Laporan Praktikum Mekanika Tanah Dasar - Atterberg Limits PDF

Preview

Summary

Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas IndonesiaNAMA PRAKTIKAN : (Andika Sya’ban) (1606828955) (Pranita Giardini) (1606836995) (Radhitya Abiyoga) (1606904384) KELOMPOK : R TANGGAL PRAKTIKUM : 11 Maret 2018 JUDUL PRAKTIKUM : Atterberg Limits ASISTEN : Nadya Ayu Anindita PARAF DAN NILAI...

Description

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia NAMA PRAKTIKAN

: (Andika Sya’ban)

(1606828955)

(Pranita Giardini)

(1606836995)

(Radhitya Abiyoga)

(1606904384)

KELOMPOK

: R8

TANGGAL PRAKTIKUM

: 11 Maret 2018

JUDUL PRAKTIKUM

: Atterberg Limits

ASISTEN

: Nadya Ayu Anindita

PARAF DAN NILAI

:

A. LIQUID LIMIT (BATAS CAIR) I. PENDAHULUAN 1.1 Standar Acuan ASTM D 4318 “Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils” AASHTO T 89 “Determining the Liquid Limit of Soils” SNI 1967:2008 “Cara uji penentuan batas cair tanah

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari kadar air pada liquid limit (batas cair) dari sampel tanah.

Hasil uji batas ini dapat diterapkan untuk menetukan konsistensi perilaku material dan sifatnya pada tanah kohesif, dimana konsistensi tanah tergantung dari nilai batas cairnya. Disamping itu, nilai batas cair ini dapat digunakan untuk menentukan nilai indeks plastisitas tanah yaitu nilai batas cair dikurangi dengan nilai batas plastis.

1.3 Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Alat Cassagrande



Standard grooving tool



Can



Spatula



Mangkuk porselin

Atterberg Limits

1

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Oven



Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram



Botol penyemprot

b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No. 40 ASTM sebanyak ± 1 kg



Air suling

a

b

c

d

Gambar 1.1 Peralatan praktikum liquid limit: a) Alat Cassagrande; b) Standard grooving tool; c) can; d) Alat penyemprot

1.4. Teori dan Rumus yang Digunakan Di dalam laboratorium, liquid limit didefinisikan sebagai kadar air dimana sampel tanah yang telah dimasukkan pada alat cassagrande, dibuat celah di tengahnya dengan standard grooving tool lalu alat cassagrande diputar dengan kecepatan 2 ketukan per-detik dan tinggi jatuh 10 mm, sehingga pada ketukan ke-25 sampel tanah yang digores dengan grooving tool merapat sepanjang 0,5 inch. Dalam batas cair kita mempelajari kadar air dalam keadaan tertentu. Dalam hal ini hanya dipelajari/diuji dalam tiga keadaan, yaitu batas cair, batas plastis, dan batas susut dari tanah, atau secara skematis diwakili pada sebuah diagram yaitu:

Cair

Plastis BA BAT TAS CAIR

Atterberg Limits

Semi Plastis

BA BAT TAS PLASTIS

Solid

BA BAT TAS SUSUT

2

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Gambar 1.2 Diagram Atterberg Limits

Semakin ke kanan diagram di atas, kadar airnya semakin sedikit. Batas cair ini ditentukan dengan percobaan memakai alat percobaan liquid limit. Alat ini dikembangkan oleh Cassagrande dan besarnya batas cair ditentukan pada ketukan ke-25. W=

w1−w 2 ×100 % w 2−w 3

dengan: W = kadar air w1 = berat tanah basah + can w2 = berat tanah kering + can w3 = berat can

1.5. Teori Tambahan Batas-batas Atterberg (Atterberg Limits) disebut sebagai kadar air yang berkenaan dengan perbatasan antara keadaan-keadaan konsistensi pada tanah (Atterberg 1911). Suatu kondisi fisis dari tanah berbutir-halus pada kadar air (didefinisikan sebagai perbandingan antara massa air dengan massa padat suatu

partikel) tertentu dikenal sebagai konsistensi.

