Tanah (jenis - jenis tanah dan sifat elastis)

                  Penjelasan Umum

Tanah adalah kumpulan partikel dengan ukuran beranekaragam (butiran padat disertai air dan udara yang mengisi ruang – ruang  kosong di antara partikel padat) yang berasal dari hasil pelapukan batuan secara fisik, mekanis dan kimiawi.  Istilah-istilah seperti kerikil, lanau, lempung digunakan dalam teknik sipil untuk membedakan jenis-jenis tanah.

Tanah terdiri dari 3 unsur: udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis namun air sangat mempengaruhi sifat teknis tanah. Bila rongga terisi air seluruhnya, disebut kondisi jenuh (fully saturated). Bila rongga terisi udara dan air, disebut kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering tidak mengandung air (kadar airnya sama dengan nol). Hubungan antara kadar air, angka pori, porositas, berat volume sangat diperlukan dalam praktik perencanaan dan pelaksanaan pekerjaan pondasi (Hardiyatmo, 1996).

         Jenis-jenis Tanah

Berbagai usaha telah dilakukan untuk memperoleh klasifikasi atau pengelompokan jenis tanah secara umum, yang dapat membantu dalam memprediksi perilaku tanah ketika mengalami pembebanan. Dalam perencanaannya, klasifikasi tanah berguna sebagai petunjuk awal dalam memprediksi kelakuan tanah. Tanah berbutir kasar dapat diidentifikasikan berdasarkan ukuran butiran. Menurut MIT (Massachusetts Institute of Technology) nomenclature, kerikil adalah butiran dengan diameter lebih besar dari 2 mm. Pasir adalah butiran yang ukurannya kurang dari 2 mm, masih dapat dilihat oleh mata. Tanah pasir disebut pasir kasar jika diameter butiran berkisar 0,6 s/d 2 mm, pasir sedang jika diameter butirannya 0,2 s/d 0,6 mm, pasir halus bila diameter butirannya 0,06 s/d 0,2 mm. Tanah berbutir halus terdiri dari fraksi-fraksi tanah mikroskopis yang mengembangkan plastisitas atau kohesi disebut lanau. Lempung adalah kumpulan butiran mineral kristalin bersifat mikroskopis dan berbentuk serpihan-serpihan atau pelat-pelat, butiran lempung lebih halus dari lanau.

         Sifat Elastis pada Tanah

Modulus tegangan-regangan (E_s), modulus geser (G’), rasio poisson (μ), dan modulus reaksi bagian bawah (k_s) adalah sifat-sifat elastik yang penting. Nilai-nilai ini umumnya dipakai untuk menghitung perkiraan-perkiraan penurunan pondasi.

Modulus tegangan-regangan dapat diperoleh dari lereng (tangen dan sekan) pada kurva tegangan-regangan pada pengujian triaksial (Gambar Sifat-sifat elastis pada tanah).

Modulus geser (G’) umumnya dipakai pada masalah getaran untuk memperkirakan amplitudo perpindahan dan frekuensi pondasi.. Modulus geser berhubungan dengan Es dan μ sebagai berikut:

Gs = Perbandingan tegangan geser (s) / regangan geser (Es)

Gs = ES / (2(1+μ)) 

Nilai rasio poisson untuk beberapa bahan diberikan pada Tabel di bawah. Akan tetapi, berdasarkan ulasan-ulasan di atas perhatikanlah bahwa nilai untuk tanah itu sangat tak menentu terhadap nilai-nilai pada tabel yang umumnya diperkirakan karena teramat susah untuk membuat penetuan μ secara langsung.

Modulus reaksi lapisan bawah (k_s) dapat didefinisikan sebagai perbandingan tegangan (∆σ) dengan deformasi (∆δ) seperti yang diperlihatkan.

                         Tabel Jangkauan Nilai Modulus Tegangan-Regangan Statik Es untuk beberapa jenis tanah

Tanah	ES
	Ksf	MPa
Lempung
Sangat lunak	50 – 250	2 – 15
Lunak	100 – 500	5 – 25
Sedang	300 – 1000	15 – 50
Keras	1000 – 2000	50 – 100
Berpasir	500 – 5000	25 – 250
Laci es
Lepas	200 – 3200	10 – 153
Padat	3000 – 15000	144 – 720
Sangat padat	10000 – 30000	478 – 1440
Tanah lus (loss)	300 – 1200	15 – 60
Pasir
Berlanau	150 – 450	5 – 20
Lepas	200 – 500	10 – 25
Padat	1000 – 1700	50 – 81
Pasir dan kerikil
Lepas	1000 – 3000	50 – 150
Padat	2000 – 4000	100 – 200
Serpih	3000 – 300000	150 – 5000
Lanau	40 – 400	2 – 20

                       Sumber: Analisa dan desain pondasi, edisi 4, jilid 1, Joseph E. Bowles, 1988, hal. 94

                 Tabel angkauan nilai banding Poisson (μ)

Jenis tanah	μ
Lempung jenuh	0,4 – 0,5
Lempung tak jenuh	0,1 – 0,3
Lempung berpasir	0,2 – 0,3
Lanau	0,3 – 0,35
Pasir (padat) pasir berkerikil	0,1 – 1,00
Biasa dipakai	0,3 – 0,4
Batuan (Rock)	0,1 – 0,4                                       (agak bergantung pada jenis batuan)
Tanah lus	0,1 – 0,3
Es	0,36
Beton	0,15

                      Sumber: Analisa dan desain pondasi, edisi 4, jilid 1, Joseph E. Bowles, 1988, hal. 95

Gambar Sifat-sifat elastis pada tanah

Sumber: Analisa dan desain pondasi, edisi 4, jilid 1, Joseph E. