Bahan Ajar Mektan Bag. I

Bab. 1
PENDAHULUAN
A. Umum.
Dalam pandangan teknik sipil, tanah adalah himpunan mineral, bahan organik, dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose), yang terletak di atas batuan dasar (bedrock). Ikatan antara butiran yang relatif lemah dapat disebabkan oleh karbonat, zat organik, atau oksida-oksida yang mengendap di antara partikel-partikel. Ruang di antara partikel-partikel dapat berisi air, udara ataupun keduanya. Proses pelapukan batuan atau proses geologi lainnya yang terjadi di dekat permukaan bumi membentuk tanah. Pembentukan tanah dan batuan induknya, dapat berupa proses fisik maupun kimia.
Proses pembentukan tanah secara fisik yang mengubah batuan menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, terjadi akibat pengaruh erosi, angin, air, es, manusia, atau hancurnya partikel tanah akibat penibahan suhu atau cuaca. Partikel-partikel mungkin berbentlik bulat, bergerigi inaupun bentuk-bentuk diantaranya. Umumnya, pelapukan akibat proses kimia dapat terjadi oleh pengaruh oksigen, karbondioksida, air (terutama yang mengandung asam atau alkali) dan proses-proses kimia yang lain. Jika hasil pelapukan masih berada di tempat asalnya, maka tanah ini disebut tanah residual (residual soil) dan apabila tanah berpindah tempatnya, disebut tanah terangkut (transported soil).
Istilah pasir, lempung, lanau atau lumpur digunakan untuk menggambarkan ukuran partikel pada batas ukuran butiran yang telah ditentukan. Akan tetapi, istilah yang sama juga digunakan untuk menggambarkan sifat tanah yang khusus. Sebagai contoh, lempung adalah jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis, sedang pasir digambarkan sebagai tanah yang tidak kohesif dan tidak plastis.
Kebanyakan jenis tanah terdiri dan banyak campuran atau lebih dari satu macam ukuran partikel. Tanah lempung belum tentu terdiri dari partikel lempung saja, akan tetapi dapat bercampur dengan butir-butiran ukuran lanau maupun pasir dan mungkm juga terdapat campuran bahan organik. Ukuran partikel tanah dapat bervariasi dari lebih besar 100 mm sampai dengan lebih kecil dari 0,001 mm.
Gambar 1 menunjukkan Klasifikasi butiran tanah, berdasar batas interval ukuran butiran lempung, lanau, pasir dan kerikil menurut Unified Soil Classification System, ASTM, MIT dan International Nomenclature.

Gambar. 1. Klasifikasi butiran tanah menurut Unified Soil Classification System,
ASTM, MIT dan International Nomenclature.

B. Klasifikasi Tanah
Istilah tanah dalam Ilmu Mekanika Tanah mencakup bahan dari tanah lempung (clay) sampai dengan batuan (gravel), dimana ada beberapa jenis tanah sebagai berikut:
1. Pasir Lepas (loess sand), adalah deposit pasir dengan kepadatan rendah. Jika pondasi mesin berada di atas pasir lepas, maka getaran mesin akan memadatkan, sehingga menyebabkan penurunan yang besar. Jika pasir tersebut jenuh akan menyebabkan penurunan yang besar pula.
2. Tanah (loess), adalah suatu deposit yang relative uniform, tanah lanau bawaan angin. Tanah ini mempunyai permeabilitas vertical yang tinggi tetapi permeabilitas horisontalnya rendah. Tanah (loess) menjadi sangat kompresibel apabila jenuh Jadi apabila suatu bangunan berada diatas tanah (loess) maka untuk mencegah jangan sampai terjadi penurunan yang besar setelah bangunan selesai, sebelum pembangunan dimulai lapisan tanah ini dibasahi terlebih dahulu agar terjadi penurunan sebelum pembangunan dimulai.
3. Lempung yang terkonsolidasi normal (normally consolidated clay), adalah tanah lempung yang pernah mengalami tekanan yang lebih besar daripada tekanan yang ada pada saat sekarang. Tanah ini umumnya sangat kompresibel, mempunyai daya dukung yang rendah dan permebilitas rendah pula. Karena kompresibilitasnya tinggi tanah ini tidak mampu mendukung bangunan dengan pondasi dangkal. Jadi diperlakukan untuk pondasi tiang untuk meneruskan beban bangunan ke lapisan tanah yang lebih dalam yang mempunyai daya dukung yang lebih tinggi atau menggunakan pondasi pelat dimana berat tanah yang digali untuk basement sama dengan berat bangunan.
4. Tanah lempung yang terkonsolidasi lebih (Over consolidation clay), adalah lempung yang pada masa lalu mengalami tekanan yang lebih besar daripada tekanan yang diderita sekarang. Jenis lempng ini mempunyai daya dukung yang agak tinggi dan tidak kompresibel.
5. Bentonit, adalah lempung yang mempunyai plastisitas yang tinggi yang dihasilkan dari dekomposisi abu vulkanis. Tanah ini ekspansif yang mengembang cukup besar, jika kondisinya jenuh. Hal ini menimbulkan masalah pada pondasi, trotoar dan lainnya. Pada lapisan tanah ini jika terjadi perubahan musim maka kadar airnya berubah.
6. Gambut, adalah bahan organis setengah lapuk berserat. Gambut mempunyai angka pori yang sangat tinggi dan sangat kompresibel. Jika bangunan berada diatas tanah gambut, maka penurunan yang terjadi sangat besar.

