KOMPOSISI TANAH

Hubungan Volume - Berat

a. Elemen tanah dalam keadaan aslib. Tiga Fase elemen tanah

Gambar diatas menunjukkan elemen tanah dengan Volume (V) dan Berat (W)

Volume Total contoh tanah :

Dimana :

𝑽=𝑽 𝒔+𝑽 𝒗=𝑽 𝒔+𝑽 𝒘+𝑽 𝒂

Jika udara dianggap tidak mempunyai berat maka :

Dimana :

𝑊=𝑊 𝑠+𝑊 𝑤

Hubungan Volume yang umum dipakai :

•Angka Pori (Void Ratio) ; e•Porositas (Porosity); n•Derajat Kejenuhan ( Degree of Saturation); S

Angka Pori (Void Ratio)

….(1)

Porositas (Porosity)

…..(2)

Hubungan Angka Pori dan Porositas

…… (3)

Derajat Kejenuhan

…..(4)

Hubungan Berat yang umum dipakai :

•Kadar air (moisture/water content ; w)•Berat volume (Unit weight ; )

Kadar air (w)

…… (5)

Berat Volume ()

…… (6) Berat volume yang diberikan dalam persamaan ini dapat pula diartikan lainsebagai berat volume basah (moist unit weight).

Berat volume tanah dapat juga dinyatakan dalam berat butiran tanah, kadar air dan volume total

…… (7)

Seringkali, dalam pekerjaan geoteknik perlu juga untuk mengetahuiberat per satuan volume, tidak termasuk air yang dikandung dalam tanah.Berat volume ini diartikan sebagai berat volume kering (dry unit weight, γd).

Dalam satuan Sistem Internasional

atau SI , satuan yang digunakan untuk

menyatakan berat volume adalah

kN/m2. Dikarenakan satuan Newton

(N) adalah satuan turunan, dapat pula

menyatakan berat volume tanah

dalam rapat masa tanah (soil mass

density, ρ). Satuan SI untuk rapat

masa adalah kg/m3. Persamaan massa

jenis dapat ditulis :

dan

Dimana : = rapat masa tanah (kg/m3),d = masa jenis kering (kg/m3),M = massa total sample tanah (kg),Ms = massa butiran tanah (kg).

Satuan dari volume total (V) adalah m3

Berat volume tanah yang dinyatakan dalam kN/m3 dihasilkan dari rapat massa yang dinyatakan dalam kg/m3 yaitu :

dimana, g = percepatan gravitasi = 9.81 m/s2. Sebagai catatan bahwa berat volume air (γw) adalah 9.81 kN/m3 atau 62426/ft3 atau 1000 kgf/m3.

Hubungan Berat Volume, Angka Pori, Kadar Air dan Berat Jenis

Untuk memperoleh hubungan antara berat volume (atau rapat masa), angka pori, dan kadar air, dapat diasumsikan dimana volume butiran tanah adalah 1 (Vs = 1) sebagaimana ditunjukkan pada Gambar diatas.

Jika volume butiran tanah adalah 1, maka volume rongga secara numerik akan sama angka pori (e). Hubungan berat butiran tanah dan air dapat dituliskan :

Dimana•Gs = berat jenis butiran tanah (specific gravity),•w = kadar air,•w = berat volume air.

Berat jenis didefinisikan secara umum sebagai perbandingan antara berat volume butiran tanah ( s) dan berat volume air (w) pada temperatur 4oC, yang dapat dinyatakan :

dengan

dan w = 1 g/cm3 = 9,81 kN/m3 (pada temperatur 4oC).

Berat jenis merupakan nilai

yang tidak bersatuan (non-

dimensional values). Nilai berat

jenis suatu tanah akan sangat

bervariasi tergantung pada

mineral penyusunnya, namun

secara umum tanah

mempunyai berat jenis antara

2,6 dan 2,8.