Berdasarkan kadar airnya, tanah digolongkan dalam tiga kondisi yaitu kondisi cair, plastis, semi-padat, atau padat (solid). Untuk mengetahui tingkat keadaan batas-batas tersebut, kita ambil contoh tanah berbutir halus (lempung atau lanau) yang dicampur dengan air sehingga mencapai keadaan cair. Apabila campuran ini dibiarkan mengering perlahan-lahan (tanpa dioven atau dipanaskan), maka tanah tersebut akan melalui beberapa tingkat keadaan tertentu dari keadaan cair sampai padat. Batas cair (Liquid Limit) didefinisikan sebagai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis. Kadar air dari tanah, dalam persen, dan jumlah pukulan untuk masingmasing uji digambarkan di atas kertas grafik semi-log (Gambar 1.3). Hubungan antara kadar air dan log N dapat dianggap sebagai suatu garis lurus. Garis lurus tersebut dinamakan scbagai kurva aliran ( flow curve). Kadar air yang bersesuaian dengan N = 25, yang ditentukan dari kurva Atterberg Limits

3

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia aliran, adalah batas cair dari tanah yang bersangkutan. Kemiringan dari garis aliran (flow line) didefinisikan sebagai indeks aliran ( flow index) dan dapat dituliskan sebagai: IF=

w1 −w2 log

( ) N1 N2

dimana: IF = indeks aliran w1 = kadar air, dalam persen, dari tanah yang bersesuaian dengan jumlah pukulan N1 w2 = kadar air, dalam persen, dari tanah yang bersesuaian dengan jumlah pukulan N2, Jadi, persamaan garis aliran dapat dituliskan dalam bentuk yang umum, sebagai berikut: w=−I F log N +C Atas dasar hasil analisis dari beberapa uji batas cair, US Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi (1949), mengajukan suatu persamaan empiris untuk menentukan batas cair, yaitu: ¿=w N

( ) N 25

tan β

dimana: N = jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk menutup goresan selebar 0,5 in pada dasar contoh tanah yang diletakkan dalam mangkok kuningan dari alat uji batas cair wN = kadar air di mana untuk menutup dasar goresan dari contoh tanah dibutuhkan pukulan sebanyak N tan β = 0, 121 (harap dicatat bahwa tidak semua tanah mempunyai harga tan β = 0,121).

Atterberg Limits

4

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 1.3 Kurva aliran (flow curve) untuk penentuan batas cair lempung berlanau (silty clay)

II. PROSEDUR PRAKTIKUM 2.1 Persiapan 1.

Menyiapkan tanah lolos saringan no. 40 ASTM, dengan kondisi kering udara.

2.

Menimbang seluruh can.

3.

Memberi label pada can sesuai dengan jumlah ketukan yang akan dipakai.

2.2 Jalannya Praktikum 1.

Memasukkan sampel tanah ke dalam mangkuk porselin dan kemudian campur dengan air suling dan aduk dengan spatula hingga tanah menjadi homogen.

2.

Memasukkan sampel tanah ke dalam mangkuk cassagrande selapis demi selapis dan diusahakan tidak ada udara di antara setiap lapisan dengan spatula. Tebal tanah yang dimasukkan kurang lebih hingga setebal 0.5inch pada bagian tengahnya.

3.

Membuat celah di tengah-tengah tanah dalam mangkuk cassagrande dengan menggunakan grooving tool dalam arah tegak lurus mangkuk, dilakukan dengan hati–hati agar tidak terjadi retak pada bagian bawahnya (gambar 1.3).

Atterberg Limits

5

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 1.4 Membuat celah dengan grooving tool

4.

Menjalankan alat cassagrande dengan kecepatan konstan 2 putaran perdetik dan tinggi jatuh 1 cm, dilakukan hingga tanah tepat merapat sepanjang 0.5 inch. Pada saat itu hentikan alat cassagrande dan catat jumlah ketukan (gambar 1.4).

Gambar 1.5 Tanah yang merapat sepanjang ½ inch

5.

Menimbang can terlebih dahulu, lalu ambil sebagian tanah dalam mangkuk cassagrande dan masukkan ke dalam can dan kemudian timbang berat can + tanah. Terakhir, masukkancan + tanah ke dalam oven.

