gloopic.net
Artikel / Penerbangan

Geoteknik Bandara Bag. 2

Oleh : Bigman Hutapea, Ph.D , (KK Geoteknik FTSL-ITB Ketua Umum Himpunan Ahli Teknik Tanah Indonesia

Aspek-Aspek Geoteknik dalam Pembangunan Bandar Udara

Topik 2 : Pemadatan Tanah

Pemadatan Tanah Soil Compaction

Sebuah proses dimana partikel-partikel tanah tersusun secara lebih rapat dengan berkurangnya volume pori, sebagai hasil dari pemakaian beban seperti rolling (gilas), tamping (menumbuk) atau getaran. Proses ini meliputi keluarnya udara dari pori tanpa perubahan yang signifikan terhadap kadar air.

Tujuan Pemadatan Tanah

Merubah sifat-sifat teknis tanah menjadi lebih baik: strength, compressibility, volume stability (shrink-swell 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

 

Teori Pemadatan Tanah

Kriteria: Kepadatan kering

  

Kriteria : Kepadatan kering    

 

Kurva Pemadatan

Tes Pemadatan Tanah di laboratorium

Tes pemadatan tanah di laboraturium ditemukan oleh R.R. Proctor pada tahun 1933,  dinamakan dengan “Tes Pemadatan Proctor”. Dilakukan untuk mendapatkan kurva pemadatan yang mencerminkan hubungan antara berat jenis kering (gd) dan kadar air optimum (w).

Terdapat dua macam tes pemadatan tanah :

  1. Proctor Standar
  2. Proctor Modifikasi

Usaha Pemadatan (Energi)

Energi pemadatan (E) dinyatakan dalam formula sebagai berikut

Perubahan energi pemadatan akan menyebabkan perubahan kurva pemadatan. Nilai berat jenis kering tanah maksimum (gd maksimum) akan meningkat seiring dengan penurunan nilai kadar air optimum (woptimum).

Spesifikasi Peralatan Tes Proctor Standar dan Proctor Modifikasi

Tes Proctor Standar

(ASTM D698)

Tes Proctor Modifikasi

(ASTM D1557)

Berat Hammer

24.5 N (5.5 lb)

44.5 N (10 lb)

Tinggi Jatuh Hammer

305 mm (12 in)

457 mm (18 in)

Jumlah Layer

3

5

Jumlah Pukulan/Lapis

25

25

Volume Mold

0.000 942 2 m (1/30 ft3)

Energi Kompaksi (CE)

595 kJ/m3 (12400)

2698 kJ/m3 (56250 lb.ft/ft3)

Tanah

(-) Saringan No.4

Prosedur tes mengacu pada standar  ASTM D698 untuk tes Proctor Standar dan ASTM D 1557 untuk tes Proctor Modifikasi.

Tes dilakukan dengan mengikuti prosedur sebagai berikut :

  1. Pengambilan sampel tanah dari quarry.
  • untuk tes Proctor Standar tanah diambil seberat ± 25 kg
  • untuk tes Proctor Modifikasi tanah diambil seberat ± 50 kg
  1. Sampel dimasukkan ke dalam karung dan dibawa ke laboraturium.
  2. Sampel dijemur di bawah sinar matahari hingga kering udara.
  3. Penyaringan sampel yang telah dikeringkan.
  • untuk tanah berbutir kasar menggunakan saringan No.10
  • untuk tanah berbutir halus menggunakan saringan No.40
  1. Sampel tanah dimasukkan ke dalam mold, dibuat sebanyak 5 mold dengan variasi kadar air.
  • untuk tes Proctor Standar digunakan  mold berdiameter 4” dan sampel tanah dibagi menjadi tiga lapis
  • untuk tes Proctor Modifikasi digunakan mold berdiameter 6” dan sampel tanah dibagi menjadi lima lapis
  1. Sampel di dalam mold kemudian ditumbuk dengan menggunakan hammer, dilakukan sebanyak 25 pukulan/lapisan.
  • untuk tes Proctor Standar digunakan hammer dengan berat ±2.5 kg dan tinggi jatuh 12”
  • untuk tes Proctor Modifikasi digunakan hammer dengan berat ± 5 kg dan tinggi jatuh 18”
  1. Pengukuran berat jenis tanah (g) dan berat jenis kering tanah (gd)
  2. Plot kurva pemadatan (hubungan antara gd dan w)
  3. Tentukan nilai gdmaksimum dan w optimum