Berdasarkan pengalaman

pada permasalahan

geoteknik, berat jenis tanah

yang biasa diambil sebesar

2,7. Beberapa nilai berat

jenis untuk tipikal tanah

diberikan pada Tabel berikut

Tabel Nilai berat jenis

untuk tipikal tanah

Dengan menggunakan definisi berat volume dan berat volume kering persamaan sebelumnya dapat dituliskan :

Dan

atau

Karena berat air dalam elemen tanah adalah w Gs w , volume yang terisioleh air adalah :

Kemudian, berdasarkan definisi dari derajat kejenuhan

atau

Persamaan ini sangat bermanfaat digunakan untuk memberikan hubungan antara ketiga fase elemen tanah

Jika sample tanah pada gambar diatas dalam keadaan jenuh air, yaitu ruang-ruang pori terisi penuh oleh air, maka hubungan berat jenis jenuh (saturated unit weight, sat) dapat dinyatakan :

Dan juga, dari persamaan

untuk S = 1 , maka

Bila dinyatakan dalam rapat masa, dalam satuan SI, dengan mengacu pada hubungan berat volume maka dapat ditulis :Rapat massa :

Rapat masa kering :

Rapat masa jenuh :

Dimana, ρw = rapat masa air = 1000 kg/cm3.

Persamaan Rapat massa diatas dapat diturunkan dengan mengacu pada pada elemen tanah seperti ditunjukkan pada Gambar berikut ini, yang mana volume butiran tanah adalah sama dengan 1 dan volume pori sama dengan e. Dan, massa butiran tanah, ms, sama dengan Gs w.

Kadar air sebagaimana diberikan pada persamaan sebelumnya, yaitu :

Dimana, mw = massa air

Karena masa tanah dalam elemen tanah adalah Gs w , massa air :

Karena masa tanah dalam elemen tanah adalah Gs w , massa air :

Dari pers. Massa jenis, rapat massa :

Hubungan Antara Berat Volume, Porositas dan Kadar Air

Hubungan antara berat volume, porositas,

dan kadar air dapat dikembangkan dengan

cara yang sama seperti telah ditunjukkan

sebelumnya. Dengan mengasumsikan tanah

yang mempunyai volume total sama dengan

1, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar

berikut :

Dari persamaan

Jika, V = 1, dan Vv = n, maka Vs = 1 – n. Berat butiran tanah (Ws) dan berat air (Ww) dapat dinyatakan sebagai berikut :

Sehingga, berat volume kering :

Dan, berat volume basah adalah :

Gambar berikut ini menunjukkan contoh tanah dalam kondisi jenuh air dan mempunyai V = 1

Berdasarkan gambar ini maka,

Kadar air tanah pada kondisi jenuh air dapat dinyatakan sebagai berikut :

Kerapatan Relatif Kerapatan relatif umumnya dipakai untuk menunjukkan tingkat kerapatan dari tanah berbutir ( granular soil) di lapangan.

Kerapatan relatif didefinisikan sebagai :

Dimana :Dr = kerapatan relatif (%)e = angka pori tanah di lapangane maks = angka pori tanah dalam

keadaan paling lepase min = angka pori tanah dalam

keadaan paling padat

Harga kerapatan relatif bervariasi dari harga terendah = 0 untuk tanah yang sangat lepas, sampai harga tertinggi = 1 untuk tanah yang sangat padat.

Tabel berikut ini menjelas kan keadaan tanah berbutir kasar berdasarkan kerapatan relatifnya dan harga angka pori, kadar air dari tanah jenuh air dan berat volume kering dari tanah asli

Kerapatan relatif

Penjelasan deposit tanah

0 - 15 Sangat lepas15 - 50 Lepas50 - 70 Menengah70 - 85 Padat85 - 100 Sangat Padat

Dengan menggunakan definisi berat volume kering, kerapatan relatif juga dapat dinyatakan dengan istilah berat volume kering maksimum dan minimum yang mungkin

Dengan :• d (min) = berat volume kering dalam kondisi lepas (yaitu untuk emax)

• d = berat volume kering di lapangan (yaitu untuk e)• d (max) = berat volume kering dalam kondisi padat (yaitu untuk emin).

Contoh Soal 1

Dalam keadaan asli, suatu tanah basah mempunyai volume

= 0,33 ft3 dan berat = 39,93 lb. Setelah dikeringkan dalam

oven, berat tanah kering adalah 34,54 lb.

Apabila Gs = 2,71, Hitung :

• Kadar air

• Berat volume basah

• Berat volume kering

• Angka pori

• Porositas

• Derajat kejenuhan

Penyelessaian

• Kadar air

• Berat Volume basah

Penyelessaian

• Berat Volume Kering

• Angka Pori

Penyelessaian

Jadi : = 0,62• Porositas

Penyelessaian

• Derajat Kejenuhan

Jadi :