuan batas cair dilakukan. Bila batas plastis tanah tidak dapat ditentukan maka dapat dilaporkan batas cair dan batas plastis sebagai NP.

>  Bila batas plastis sama dengan atau lebih besar dari batas cair, maka batas plastis dinyatakan sebagai NP.

Sumber :

ASTM

Klasifikasi Tanah

Tanah umumnya diklasifikasikan sebagai tanah kohesif dan tidak kohesif atau sebagian tanah yang berbutir kasar dan halus. Istilah tanah dipakai mencakup lempung (clay), pasir (sand), kerikil (gravel), dan batu-batu yang besar.

Dalam bidang teknik sipil, hasil dari penyelidikan tanah dapat diketahui sifat-sifat alami dan teknis tanah sehingga berguna untuk:

a. Menentukan rembesan, daya rembes dan kecepatan rembesan air yang melalui penampang tanah serta koefisien rembesan.

b. Menentukan pemampatan tanah berdasarkan teori konsolidasi Terzaghi dan penurunan, maka dapat digunakan untuk mengevaluasi penurunan suatu konstruksi.

c. Menentukan kuat geser tanah, untuk mengevaluasi kemantapan lereng bendungan, tanggul, dan lainnya.

Klasifikasi tanah sangat membantu perencana dalam memberikan pengarahan melalui cara empiris yang tersedia dari hasil pengalaman yang lalu. Meskipun tidak mutlak, karena perilaku tanah sukar diduga. Banyak sekali kegagalan konstruksi disebabkan masalah tanah, seperti menara Pisa di Italia yang terkenal itu.

Lanjut ke Sistem Klasifikasi Tanah

Uji Triaxial

Salah satu cara menentukan parameter kekuatan geser tanah (kohesi c, dan sudut geser dalam  Φ) adalah uji Triaxial. Pada pengujian Triaxial, contoh tanah dibebani pada ketiga sumbunya (sumbu Cartesius) dengan beban tekanan σ₁, σ₂, dan σ₃. Pengujian bertujuan untuk mensimulasikan kondisi yang sebenarnya di lapangan, yaitu bahwa suatu elemen tanah menerima beban tekan dari atas (vertikal) yang terdiri dari beban tanah diatasnya atau overburden pressure dan beban lainnya (σ₁), serta tekanan tanah dari arah radial yang mengekang (atau menghimpit) elemen tanah tersebut (σ₂ dan σ₃).

Tekanan yang diterima elemen tanah akibat kekangan dari tanah di sekelilingnya pada umumnya merupakan tekanan radial (σ_r) yang mempunyai besaran sama pada semua arahnya, sehingga σ₂ sama dengan σ₃. Namun demikian tidak tertutup kemungkinan bahwa suatu elemen tanah akan menerima beban kekangan yang tidak sama besarnya (σ₂ ≠ σ₃), misalnya tekanan radial pada elemen tanah di daerah dinding galian.

Berbeda dari pengujian unconfined, pengujian Triaxial memerlukan tekanan radial untuk mengekang contoh tanah. Besarnya tekanan radial sering disebut sebagai σ₃ (atau σ_min pada lingkaran Mohr), sedangkan besarnya tekanan yang mengakibatkan hancurnya contoh tanah dinamakan tekanan maksimum (σ₁).

Hal yang harus diperhatikan dalam pengjian Triaxial adalah menjaga agar struktur butiran contoh tanah tidak berubah selama proses persiapan pengujian, sehingga contoh tanah mencerminkan kondisi sebenarnya dilapangan.

Untuk mensimulasikan kecepatan penambahan beban yang akan diterima elemn tanah di lapangan, maka uji Triaxial dibagi menjadi tiga (3) metode. Ketiga cara tersebut adalah:

1.     Unconsolidated Undrained (UU test atau quick test).

2.     Consolidated Undrained (CU test)

3.     Consolidated Drained (CD test)

Pengujian Unconsolidated Undrained dilakukan untuk mensimulasikan kondisi di lapangan apabila penambahan/pemberian beban relatif cepat sehingga lapisan tanah belum sempat terkonsolidasi (air di dalam pori tanah tidak sempat mengalir ke luar selama proses pemberian beban), oleh karena itu pengujian ini juga dinamakan quick test. Sebagai contoh dalam kasus ini adalah suatu lapisan tanah yang menerima beban relatif cepat seperti beban urugan yang berlangsung relatif singkat.

Pengujian Consolidated Undrained dilakukan untuk mensimulasikan kondisi lapisan tanah yang telah terkonsolidasi dan kemudian menerima penambahan beban yang relatif cepat. Pada kasus ini mula-mula air di dalam pori tanah dibiarkan mengalir keluar akibat proses konsolidasi, dan setelah tanah terkonsolidasi sempurna (100%), lapisan tanah tersebut menerima tambahan beban yang relatif cepat sehingga air di dalam pori tanah pada saat penambahan beban tidak sempat mengalir ke luar. Sebagai contoh pada kasus ini adalah beban tanki yang didirikan di atas suatu urugan pada tanah lempung yang telah mengalami konsolidasi 100%.

Pengujian Consolidated Drained dilakukan untuk mensimulasikan kondisi pemberian beban pada tanah yang telah terkonsolidasi dengan kecepatan yang relatif lambat dibandingkan dengan keluarnya air dari pori tanah.