Atterberg Limits

6

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 6.

Mengulangi seluruh langkah di atas untuk lima sampel dan dengan nilai ketukan antara 11-20, 21-25, 26-30, 31-40 ketukan, hal ini dibantu dengan cara menambahkan air suling atau menambahkan tanah.

7.

Setelah kurang lebih 24 jam dalam oven, keluarkan sampel tanah dari oven dan timbang kembali.

8.

Menghitung kadar airnya.

2.3 Perbandingan dengan ASTM Pada ASTM jumlah ketukkan adalah antara 25 – 35 ketukan, sedangkan pada percobaan ini jumlah ketukan adalah antara 11 – 40 ketukkan, hingga tanah merapat sepanjang 0.5 inch.

III. PENGOLAHAN DATA 3.1 Data Hasil Praktikum Table 1. Data hasil praktikum Liquid Limit

Can No. Jumlah ketukan Berat tanah basah + can Berat tanah kering + can Berat can

11-20 18 26,3 gr 18 gr 8,6 gr

21-25 21 17,5 gr 13,1 gr 8,2 gr

26-30 28 17,5 gr 12,3 gr 6,3 gr

31-40 39 19,1 gr 14,1 gr 8 gr

21-25

26-30

31-40

3.2 Perhitungan Rumus menghitung kadar air adalah W=

w1−w 2 w 2−w 3

dengan:

×100 %

W = kadar air w1 = berat tanah basah + can w2 = berat tanah kering + can w3 = berat can

Table 2. Pengolahan data praktikum Liquid Limit

Can No.

Atterberg Limits

11-20

7

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Jumlah ketukan Berat tanah basah + can Berat tanah kering + can Berat can Berat tanah kering Berat air Kadar air

18 21 26,3 gr 17,5 gr 18 gr 13,1 gr 8,6 gr 8,2 gr 9,4 gr 4,9 gr 8,3 gr 4,4 gr 88,3 % 89,8 %

28 39 17,5 gr 19,1 gr 12,3 gr 14,1 gr 6,3 gr 8 gr 6 gr 6,1 gr 5,2 gr 5 gr 86,7 % 82,0 %

Kadar air rata-rata W=

88,3 %+89,8 %+ 86,7 %+ 82,0 % =86,7 % 4

Menentukan nilai Liquid Limit Cara 1: Memasukkan nilai 25 ketukan pada persamaan logarithmic dari grafik kadar air (W) vs jumlah ketukan (N). Table 3. Nilai grafik data praktikum Liquid Limit

N(x) W(y)

18 88,3 %

21 89,8 %

28 86,7%

39 82,0 %

92.0 89.8

90.0

88.3f(x) = − 9.11 ln(x) + 116.14 R² = 0.84 86.7

Kadar Air (W) (%)

88.0 86.0 84.0

82.0 82.0 80.0 78.0 15

20

25

30

35

40

45

Jumlah Ketukan (N) Gambar 1.6 Grafik untuk menentukan liquid limit

Dari grafik di atas, didapat persamaan kurva:

Atterberg Limits

8

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia y=−9,111 ln ( x ) +116,14

maka untuk N = 25 y ( 25 )=−9,111 ln ( 25 ) +116,14=86,81 %

Jadi, besar Liquid Limit pada cara 1 adalah 86,81%.

Cara 2 Dengan Rumus: ¿=W n

( )

Dengan :

