Arsipkan konten profesional: artikel ini menyimpan ikhtisar sejarah konsep geoteknik, rumus, dan prosedur laboratorium. Ini bukan studi geoteknik, desain tanggul, spesifikasi pemadatan, rencana kendali mutu, atau pengganti standar saat ini. Parameter tanah, peralatan, energi pemadatan, kriteria penerimaan dan metode kerja aman ditentukan oleh insinyur geoteknik resmi dan laboratorium terakreditasi berdasarkan tanah dan objek tertentu.
Savo Kusić hari ini berfokus pada jendela kayu, jendela kayu-aluminium, jendela khusus, pintu dan permintaan penawaran. Artikel ini tetap sebagai arsip teknis dan tidak mewakili tawaran desain geoteknik, pengujian atau pelaksanaan pekerjaan tanah.
Pemadatan tanah gembur
Pemadatan tanah gembur bergantung pada ukuran dan bentuk partikel padat, serta strukturnya. Pada kasus tanah tidak terikat, terdapat batasan tertentu dimana nilai porositas n dan koefisien porositas e untuk struktur yang paling langka dan paling padat berpindah.
Bahan yang tidak terikat dikeringkan dan dituang perlahan ke dalam gelas kimia agar tidak memadat saat dituang, maka diperoleh struktur paling langka. Struktur ini sesuai dengan koefisien porositas emax, yang nilai pasir dalam teks aslinya berada dalam batas:
emax = 0,7–1,0.
Jika bahan yang sama dituangkan ke dalam gelas kimia selapis tipis-tipis dan setiap lapisan dihantam dengan palu kayu hingga volumenya tetap, yaitu hingga tidak lagi mengendap akibat tamping, maka diperoleh struktur paling padat. Ini sesuai dengan koefisien porositas emin, yang nilainya untuk pasir adalah:
emin = 0,45–0,65.
Pemadatan tanah yang tidak terikat dinyatakan dengan pemadatan relatif ID, suatu koefisien yang menunjukkan derajat pemadatan tanah dalam kaitannya dengan pemadatan tertinggi:
di mana e adalah koefisien porositas tanah pada kondisi pemadatan alami. Nilai akhir kepadatan relatif adalah:
- untuk struktur paling langka e = emax; ID = 0;
- untuk struktur terpadat e = emin; ID = 1.
Kriteria pemadatan tanah berpasir menurut Terzaghi pada teks aslinya berbunyi:
- pasir yang dipadatkan jarang: ID = 0–1/3;
- pasir padat sedang: ID = 1/3–2/3;
- pasir padat padat: ID = 2/3–1.
Untuk tanggul di jalan raya dan tanggul, teksnya memerlukan ID = 2/3–1.
Sebagai pengganti bentuk sebelumnya, rasio volume dapat digunakan:
dimana V adalah volume contoh tanah tidak terganggu, Vmax adalah volume tanah dengan jumlah yang sama dalam keadaan pemadatan paling sedikit, dan Vmin adalah volume tanah dengan jumlah yang sama dalam keadaan pemadatan maksimum.
Batas penerapan: klasifikasi dan istilah historis tidak boleh langsung ditransfer ke proyek atau lokasi konstruksi. Jenis tanah, metode pengambilan sampel, kondisi sampel, standar yang berlaku, dan persyaratan proyek dapat mengubah metode dan kriteria.
Pemadatan tanah terikat
Dengan tanah terikat, pemadatan tidak hanya bergantung pada ukuran dan bentuk bahan padat serta strukturnya, tetapi juga pada kohesi. Karena adanya kohesi, partikel-partikel padat saling menempel, sehingga mengeluarkan air dari pori-pori selama pemadatan jauh lebih sulit dibandingkan dengan tanah yang tidak terikat, yang partikel-partikelnya lebih mudah bergerak di bawah beban.
Saat memadatkan tanah yang terikat, jumlah air sangat penting. Dengan tamping, air didorong keluar dari pori-pori dan ketebalan lapisan air berkurang; porositas berkurang, dan kekuatan geser serta kepadatan curah meningkat. Semakin tinggi densitasnya, semakin banyak padatan dan semakin sedikit pori per satuan volume. Rasio ini diadopsi sebagai dasar untuk mengevaluasi pemadatan tanah terikat. Pengendalian pemadatan pada teks dilakukan dengan menggunakan berat volumetrik kering:
γd = Wd / V [N/cm3]
di mana Wd adalah berat sampel tanah yang telah kering sempurna dalam N, dan V adalah volume sampel yang sama dalam keadaan dipadatkan sebelum dikeringkan, dalam cm3.