Teori Kompaksi

Example data collected during test

In a typical compaction test the following data might have been collected:

Mass of mould, Mo = 1082 g

Volume of mould, V = 950 ml

Specific gravity of soil grains, Gs = 2.70

Mass of mould + soil (g)

2833

2979

3080

3092

3064

3027

Water content (%)

8.41

10.62

12.88

14.41

16.59

18.62

Bulk density, r (Mg/m³)

1.84

2.00

2.10

2.12

2.09

2.05

Water content, w

0.084

0.106

0.129

0.144

0.166

0.186

Dry density, rd (Mg/m³)

1.70

1.81

1.86

1.851

1.79

1.73

The optimum air-voids content is the value corresponding to the maximum dry density (1.86 Mg/m³) and optimum water content (12.9%).

Water content (%)

10

12

14

16

18

20

rd when Av = 0%

2.13

2.04

1.96

1.89

1.82

1.75

rd when Av = 5%

2.02

1.94

1.86

1.79

1.73

1.67

rd when Av = 10%

1.91

1.84

1.76

1.70

1.64

1.58

Teori Pemadatan Tanah

Menurut Proctor, pemadatan tanah ditentukan oleh:

  1.  Usaha Pemadatan (energi)
  2.  Tipe Tanah
  3.  Kadar Air (w), dan
  4.  Berat Jenis Kering (ýd)

Hubungan Kadar Air dengan Berat Isi Kering untuk Delapan Jenis Tanah yang Dipadatkan Menurut Metode Standard Proctor (Johnson dan Sallberg, 1960)

Sifat-sifat tanah berdasarkan USCS

Group Symbol

Compaction Characteristics

Compressibility and Expansion

Value as Embankment Material

Value as Subgrade Material

GW

Good

Very Little

Very Stable

Excellent

GP

Good

Very Little

Reasonably Stable

Excellent to Good

GM

Good

Slight

Reasonably Stable

Excellent to Good

GC

Good

Slight

Reasonably Stable

Good

SW

Good

Very Little

Very Stable

Good

SP

Good

Very Little

Reasonably Stable when Dense

Good to Fair

SM

Good

Slight

Reasonably Stable when Dense

Good to Fair

SC

Good to Fair

Slight to Medium

Reasonably Stable

Good to Fair

ML

Good to Poor

Slight to Medium

Poor, gets better with high density

Fair to Poor

CL

Good to Fair

Medium

Stable

Fair to Poor

OL, MH, CH, OH, PT

Fair to Poor

High

Poor, Unstable

Poor to Not Suitable

Fill Materials

Permeability

Foundation Support

Pavement Subgrade

Expansive

Compaction
Difficulty

Gravel

Very High

Excellent

Excellent

No

Very Easy

Sand

Medium

Good

Good

No

Easy

Silt

Medium Low

Poor

Poor

Some

Some

Clay

None+

Moderate

Poor

Difficult

Very Difficult

Organic

Low

Very Poor

Not Acceptable

Some

Very Difficult

 

Perilaku Tanah yang Dipadatkan:

  1. Pasir
  2. Lempung
  3. Secara umum semakin padat adalah semakin baik.
  4. Kepadatan Relatif adalah faktor utama yang mengontrol :
    • kompresibilitas
    • kekuatan
    • potensi likuifaksi dan
    • modulus deformasi
  5. Kadar air pada umumnya tidak begitu penting pada pasir, kecuali untuk pasir jenuh yang memikul beban dinamis (bahaya likuifaksi).
  6. Selain kepadatan relatif, perilaku tanah pasir sangat bergantung pada confining pressure  dan kondisi fabric.