N 25

0,121

LL = liquid limit Wn = kadar air pada ketukan ke-n N = jumlah ketukan

( ) 21 ¿ =89,8 %× ( ) 25 28 ¿ =86,7 %× ( ) 25 39 ¿ =82,0 %× ( ) 25 18 25

¿1=88,3% ×

0,121

=84,86 %

0,121

=87,92 %

2

0,121

=87,86 %

3

0,121

=86,50 %

4

Table 4. Pengolahan data praktikum Liquid Limit secara teori

No Can 11-20 21-25 26-30 31-40

Jumlah Ketukan 18 21 28 39

Wn (%) 88,3 89,8 86,7 82,0 LLrata-rata =

LL (%) 84,86 87,92 87,86 86,50 86,79

Jadi, besar Liquid Limit pada cara 2 adalah 86,79%. Kesalahan Relatif =

Atterberg Limits

|¿

|

−¿ cara 1 ×100 % ¿ cara2

cara2

9

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia

|

|

Kesalahan Relatif = 86,79 −86,81 × 100 %=0,03 % 86,79 Menentukan harga Flow Index (FI) Harga Flow Index (FI) didapatkan dengan mencari selisih nilai kadar air pada saat 100 ketukan dan 10 ketukan pada persamaan logarithmic dari grafik kadar air (W) vs jumlah ketukan (N). FI =W N 100−W N 10

Kadar air untuk N = 10 W N 10 =−9,111 ln ( 10 ) +116,14=95,16 % Kadar air untuk N = 100 W N 100 =−9,111 ln ( 100 )+116,14=74,18 % FI =74,18 %−95,16 %=−20,98 %

B. PLASTIC LIMIT (BATAS PLASTIS) I. PENDAHULUAN 1.1 Standar Acuan ASTM D 4318 “Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils” AASHTO T 89 “Determining The Plastic Limit and Plasticity Index Of Soils” SNI 1967:2008 “Cara uji penentuan batas plastis dan indeks plastisitas tanah”

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari kadar air pada plastic limit (batas plastis) dari sampel tanah atau untuk menentukan batas terendah kadar air ketika tanah dalam keadaan plastis, dan angka Indeks Plastisitas suatu tanah.

Atterberg Limits

10

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia

1.3 Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Plat kaca



Container



Spatula



Mangkuk porselin



Oven



Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram



Botol penyemprot

b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No. 40 ASTM



Air suling

1.4. Teori dan Rumus yang Digunakan Di dalam laboratorium, plastic limit didefinisikan sebagai kadar air pada batas dimana sampel tanah digulung pada pelat kaca hingga mencapai diameter kurang lebih 1/8inch (3,2 mm) dan tanah tersebut tepat retak-retak halus. Dari percobaan ini dapat ditentukan Plastic Index (IP), dimana: I p =¿−PL

Kadar air tanah dalam keadaan aslinya biasanya terletak antara batas plastis dan batas cair. Rumus yang digunakan sama seperti persamaan (1.1) W=

w1−w 2 ×100 % w 2−w 3

dengan: W = kadar air w1 = berat tanah basah + can w2 = berat tanah kering + can w3 = berat can

1.5. Teori Tambahan

Atterberg Limits

11

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Hasil percobaan dari tanah yang diuji dari berbagai belahan dunia diplot pada grafik indeks plastisitas (ordinat) versus batas cair (absis). Ditemukan bahwa tanah liat, lumpur, dan tanah organik terletak pada daerah grafik yang berbeda. Sebuah garis terdistribusi dengan persamaan PI =0,73 ( ¿−20 ) % disebut "Garis A", menggambarkan batas-batas antara lempung (di atas garis) dan lumpur dan tanah organik (di bawah garis), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.7. Baris kedua, garis U, yang dinyatakan sebagai

PI =0,9 ( ¿−8 ) %

mendefinisikan batas atas korelasi antara indeks plastisitas dan batas cair. Jika hasil tes tanah jatuh di atas garis U, maka harus dicurigai hasil tes tersebut dan ulangi pengujian.

Gambar 1.7 Plasticity Chart

Nilai tipikal untuk batas Atterberg untuk tanah ditunjukkan pada Gambar 1.8. Batas Atterberg bergantung pada jenis mineral dominan di dalam tanah. Jika montmorillonit adalah mineral utama, batas cairnya bisa melebihi 100%. Mengingat bahwa ikatan antara lapisan di montmorillonite lemah dan sejumlah besar air dapat dengan mudah menginfeksi ruang di antara lapisan. Dalam kasus kaolinit, lapisannya dipegang secara relatif rapat dan air tidak dapat menyerap infiltrasi antara lapisan dibandingkan dengan montmorilonit.