Sidang Pengawas
Uji Proctor berfungsi untuk mengetahui hubungan antara jumlah air dalam tanah dengan pemadatannya. Ini menentukan kelembaban optimal, yaitu kelembaban di mana tanah yang dipadatkan memberikan berat volumetrik kering maksimum untuk energi pemadatan tertentu.
Peralatan Proctor yang dijelaskan secara historis (gambar 1) terdiri dari silinder logam dengan diameter dalam Ø = 10 cm, tinggi 12 cm (gambar 1_a_), perpanjangan dari silinder dengan diameter dan tinggi yang sama 10 cm (gambar 1_b_) dan dorongan kuat-kuat logam dengan diameter 5 cm, berat 2,5 N, dalam pemandu berbentuk silinder dengan diameter sedikit lebih besar. Pemandu terbuka di ujung bawah dan ditutup di ujung atas, dengan bukaan sedikit lebih lebar untuk dilewati pegangan ram (gambar 1_c_). Ujung bawah silinder ditempatkan pada pelat logam yang lebih besar dan dipasang selama pemadatan.
Contoh dikeringkan sesuai prosedur awal dan diayak melalui bukaan ayakan 5 mm untuk menghindari pengaruh butiran besar. Kemudian dicampur dengan air dalam jumlah yang tidak boleh terlalu banyak sehingga sampel menjadi lembek, dan juga tidak boleh terlalu sedikit sehingga sampel tidak dapat diproses. Pertama, lapisan setinggi sekitar 8 cm ditempatkan di dalam silinder dengan perpanjangan dalam keadaan tidak dipadatkan dan dipadatkan dengan pukulan 25 yang didistribusikan secara merata ke seluruh permukaan. Pukulan tersebut dilakukan dengan cara jatuh bebas palu dari ketinggian 30 cm. Lapisan baru dengan ketebalan 8 cm diterapkan, ditabrak dengan pukulan 25 baru dan prosedur diulangi dengan lapisan ketiga. Setelah selesai, ekstensi dihilangkan, permukaan sampel disejajarkan dengan tepi silinder bawah, dan kelebihan tanah dihilangkan. Contoh tanah yang dipadatkan kemudian dibuang dan kepadatan curah keringnya γd dan kadar air w ditentukan.
Gambar 1 — Eksperimen Proctor
Percobaan diulangi 5 hingga 6 kali, selalu dengan bahan segar yang tidak diolah dari sampel yang sama, tetapi dengan jumlah air yang berbeda, untuk memperoleh nilai γd dan w yang berbeda. Kelembapan tanah w diterapkan pada absis diagram, dan berat volume kering γd pada sumbu ordinat (gambar 2). Titik-titik yang terhubung memberikan kurva yang menunjukkan bahwa kepadatan curah kering mula-mula meningkat seiring dengan kelembaban hingga maksimum dan kemudian menurun. Kelembapan wopt yang sesuai dengan kepadatan curah kering maksimum maks γd disebut kelembaban optimal. Dalam teks, diterima bahwa pada kelembaban ini, pemadatan tertinggi dicapai untuk energi pemadatan tertentu. Pengujian yang dilakukan dengan cara ini disebut ujian Pengawas Standar.
Gambar 2 — Diagram pengawas.
Standar dan keamanan laboratorium: Dimensi peralatan, massa dan jatuhnya dorongan kuat-kuat, jumlah lapisan dan tumbukan serta persiapan sampel adalah data historis yang dikirimkan di sini, bukan instruksi yang berdiri sendiri. Prosedur yang valid harus menetapkan standar dan rencana laboratorium yang sesuai. Pengeringan, pengayakan, dan pemadatan memiliki risiko berupa debu, partikel yang beterbangan, terjepit, dan cedera akibat benturan; diperlukan peralatan yang tepat, perlindungan dan operator yang terlatih.