 

Tipe Tanah

Tipe tanah seperti distribusi ukuran butiran, bentuk butiran tanah, specific gravity serta jumlah dan tipe kandungan mineral lempung merupakan faktor penting yangmempengaruhi kadar air optimum (woptimum) dan berat jenis kering maksimum (gd maksimum). 

Pada tanah pasir, berat jenis kering tanahcenderung untuk menurun pada saat awal penambahan air. Kemudian pada saat mencapai kadar air tertentu, berat jenis kering tanah akan bertambah hingga mencapai nilai maksimum. Penurunan nilai berat jenis kering tanah pada saat awal pertambahan kadar air disebabkan oleh efek tarik kapilaritas. Pada saat kadar air masih rendah, gaya tarik kapilaritas pada air akan menyebabkan partikel tanah cenderung bergerak dan memadat.

Perilaku Tanah Pasir yang Dipadatkan

Pengaruh Cara Pemadatan (di Laboratorium)

  1. Sifat-sifat mekanik (tegangan-regangankompresibilitaslikuifaksi) sangat bergantung pada sample preparation.
  2. Sample preparationyang 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.

 

Perilaku Tanah Pasir yang Dipadatkan (di Lapangan)

  1. Perilaku di lapangan adalah sama dengan di laboratorium (ditentukan oleh kepadatan dan confining pressure).
  2. Cara pemadatan yang berbeda di lapangan akan menghasilkan struktur tanah yang berbeda pula (vibratory atau tamping).
  3. Untuk clean cohesionless fills, pemadatan dengan vibratory rollers adalah metode yang terbaik dan paling ekonomis dengan kedalaman efektif sekitar 2 m. Apabila digunakan the heaviest vibratory roller, maka kedalaman efektifnya dapat lebih besar.

 

Perilaku Tanah Lempung yang Dipadatkan

  1. Secara umum sifat-sifat mekanis dari lempung yang dipadatkan bergantung pada :
  • cara pemadatan
  • energi (compactive effort)
  • kadar air saat pemadatan
  • perubahan kadar air dan volume setelah pemadatan
  1. Pemadatan dengan kadar air lebih rendah dari kadar air optimum (wopt) akan menghasilkan struktur tanah yang flocculated dan aggregate.

Pemadatan dengan kadar air lebih besar dari kadar air optimum (wopt) akan menghasilkan struktur tanah yang deflocculated dan disperse.

 

Prinsip Pemadatan yang Menyangkut Hubungan antara Struktur dan Perilaku Tanah Lempung

Pemadatan di sisi kiri kadar air optimum (wopt) menghasilkan struktur lempung yang flocculated.

Lempung perilakunya berbeda setelah terkena penjenuhan

  1. Sesaat setelah dipadatkan (as compacted)
  2. Setelah terjadi penjenuhan (after soaked)

 

Hubungan antara Kepadatan Kering, Kadar Airdan Kekuatan Lempung Setelah Pemadatan (Seed, Mitchell, dan Chan (1960))

Penyusutan Saat Pengeringan

Kekuatan Tanah Lempung Setelah Terjadi Penjenuhan

Dipengaruhi oleh :

  1. kadar air dan kepadatan kering saat pemadatan
  2. struktur tanah saat pemadatan
  3. besarnya pembebanan saat terjadi penjenuhan
  4. tipe tanah lempung

 

Specification

Penelitian pada suatu contoh tanah menunjukkan kuat geser (undrained strength) tanah lanau kepasiran (sandy silt) warna coklat (brown) pada saat jenuh hanya sepertujuh dari kuat geser tidak jenuh pada kepadatan 80% berdasarkan Standard Proctor.