C. Penggunaan Ilmu Mekanika Tanah
Ilmu Mekanika Tanah berkembang berkembang cepat, dimana pengetahuan-nya sangat berguna untuk masalah-masalah dalam pekerjaan Teknik Sipil atau Bangunan sebagai berikut :
1. Perencanaan Pondasi dan Konstruksi
Pondasi merupakan elemen penting pada segala struktur seperti : terowongan, bangunan, jembatan, bendung, dan lainnya. Sehingga kita perlu mengetahui daya dukung tanah, pola distribusi tegangan didalam tanah yang berada dibawah lokasi pembebanan, kemungkinan penurunan pondasi, efek air tanah, efek getaran, dan lainnya. Jenis pondasi seperti : pondasi tapak, tiang, sumuran, dan lainnya yang sangat bergantung pada jenis lapisan tanah, besarnya beban, dan kondisi air tanah. Disamping itu penyusutan dan pemuaian tanah dibawah pondasi juga merupakan hal yang sangat penting dalam kestabilan struktur pondasi.
2. Perencanaan permukaan jalan (pavement design)
Permukaan jalan dapat berupa perkerasan flexsibel seperti: lapisan bitumen aspal atau perkerasan kaku (flexible and rigid) seperti : lapisan beton dan ini tergantung dari lapisan tanah yang berada dibawahnya. Tebal perkerasan tergantung juga dari karakteristik lapisan tanah yang berada dibawahnya yang harus ditentukan sebelum perencanaan. Pada permukaan jalan yang sering menerima beban kendaraan, maka efek dari beban hidup yang berulang dan factor kelelahan harus diperhitungkan.
3. Perencanaan struktur dibawah tanah dan dinding penahan tanah
Perencanan konstruksi bawah tanah seperti: terowongan, basement, jaringan pipa, drainase dan dinding penahan tanah seperti : turap, cofferdam ini sangat memerlukan mekanika tanah sebagai dasar
4. Perencanaan embankment (berm) dan penggalian serta timbunan
Jika permukaan tanah tidak horisontal, maka berat tanah yang berada dilapisan atas akan bergerak kebawah dan akan mengganggu stabilitas lapisan tanah tersebut. Pada mekanika tanah pengetahuan tentang gaya geser dan sifat-sifat tanah sangat penting untuk perencanaan kemiringan dari embankment atau kedalaman dari galian. Biasanya untuk menjaga jangan sampai suatu tebing mengalami kelongsoran, maka air tanah pada lapisan tebing tersebut dialirkan melalui pipa-pipa drainase. Dan untuk menjaga dinding tanah setelah penggalian maka dipasang sheet piles sepanjang dinding tanah.
5. Perencanaan bendung tanah
Tanah merupakan material utama untuk pengurugan dari suatu bendung tanah, maka sifat-sifat tanah yang perlu diketahui adalah : density, plastisitas, specific grafity, distribusi butir dan gradasi tanah, permeability, konsolidasi, kompaksi, kekuatan geser tanah, serta penentuan kadar air optimum pada density maksimum merupakan aspek utama dalam perencanaan bendung tanah.
Tanah selalu mempunyai peranan yang penting pada suatu lokasi pekerjaan konstruksi. Tanah adalah pondasi pendukung suatu bangunan, atau bahan konstruksi dari bangunan itu sendiri. Mengingat hampir semua bangunan itu dibuat di atas atau dibawah permukaan tanah, maka harus dibuatkan pondasi yang dapat memikul beban bangunan itu atau gaya yang bekerja melalui bangunan itu. Permasalahan perencanaan teknik sipil yang sering dijumpai oleh ahli-ahli teknik sipil, harus dipertimbangkan sedalam-dalamnya, yakni meramal dan menentukan kemampuan daya dukung tanah beserta kemungkinan dalamnya penurunan yang terjadi yang disebabkan oleh gaya yang bekerja.