Saat ini, Savo Kusić fokus pada jendela kayu, jendela kayu-aluminium, jendela khusus, pintu dan permintaan penawaran. Teks ini tetap sebagai arsip teknis dan bukan merupakan tawaran untuk desain geoteknik, pengujian laboratorium atau pekerjaan tanah.
Fase bahan dalam tanah
Tanah terdiri dari tiga fase: padat, cair dan gas. Fase padat diwakili oleh partikel padat, air cair, dan fase gas oleh udara atau uap air yang tertutup di pori-pori tanah.
Jenis tanah tertentu dapat terdiri atas satu fasa, dua fasa, atau tiga fasa yang artinya susunan tanahnya dapat berupa sistem satu fasa, dua fasa, atau tiga fasa. Sifat fisik tanah bergantung pada masing-masing fase.
Tanah tidak koheren, seperti pasir atau kerikil yang benar-benar kering, hanya terdiri dari satu fase - partikel padat. Udara yang terdapat pada pori-pori tanah tersebut tidak tertutup dan tidak melawan pergerakan partikel padat, sehingga tidak dapat dianggap sebagai suatu fasa.
Tanah koheren lembab di atas permukaan air tanah, terdiri dari partikel padat dan pori-pori tertutup, sebagian terisi air dan sebagian lagi udara atau uap air, merupakan tanah sistem tiga fasa. Ketika padatan bergerak, air dan udara di pori-pori tanah saling berlawanan.
Tanah yang berada di bawah muka airtanah yang pori-porinya terisi penuh air sehingga tidak ada udara atau uap air di dalamnya merupakan sistem dua fasa. Tanah pada lapisan yang lebih dalam diasumsikan merupakan sistem dua fasa, karena udara yang tertutup pada pori-pori tanah pada kedalaman yang lebih dalam tidak mempunyai pengaruh yang berarti terhadap sifat fisiknya, yang dalam hal ini ditentukan oleh sifat-sifat fasa padat dan cair.
Komposisi granulometri
Bahan padat tanah berupa mineral atau bahan organik yang ukurannya berbeda-beda, mulai dari kerikil besar dan balok, berukuran ratusan bahkan ribuan milimeter, hingga berukuran satu molekul. Seperti yang Anda ketahui, sebuah molekul berukuran sepersejuta milimeter, satu milimikron. Ukuran terkecil dari padatan tanah dianggap 20 matau mikron.
Ukuran partikel tanah padat mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap sifat fisiknya. Kekasaran ini dinyatakan dengan komposisi granulometri, yang mewakili rasio ukuran butir individu menurut beratnya terhadap berat total tanah. Pembagian tanah menurut komposisi granulometrinya berbeda-beda di berbagai negara. Pembagian kami adalah sebagai berikut :
Batas ukuran partikel
Ukuran 2 mm – batas antara komposisi tanah berbutir kasar dan berbutir halus. Partikel padat sampai dengan 2mm menunjukkan kenaikan kapiler air dalam tanah. Tanah berbutir kasar tidak mempunyai kapilaritas.
Ukuran 0,2 mm – batas antara pasir berbutir kasar (tajam) dan pasir berbutir halus (lunak).
Ukuran 0,02 mm - batas hingga butiran individu di dalam tanah dapat dikenali dengan mata telanjang.
Ukuran 0,002 mm – batas antara tanah gembur dan lempung
Ukuran 0,0002 mm – batas antara lempung dan koloidal lempung.
Konstituen padat di bawah 0,002 mm berpengaruh besar terhadap sifat fisik tanah. Bahan-bahan ini memberikan kohesi tanah, dan jika jumlahnya lebih kecil dan lebih banyak di dalam tanah, kohesi tanah akan lebih terasa. Namun kohesi tanah juga bergantung pada komposisi mineral partikel padat yang lebih kecil dari 0,002 mm. Jika partikel-partikel ini terbentuk dari penguraian mineral yang sangat keras seperti kuarsa, maka kohesinya sangat rendah atau tidak ada sama sekali, dan penyerapan airnya juga relatif rendah. Jika partikel di bawah 0,002 mm terbentuk dari penguraian bahan tanah liat, maka partikel tersebut mempunyai sifat pengikatan yang semakin kuat jika partikelnya lebih kecil, sedangkan daya serap air dari partikel tersebut sangat tinggi.