Kepadatan

Rasio

Jenuh/Tidak jenuh

Tidak jenuh

Jenuh

80% Standard Proctor

10,0

1,5

0,15

90% Standard Proctor

15,0

5,3

0,35

95% Standard Proctor

17,5

10,0

0,57

 

Pemadatan Tanah Lapangan

Peralatan pemadatan di lapangan yang umum digunakan adalah :

  1. smooth wheel roller
  2. pneumatic rubber-tired roller

Smooth wheel roller sesusai untuk digunakan saat finishing pada pemadatan tanah pasir atau lempung. Smooth wheel roller dapat memberikan 100% coverage dengan contact pressure sebesar 310 – 380 kN/m2. Alat 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 pemijatan. Alat ini dapat memberikan 70-80% coverage dengan contact pressure sebesar 585 – 690 kN/m2.

Sheepsfoot roller merupakan alat yang paling efektif pada pemadatan tanah lempung. Alat ini mampu memberikan contact pressure sebesar 1380 – 6900 kN/m2.

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

Penerapan Berbagai Tipe Alat Pemadatan untuk Berbagai Jenis Tanah (Caterpillar Tractor Co., 1977)

Penentuan Berat Jenis Lapangan Hasil Pemadatan

Spesifikasi pemadatan lapangan mensyaratkan agar berat jenis kering lapangan harus mencapai 90 – 95% berat jenis kering maksimum di laboraturium yang ditentukan melalui tes Proctor Standar atau Proctor Modifikasi.

Prosedur standar untuk penentuan berat jenis lapangan adalah sebagai beirikut :

  1.  metode kerucut pasir
  2.  metode balon
  3.  metode dengan air atau oli
  4.  metode nuclear density

Spesifikasi Teknis yg Umum Digunakan

Field Compaction

Materials

Vibrating Sheepsfoot
Rammer

Static Sheepsfoot
Grid Roller
Scraper

Vibrating Plate Compactor
Vibrating Roller
Vibrating Sheepsfoot

Scraper
Rubber-tired Roller
Loader
Grid Roller

Lift Thickness

Impact

Pressure
(with kneading)

Vibration

Kneading
(with pressure)

Gravel

12+

Poor

No

Good

Very Good

Sand

10+/-

Poor

No

Excellent

Good

Silt

6+/-

Good

Good

Poor

Excellent

Clay

6+/-

Excellent

Very Good

No

 

California Bearing Ratio Test (CBR)

Tes CBR(a). Silinder dan Dial Gauge ; (b). Skema

Kedalaman Penetrasi

Unit Load

0.1 inci

1000 psi

0.2 inci

1500 psi

0.3 inci

1900 psi

0.4 inci

2300 psi

0.5 inci

2600 psi

 

Prosedur tes mengacu pada standar  ASTM D-1883

Tes dilakukan dengan mengikuti prosedur sebagai berikut :

 

  1. Penentuan kadar air optimum (woptimum).
  2. Sampel tanah dimasukkan ke dalam mold, dibuat sebanyak 3 mold. Sampel tanah dalam setiap mold dibuat sebanyak 5 lapis.
  3. Sampel di dalam mold kemudian ditambah air sebesar kadar air optimum.
  4. Penumbukan sampel tanah dalam mold dengan menggunakan hammer seberat 5 kg.

a)  untuk mold pertama dilakukan sebanyak 10 pukulan/lapisan

b)  untuk mold kedua dilakukan sebanyak 25 pukulan/lapisan

c)  untuk mold ketiga dilakukan sebanyak 56 pukulan/lapisan

  1. Untuk pengukuran swelling, sampel dalm mold kemudian direndam (soaked) selama ± 3 -4 hari
  2. Penetrasi sampel pada silinder uji
  3. Penentuan besarnya unit load yang diperlukan untuk memperoleh penetrasi 0,1 inci hingga 0,2 inci.
  4. Tentukan nilai CBR.

CBR Disain

Kedalaman Penetrasi

Unit Load

0.1 inci

1000 psi

Sumber : Sosialisasi Direktorat Bandar Udara Oktober 2011

Edited by : Kang Igun

Komentar

Artikel Terkait
gloopic.net
Visitor Online :80
Visitor Today :757
Visitor Total :6.360.168

BERLANGGANAN NEWSLETTER

Dengan berlangganan NEWSLETTER anda akan menerima info tebaru dari situs kami.