Paper Biofisika dan Mekanika Tanah

Paper Biofisika dan Mekanika Tanah

Cynthia Manda Sari

05021281621047

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2017

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.  Latar Belakang

Mekanika Tanah adalah suatu cabang ilmu yang mempelajari mengenai sifat fisik dan mekanika tanah serta perilaku masa tanah bila menerima bermacam- macam gaya. Mekanika tanah banyak diaplikasikan dalam ilmu sipil, pertambangan maupun pertanian sebagai pondasi untuk mendukung struktur bangunan dan tanggul- tanggul, sebagai bahan bangunan tanah atau rancangan bangunan jalan raya, sebagai bangunan pertanian, jalan masuk tambang dan sebagainya. Aktivitas- aktivitas tersebut menimbulkan permasalahan yang dapat diselesaikan dengan menerapkan dasar- dasar mekanika tanah.

Pada suatu keruntuhan akibat geser, tegangan- tengan yang timbul didalam sistem tanah melebihhi kekuatan tanah yang mengakibatkan runtuhnya sistem tersebut. Keruntuhan ini terjadi sebagai akibat meningkatnya tegangan- tegangan sepanjang bidang runtuh atau akibat menurunnya kekuatan tanah sepanjang bidang tersebut. Adanya perubahan distribusi tegangan oleh beberapa faktor menyebabkan tegangan meningkat. Kekuatan tanah seringkali menurun selama terjadinya gempa bumi, akibat tanah mengalami suatu kondisi pembebanan siklus.

Deformasi yang terlalu besar dari suatu sistem pondasi menjadikan bangunan tidak berguna. Besarnya penurunan yang dianggap dapat ditolerir bergantung dari fungsi bangunan tersebut. Deformasi yang tidak diinginkan disebabkan oleh pengembangan ataupun oleh kompresi tanah. Tanah lempung tertentu mengembang apabila kandungan air tanah meningkat dan ini dapat mengakibatkan pondasi dan dinding penahan mengalami deformasi yang terlalu besar. Banyak tanah sangat peka terhadap pembekuan air dan mengembang selama temperatur beku, menyebabkan kerusakan pada jalan raya, pondasi gedung, dinding penahan, bangunan pertanian lainnya. Karena itu, suatu tindakan yang mencukupi harus dibuat untuk mencegah kerusakan akibat tanah yang mengembang.

Klasifikasi tanah ditentukan oleh sifat fisik tanah yang akan mempengaruhi komposisi tanah. Setiap tanah mempunyai jenis dengan sifat- sifat yang berbeda, maka mempunyai perlakuan yang beda.  Pemadatan tanah dilakukan untuk menjaga stabilitas dan kekuatan tanah. Ketika suatu tanah diberi gaya aktif akan menimbulkan tegangan efektif dan didistribusikan untuk mempengaruhi stabilitas dan kekuatan tanah.

Mahasiswa teknik pertanian diharapkan memahami tentang mekanika tanah untuk menstabilkan tanah (agar setiap partikel tidak bergerak), agar bila diberi gaya luar ikatan antar partikel mudah terbongkar dan beban maksimum yang dapat ditahan oleh tanah. Sifat- sifat fisik tanah mempunyai pengaruh terhadap stabilitas tanah, seperti tekstur, struktur, bulk density, kadar air, porositas, konsistensi tanah, dan permeabilitas.

Oleh karena itu perkiraan dan pendugaan terhadap kemungkinan adanya penyimpangan dilapangan dari kondisi ideal pada mekanika tanah sangat penting dalam perencanaan pondasi yang benar.

Agar suatu bangunan pertanian sempurna, maka seorang insinyur teknik pertanian harus mampu membuat perkiraan dan pendugaan yang tepat tentang kondisi tanah tersebut.

1.2.Tujuan

Adapun tujuan paper Biofisika dan Mekaniak Tanah adalah untuk mengetahui  dan memahami mekanika tanah dan stabilitas tanah.

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1. Permeabilitas

Permeabilitas merupakan sifat suatu bahan berongga yang memungkinkan air atau cairan untuk melewati, menembus, atau merembes melalui hubungan antar pori. Bahan yang memiliki pori kontinu disebut tembus (permeable). Bahan yang memiliki pori besar memiliki tingkat permeabilitas tinggi. Kerikil mempunyai sifat permeabilitas yang tinggi, sedangkan lempung kaku mempunyai sifat dapat tembus  yang rendah sehingga lempung tidak dapat tembus (impermeable). Hukum pengaliran air melalui tanah dikenalkan oleh Darcy (1856) yang mendemonstrasikan percobaannya untuk aliran laminer dalam kondisi tanah jenuh. Kecepatan aliran dan debit air per satuan waktu adalah proporsional dengan gradien hidrolik. Aliran melalui pori merupakan kecepatan sebenarnya atau kecepatan aktual, sehingga kecepatannya lebih besar dari kecepatan aliran.