Komposisi granulometri tanah memberikan data penting dan dapat diandalkan mengenai beberapa sifat fisiknya. Jika partikel lempung di bawah 0,002 mm mendominasi dalam tanah, maka dapat disimpulkan bahwa tanah tersebut bersifat plastis, koheren, higroskopis, kapilaritas tinggi, permeabilitas rendah, dan sudut gesek dalam rendah.
Komposisi granulometri tanah diwakili oleh garis-garis komposisi granulometri (gbr. 1).
Gbr. 1 - Garis komposisi tanah granulometri: 1-pasir berkerikil; 2-pasir berdebu; 3-debu berpasir; 4-tanah liat; 5-tanah liat
Garis ordinat komposisi granulometri menunjukkan fraksi berat partikel padat yang lebih kecil dari diameter yang ditunjukkan oleh absis titik tertentu. Misalnya, di titik A garis 4 ordinatnya menunjukkan ada partikel 92% yang lebih kecil dari 2 mm, dan sisa 8% lebih besar dari 2 mm.
Klasifikasi tanah menurut komposisi granulometri
Tanah yang mengandung partikel padat lebih besar dari 2 mm diklasifikasikan menurut pembagian umum tanah berdasarkan komposisi granulometri, ditunjukkan pada gambar. 1. Dengan demikian, pecahan yang paling banyak terdapat dalam tanah diambil sebagai pecahan dasar, sedangkan pecahan lainnya sebagai pecahan tambahan. Misalnya, jika granulasi tanah secara umum sebagian besar berupa pasir dengan jumlah kerikil yang lebih sedikit, maka tanah tersebut diklasifikasikan sebagai pasir berkerikil, sedangkan sebaliknya adalah kerikil berpasir. Klasifikasi juga dapat menunjukkan bagian fraksi individu dalam tanah. Misalnya, jika suatu tanah mengandung 15% lempung, 45% debu, 30% pasir, dan 10% kerikil, maka tanah tersebut dapat diklasifikasikan sebagai tanah lempung yang mengandung 15% lempung dan 10% kerikil.
Namun, untuk tanah berbutir halus yang mengandung partikel padat lebih kecil dari 2 mm, klasifikasi berdasarkan komposisi granulometrinya biasanya dilakukan menurut diagram segitiga. Ada beberapa diagram seperti itu, yang mana kami akan mencantumkan diagram paling dasar dari Biro Tanah A.S., gbr. 2.
Gbr. 2 - Diagram Segitiga Biro Tanah AS
Diagram terdiri dari tiga sumbu koordinat yang dilipat menjadi segitiga sama sisi, yang masing-masing sumbu mewakili satu fraksi yaitu pasir, debu dan tanah liat dalam % berat seluruh massa tanah. Permukaan diagram dibagi menjadi zona 10, yang masing-masing mewakili jenis tanah tersendiri. Setiap sisi segitiga mewakili absis yang darinya ordinatnya sejajar dengan dua absis lainnya.
Setiap titik dalam diagram ini memiliki koordinat 3 yang mewakili persentase fraksi 3 tertentu dalam tanah tertentu dan menentukan jenis tanah. Jadi, misalnya, titik M pada diagram melambangkan tanah liat. Hal ini diperoleh dengan cara dari diagram komposisi granulometri gambar. 1 tentukan masing-masing fraksi, yang dalam hal ini adalah (garis 4 pada Gambar 1): 35% tanah liat, 25% debu, 40% pasir, sedangkan jumlah kerikil 8% diabaikan karena jumlahnya kurang dari 10%.
Klasifikasi ini mengacu pada fraksi pasir, debu dan kerikil menurut divisi Amerika, namun masih diadopsi karena nilai komparatif dan pengalaman yang dimilikinya dengan klasifikasi tersebut.