Pengaruh ukuran butiran terhadap 5 mm
Dalam teks aslinya disebutkan bahwa butiran yang lebih besar dari 5 mm tidak menimbulkan dampak yang signifikan jika mencapai 25% dari massa total. Jika jumlahnya lebih dari 25%, pengaruhnya harus diperhitungkan dengan menghitung berat volumetrik kering campuran menggunakan metode proporsionalitas atau uji Proctor yang dimodifikasi.
Perhitungan dengan metode proporsionalitas
Menurut metode ini, berat volumetrik kering campuran bahan tanah γdm dihitung berdasarkan representasi proporsional butir di atas dan di bawah 5 mm:
di mana:
- γd — berat volumetrik kering bahan yang lolos saringan pembuka 5 mm;
- γsc — berat volumetrik partikel padat yang tersisa pada bukaan saringan 5 mm;
- m — persentase berat bahan yang tersisa pada bukaan saringan 5 mm dibandingkan dengan massa keseluruhan.
Tes Pengawas yang Dimodifikasi
Menurut pengalaman Biro Reklamasi AS yang dikutip dalam teks asli, jika butiran yang lebih besar dari 5 mm berjumlah lebih dari 1/3 hingga 2/3 dari massa tanah total, pengujian harus dilakukan dengan massa total. Karena hal ini tidak mungkin berhasil dilakukan pada silinder dengan diameter 10 cm, silinder dengan diameter lebih besar digunakan dalam apa yang disebut uji Proctor yang dimodifikasi. Teks tersebut menggambarkan sebuah silinder dengan diameter 15,2 cm dan tinggi 23,2 cm, di mana sampel 5,5 kp dipadatkan dalam tiga lapisan yang kira-kira sama dengan 50 dampak yang lebih kecil, masing-masing dengan berat 4,53 kp dan tinggi jatuhan 45,7 cm. Jika sampel mengandung butiran hingga 20 mm, pengujian dilakukan dengan bahan tidak terganggu. Jika mengandung butiran yang lebih besar dari 20 mm, sampel sebanyak 5,5 kp diayak dengan saringan 20 mm, dan sisanya pada saringan diganti dengan bahan berukuran 5–20 mm.
Selain prosedur yang dijelaskan dengan cara ini, dalam teks setiap metode pelaksanaan yang berbeda dari standar juga disebut tes Proctor yang dimodifikasi.
Energi pemadatan
Energi pemadatan sampel dalam silinder Proctor dapat dinyatakan dengan persamaan, dimana N adalah jumlah pukulan palu, h tinggi palu dalam m, W berat palu dalam Mp (megapon), dan V volume sampel dalam m3.
Dengan peningkatan energi pemadatan, pemadatan sampel yang lebih besar tercapai, porositasnya, yaitu jumlah air dalam tanah, berkurang, dan berat volume kering meningkat. Untuk energi pemadatan E1, E2, E3 dan E4 diagram Proctor yang sesuai diperoleh pada gambar 3. Semua diagram secara asimtotik mendekati diagram saturasi, yang disebut juga diagram 0% pori-pori udara bila seluruh pori-pori terisi air, atau 5% pori-pori udara bila 95% pori-pori terisi air.
Gambar 3 — Diagram pengawas untuk energi pemadatan yang berbeda.
Diagram saturasi dapat dibuat jika w = wz = n / γs(1-n) diterapkan pada sumbu absis, dan γd = γs(1-n) pada sumbu ordinat, dimana n adalah porositas tanah dan γs adalah berat volume partikel padat tanah tertentu. Oleh karena itu energi pemadatan dapat diatur untuk memperoleh pemadatan yang diinginkan. Untuk mengontrol pemadatan tanah alami atau tanggul yang dipadatkan, teks sering menggunakan indeks pemadatan Iz, rasio berat volumetrik kering dari tanah atau tanggul tertentu γd dengan berat volumetrik yang diperoleh Proctor γp:
Iz = γd / γp.
Desain dan pengendalian di lapangan: kurva laboratorium saja tidak memastikan kualitas lapisan turunan. Pengambilan sampel, ketebalan lapisan, jenis dan jumlah lintasan mesin, kelembaban, pengukuran lapangan, daya dukung, drainase, struktur yang berdekatan dan instalasi bawah tanah harus disertakan dalam rencana desain dan pengendalian. Jangan mendekati area kerja roller atau mesin lain tanpa sinyal dan kontrol akses yang terorganisir.