Tanah dengan permeabilitas tinggi dapat menaikkan laju infiltrasi sehingga menurunkan laju air larian. Permeabilitas merupakan pengukuran hantaran hidraulik tanah. Hantaran hidraulik tanah timbul karena adanya pori kapiler yang saling bersambungan dengan satu dengan yang lain. Adapun faktor yang mempengaruhi permeabilitas adalah tekstur, struktur, porositas, viskositas, gravitasi. Sedangkan faktor yang dipengaruhi oleh permeabilitas adalah drainase, infiltrasi, pengolahan, perkolasi, erosi dan evaporasi.

2.2. Stabilitas dan Pemadatan

            Pemadatan merupakan suatu usaha mekanik yang dilakukan agar butir- butir tanah merapat. Pada saat pemadatan dilakukan maka volume tanah akan berkurang, volume pori berkurang namun volume butir tidak berubah. Stabilitas tanah diperlukan apabila tanah tersebut mempunyai sifat- sifat yang jelek dan dilakukan ketika akan merencanakan suatu konstruksi. Stabilitas tanah dapat terdiri dari salah satu atau gabungan pekerjaan- pekerjaan. Pemadatan termasuk salah satu cara dalam stabilitas tanah. Proses pemadatan tanah dilakukan untuk menaikkan kekuatannya, memperkecil pemampatannya dan daya rembes airnya, serta memperkecil pengaruh air terhadap tanah tersebut. Pemadatan tanah dilakukan dengan mengeringkan tanah tersebut , ditambahkan air, dan homogenkan campuran butiran- butiran halus tersebut bersama bahan- bahan stabilisasi lainnya. Stabilisasi tanah bertujuan untuk memperoleh kekuatan mekanis atau stabilitas jangka panjang seperti memperkuat lapisan dasar badan jalan atau landasan. Adapun empat variable pemadatan tanah yaitu usaha pemadatan, jenis tanah, kadar air, dan angka pori.

            Konsep tekanan tanah aktif dan pasif sangat penting untuk masalah- masalah stabilitas tanah, pemasangan batang batang penguat pada galian, desain dinding penahan tanah, dan pembentukan tahanan tarik dengan memakai berbagai jenis peralatan angkur. Permasalahan di sini hanyalah semata mata untuk menentukan faktor keamanan terhadap keruntuhan yang disebabkan oleh gaya lateral. Pemecahan diperoleh dengan membandingkan nilai gaya- gaya (kumpulan gaya- gaya yang bekerja).

2.3. Kuat Geser Tanah

            Kuat geser tanah merupakan kemampuan tanah melawan tegangan geser yang timbul dalam tanah. Kuat geser tanah dapat diartikan sebagai gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir- butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Kekuatan tanah untuk memikul beban- beban atau gaya yang dapat menyebabkan kelongsoran, keruntuhan, gelincir, dan pergeseran tanah juga disebut sebagai kuat geser tanah. Parameter kekuatan geser tanah di terapkan dalam daya dukung tanah, stabilitas lereng, dan tegangan lateral. Perlawanan geser tanah terdiri atas gesekan inter tanah butir kasar, lekatan (kohesi) lempung, dan kombinasi gesekan lekatan.

            Kuat geser tanah sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti tekanan efektif atau tekanan antar butir, kemampuan partikel atau kerapatan, saling keterkuncian antar partikel, sedimentasi partikel yang terjadi secara alamiah atau buatan, dan daya tarik antar partikel atau kohesi. Faktor yang mempengaruhi kuat geser tanah (pengaruh lapangan) yaitu keadaan tanah, kadar air, dan jenis beban dan tingkatannya. Sedangkan faktor yang mempengaruhi kuat geser tanah (pada saat pengujian di laboratorium) yaitu metode pengujian, gangguan terhadap contoh tanah, kadar air, dan tingkat regangan. Ada beberapa metode yang digunakan dalam menentukan kuat geser tanah yaitu pengujian geser langsung, pengujian triaksial, dan pengujian tekan bebas.

2.4. Daya Dukung Tanah

            Daya dukung tanah adalah kemampuan tanah tanah memikul tekanan atau tekanan maksimum yang diijinkan bekerja pada tanah pondasi. Daya kemampuan pada batas runtuh merupakan daya dukung ultimit. Untuk mendukung daya dukung tanah maka dapat dilakukan dengan pembuatan pondasi. Pondasi merupakan bagian dasar terpenting dalam suatu bangunan. Dalam pembuatan pondasi dibutuhkan daya dukung tanah, proses distribusi tegangan di bawah tanah didaerah pembebanan, memungkinkan terjadinya penurunan pondasi, karena adanya pengaruh air tanah dan juga getaran. Beberapa bentuk pondasi langsung yaitu persegi, bulat, lajur. Yang mempunyai pengaruh terhadap daya dukung tanah ultimit suatu tanah yaitu nilai parameter tanah, kedalaman pondasi, ukuran dan bentuk pondasi, sifat tanah terhadap penurunan, dan kedalaman muka air tanah. Berdasarkan lunak kerasnya tanah atau padat kurang padatnya tanah terdapat dua kondisi sifat penurunan jika diberi beban berangsur naik.