Derajat ketidakrataan tanah
Menurut Allen Hazen, derajat ketidakrataan tanah adalah perbandingannya (gbr. 3)
U=d60/d10
di mana d60 adalah diameter butir yang sesuai dengan ordinat 60%, dan d10 adalah diameter butir yang sesuai dengan ordinat 10%.
Untuk U < 5 tlo je ravnomernog sastava,
untuk U = 5 – 15 komposisi tanah agak tidak rata,
untuk U > 15 komposisi tanah tidak merata.
Bila garis komposisi granulometri curam, nilai derajat ketidakrataan U kecil, sedangkan untuk garis datar besar. Nilai terkecil untuk U adalah 1. Jika garis komposisi granulometri lebih datar maka nilai U semakin tinggi. Untuk pasir paling sering U=1-15, untuk tanah liat U=10-90, tetapi untuk tanah dengan komposisi yang sangat tidak merata U dapat memiliki nilai yang sangat tinggi.
Gbr. 3 - Penentuan diameter butir d60 dan d10
Aturan Filter
Aturan ini didasarkan pada komposisi granulometri filter, yang tugasnya adalah mengurangi gradien hidrolik pada kontak antara tanah dan lapisan drainase batu sebesar ukuran butir transisi, untuk mencegah pencucian partikel tanah kecil oleh air tanah. Kondisi dasar yang harus dipenuhi oleh lapisan filter adalah dapat menyerap air dan stabil.
Ada beberapa aturan untuk komposisi filter, di antaranya hanya aturan Terzaghi yang akan dicantumkan di sini sebagai yang paling terkenal.
Aturan Terzaghi
Aturan Terzaghi berbunyi: Granulasi filter harus sedemikian rupa sehingga butirannya sebanyak 15% bagian berat seluruh massa filter (F15) setidaknya 4 kali lebih besar dari partikel terbesar tanah tempat filter berada (basis) sebanyak 15% bagian menurut berat bagian alas (B15) tanpa lebih besar dari 4 kali B85, yaitu ukuran partikel terkecil pada 85% bagian menurut berat alas. Aturan ini dapat dinyatakan dengan relasi:
F15/B15 > 4 dan F15/B85 < 4.
Rasio pertama memastikan permeabilitas air pada filter, sedangkan rasio kedua menjamin stabilitasnya.
Gbr. 4 - Aturan filter Terzaghia
Partikel basa terkecil dan terbesar disajikan pada gambar. 4 garis batas 1 dan 2. Garis batas filter adalah 3 dan 4. Kondisi F15 > 4_B15_ diwakili oleh titik a pada garis batas 3, kondisi F15 < 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Direkomendasikan agar garis komposisi granulometri filter kira-kira sejajar dengan garis komposisi granulometri alas.
Alih-alih dua garis ekstrim komposisi granulometri basa seperti pada gambar. 4, dapat berupa satu baris granulasi rata-rata. Dalam hal ini, titik B15 dan B85 berada pada garis yang sama (seperti pada Gambar 5).
Paling sering, perbedaan granulasi antara lapisan dasar dan lapisan drainase sedemikian rupa sehingga satu zona filter tidak cukup untuk transisi antara lapisan dasar dan lapisan. Dalam hal ini, filter terdiri dari beberapa zona filter, yang ditentukan menurut aturan yang sama, hingga ukuran butir terbesar dari endapan drainase tercapai.
Gbr. 5 - Contoh perhitungan lapisan filter
Pembagian yang tercantum, ukuran batas, dan aturan ditransfer dari sumber historis dan bukan merupakan pengganti klasifikasi geoteknik, laporan laboratorium, desain filter, atau rencana kinerja saat ini. Sistem tanah dan drainase yang sebenarnya memerlukan pengambilan sampel yang representatif, pengujian yang sesuai, pemeriksaan air bawah tanah dan permukaan, erosi dan stabilitas internal, serta penilaian oleh ahli yang berwenang sesuai dengan peraturan yang berlaku dan kondisi proyek tertentu.