Parameter kekuatan geser tanah pada percobaan Triaxial ditentukan dengan bantuan lingkaran Mohr. Parameter kekuatan geser tanah tersebut terdiri dari sudut geser dalam (Φ) dan kohesi (c). selain itu, besarnya tekanan air di dalam pori tanah selama proses pembebanan pada pengujian UU dan CU juga dapat ditentukan.

Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)

Pengujian Direct Shear, kekuatan geser tanah diperoleh dengan cara menggeser contoh tanah yang diberi beban normal (N). Kekuatan tanah yang diperoleh dari percobaan tersebut adalah dalam kondisi drained, karena air di dalam pori tanah diijinkan keluar selama pembebanan. Oleh karena itu percobaan Direct Shear pada umumnya dignakan tanah pasir (granular).

Hubungan antara besarnya gaya geser (T) dan beban normal (N) dipresentasikan dalam grafik 1. Untuk menentukan parameter kohesi (c) dan sudut geser dalam (ø). Agar diperoleh hasil yang akurat, maka pengujian dilakukan minimum 3 kali dengan pembebanan normal yang berbeda-beda.

Alat yang digunakan :

1.     Mesin Direct Shear

2.     Cetakan/ring pemotong contoh tanah

3.     Kawat pemotong (trimmer)

4.     Tabung percobaan

5.     Batu porous

6.     Pelat bergerigi

7.     Dial penurunan

8.     Stopwatch

Prosedur :

1.     Keluarkan contoh tanah yang tidak terganggu 9undisturbed) dari tabung (atau buat remolded sample), dan dipotong menggunakan kawat pemotong (trimmer), agar ketebalan contoh tanah sama dengan ketebalan ring pemotong.

2.     Pasang batu porous pada bagian bawah tabung percobaan, kemudian pasang plat bergerigi di atas batu porous.

3.     Keluarkan contoh tanah dari ring pemotong, dan masukkan ke dalam tabung percobaan (di atas plat bergerigi).

4.     Letakkan batu bergerigi di atas contoh tanah, kemudian pasang batu porous di atas batu bergerigi.

5.     Masukkan tabung percobaan ke dalam kompartemen, dan atur dial penurunan agar jarum menunjukkan angka nol.

6.     Atur torak beban dan pencatan gaya geser (proving ring) agar tepat menempel pada tabung percobaan.

7.     Siapkan timer (stop watch) untuk memulai percobaan.

8.     Pasang beban N, dan segera jalankan mesin (T) bersamaan dengan stiopwatch.

9.     Catat besarnya gaya yang terjadi pada proving ring (T) dan dial penurunan pada setiap interval tertentu.

10. Percobaan dilanjutkan sampai contoh tanah hancur, yang ditunjukkan dari gaya  pada proving ring yang konstan.

11. Ulangi percobaaan dari alangkah 1-10 pada contoh tanah baru dan beban normal (N) yang lebih besar.

12. Hitung  tekanan normal (σ) dan tegangan geser (t) maksimum yang terjadi.

13. Gambar grafik hubungan antara tekanan normal dan tegangan geser. Kemudian tentukan besarnya kohesi (c) dan sudut geser dalam (ø).

14. Besarnya kohesi tanah (c) ditentukan dari perpotongan antara garis linear dan ordinat pada tekanan normal (σ) sebesar nol, sedangkan besar sudut geser dalam tanah (ø) ditentukan dari sudut kemiringan antara garis regresi (linear) yang menghubungkan titik-titik hasil pengujian dan garis (sumbu) horizontal.

Contoh Perhitungan:

Berdasarkan empat (4) kali pengujian contoh tanah berukuran panjang 5 cm, lebar 5 cm dan tebal 2 cm dengan beban normal masing-masing 5 kg, 10 kg, 20 kg, dan 40 kg, diperoleh data seperti berikut:

Pengukuran Kekuatan Geser Tanah

Berbagai parameter kekuatan geser untuk tanah tertentu dapat ditentukan melalui uji di laboratorium. Sebelum pelaksanaan uji tersebut, diperlukan ketelitian dan perhatian yang besar terhadap proses pengambilan sample, penyimpanan sample, dan perawatan sample tanah sebelum pengujian. Oleh sebab itu, pada waktu pelaksanaan uji, tanah masih dalam keadaan belum terganggu/belum diberi perlakuan (undisturbed).

Untuk melaksanakan uji kekuatan geser di laboratorium dapat dilaksanakan dengan berbagai cara, antara lain :

1. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)
2. Uji Triaxial (Triaxial Test)
3. Uji Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)
4. Uji Geser Sudut

ANALISA STABILITAS LERENG

Asumsi dari Culman bahwa kelongsoran bahwa kelongsoran akan terjadi dengan bentuk permukaan datar yang melalui kaki lereng. Namun dari hasil observasi memperlihatkan bahwa kelongsoran lebih banyak terjadi dengan bentuk lingkaran longsor daripada bentuk permukaan datar.

Metode pias yang telah dikembangkan pada tahun 1920 oleh seorang insinyur Swedia, merupakan suatu analisis stabilitas lereng untuk kelongsoran yang terjadi dengan bentuk curve (lingkaran).

lanjut lagi ntar yaaaa