2.5. Penurunan Pondasi Dangkal

Jika lapisan tanah dibebani, maka tanah akan mengalami regangan atau penurunan (settlement). Regangan yang terjadi dalam tanah ini disebabkan oleh berubahnya susunan tanah maupun oleh pengurangan rongga pori/air di dalam tanah tersebut. Jumlah dari regangan sepanjang kedalaman lapisan merupakan penurunan total tanah. Penurunan akibat beban adalah jumlah total dari penurunan segera dan penurunan konsolidasi. Penurunan segera dan konsolidasi terjadi hampir bersamaan pada tanah berbutir kasar. Penurunan konsolidasi (consolidation settlement) terjadi pada tanah berbutir halus memerlukan waktu, yang lama. Perkuatan tanah didefinisikan sebagai suatu inklusi (pemasukan/ penggabungan) elemen-elemen penahan ke dalam massa tanah yang bertujuan untuk menaikkan perilaku mekanis massa tanah. Perkuatan tanah telah banyak dipakai sejak 20 tahun ini karena secara teknis menarik dan efektif dalam pemakaian biaya. Manfaat perkuatan tanah ini adalah lebih nyata pada lapangan dimana kondisi tanah pondasinya jelek dan areanya marginal sehingga apabila digunakan teknik perbaikan tanah yang lainnya umumnya akan lebih mahal. Pada dasarnya, sistem perkuatan tanah terdiri atas tiga komponen utama yaitu : Perkuatan (perkuatan), Backfill (timbunan), Facing element. Sebagian besar dari perkuatan yang sekarang ini dipakai umumnya adalah inextensible dimana perkuatan ini runtuh (rupture) pada regangan yang jauh lebih rendah dari yang diperlukan untuk menyebabkan kehancuran tanah, terkecuali beberapa macam geotextile yang extensible yang runtuh pada large deformation. Karena perkuatan yang extensible umumnya memiliki modulus elastisitas yang lebih rendah dari yang inextensible, sehingga diperlukan regangan tanah yang lebih besar untuk memobilisasi efek perkuatan.

Perkuatan dengan modulus yang tinggi akan menahan deformasi tanah dalam arah yang sejajar dengan sehingga terdapat anisotropic cohesion atau bertambahnya confining pressure pada bidang yang tegak lurus dengan perkuatan. Transfer beban antara tanah dan perkuatan bekerja melalui dua mekanisme dasar, yaitu tahanan friksi dan tahanan pasif (bearing capacity). Kedua mekanisme ini bekerja secara bersama sehingga menghasilkan material komposit yang koheren dan lebih stabil. Pada umumya penggunaan geotextile dalam aplikasi geoteknik memiliki salah satu dari kelima fungsi berikut : Separasi (separation), Filtrasi (filtration), Drainase (drainage), Perkuatan (reinforcement.) Manfaat perkuatan dengan geotextile adalah menyediakan stabilitas kekuatan tanah sampai suatu waktu dimana tanah lunak di bawah timbunan mengalami konsolidasi (dan meningkatnya kekuatan geser tanah) sampai mempunyai cukup kekuatan untuk menahan beban timbunan di atasnya.

BAB 3

KESIMPULAN DAN SARAN

3.1. Kesimpulan

1.         Mekanika Tanah adalah suatu cabang ilmu yang mempelajari mengenai sifat fisik dan mekanika tanah serta perilaku masa tanah bila menerima bermacam- macam gaya.

2.         Tanah dengan permeabilitas tinggi dapat menaikkan laju infiltrasi sehingga menurunkan laju air larian.

3.         Proses pemadatan tanah dilakukan untuk menaikkan kekuatannya, memperkecil pemampatannya dan daya rembes airnya, serta memperkecil pengaruh air terhadap tanah tersebut.

4.         Kuat geser tanah sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti tekanan efektif atau tekanan antar butir, kemampuan partikel atau kerapatan, saling keterkuncian antar partikel, sedimentasi partikel yang terjadi secara alamiah atau buatan, dan daya tarik antar partikel atau kohesi.

5.         Penurunan konsolidasi (consolidation settlement) terjadi pada tanah berbutir halus memerlukan waktu, yang lama.

3.2. Saran

            Adapun saran terhadap mata kuliah biofisika dan mekanika tanah yaitu agar setiap mahasiswa lebih memahami dan mengulang pelajaran di rumah dan semoga ilmu biofisika dan mekanika tanah dapat diterapkan dan diaplikasikan pasca kampus.

DAFTAR PUSTAKA

Das, Braja M, 1999, Shallow Foundation: Bearing Capacity and Settlement, CRC Press, Sacramento: California.

R.F. Craig, Budi Santoso S.1996.Mekanika Tanah.Erlangga:Jakarta

M.J.Smith,Ir.Elly Madyanti.1992.Mekanika Tanah.Erlangga:Jakarta

Joseph E.Boules, John K.Hainim.1991.Sifat- sifat fisis dan geoteknis tanah.Erlangga:Jakarta

Ir.Sunggono K.H.2001.Mekanika Tanah.Penerbit Nova:Bandung