Atterberg Limits

12

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 1.8 Typical Atterberg Limits for Soils

II. PROSEDUR PRAKTIKUM 2.1 Persiapan 1. Menyiapkan tanah lolos saringan no. 40 ASTM. 2. Menimbang berat container. 3. Memberi label pada container

2.2 Jalannya Praktikum 1. Memasukkan sampel tanah ke dalam mangkuk porselin dan kemudian campur dengan air suling dan diaduk dengan spatula hingga homogen. 2. Mengambil sampel tanah tersebut sedikit lalu gulung di atas pelat kaca sampai berdiameter ⅛ inch. Bila kadar air berlebih, pada waktu sampel tanah mencapai diameter ⅛ inch tidak terjadi retak–retak, maka percobaan ini harus diulang kembali dengan menambahkan sampel tanah. Sedangkan bila kadar air kurang, sampel tanah akan retak-retak sebelum mencapai diameter ⅛ inch. Percobaan ini harus diulang kembali dengan menambahkan air sehingga sampel tanah tepat retak–retak pada waktu mencapai diameter ⅛ inch. 3. Memasukkan sampel tanah yang mulai retak–retak halus pada diameter ⅛ inch ke dalam dua container yang sudah ditimbang beratnya. Berat tanah minimum adalah 15 gram. 4. Menutup container secepatnya agar kadar air tidak berkurang karena penguapan. Kemudian timbang container yang telah berisi tanah tersebut. 5. Memasukkan container dalam keadaan terbuka ke dalam oven berisi tanah yang telah ditimbang selama kurang lebih 24 jam. 6. Setelah kurang lebih 24 jam dalam oven, keluarkan lalu timbang container berisi tanah + tutup guna mencari kadar airnya. Pada saat

Atterberg Limits

13

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia menghitung kadar air ini jangan lupa tambahkan berat penutup container agar berat total container seperti pada saat menimbang berat tanah basah sebelumnya. 7. 2.3 Perbandingan dengan ASTM 

Pada percobaan, waktu penggulungan tanah tidak ditentukan, sedangkan pada ASTM waktu penggulungan tanah maksimum adalah dua menit.



Pada percobaan, setelah tanah digulung dan terjadi retak–retak, maka tanah tersebut dibagi menjadi dua bagian sama besar dan dimasukkan ke dalam container. Sedangkan pada ASTM, tanah yang telah digulung akan diremukkan kembali dan digulung kembali sampai sampel tanah tersebut sukar untuk digulung kembali.

III. Pengolahan Data 3.1 Data Hasil Praktikum Table 5. Data hasil praktikum Plastic Limit

Can No. Berat tanah basah + can Berat tanah kering + can Berat can

R8 36,9 gr 31,7 gr 21,5 gr

R9 36,4 gr 31,2 gr 21,3 gr

3.2 Perhitungan Rumus menghitung kadar air adalah W=

w1−w 2 ×100 % w 2−w 3

Atterberg Limits

14

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia dengan:

W = kadar air w1 = berat tanah basah + can w2 = berat tanah kering + can w3 = berat can

Table 6. Pengolahan data praktikum Plastic Limit

Can No. Berat tanah basah + can

36,9 gr

Berat tanah kering + can

31,7 gr

Berat can

21,5 gr

Berat tanah kering

10,2 gr

Berat air

5,2 gr

Kadar air

51,0 %

Kadar AirRata −rata ( PL )=

R9

R8

36,4 gr 31,2 gr 21,3 gr 9,9 gr 5,2 gr 52,5 %

51,0 %+52,5% =51,75 % 2

Plastic Index I p =¿−PL I p =¿cara 2−PL=86,79 % −51,75 %=35,03 %

C. SHRINKAGE LIMIT (BATAS SUSUT) I. PENDAHULUAN 1.1 Standar Acuan ASTM D 427 ‘’Standard Test Methods for Shrinkage Factors of Soils by the Mercury Method’’ AASHTO T 92 ‘’Standard Method of Test for Determining the Shrinkage Factors of Soils’’ SNI 3422:2008 ‘’Cara uji penentuan batas susut tanah’’

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan Mencari kadar air pada batas susut dari suatu sampel tanah.

Atterberg Limits

15

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fak...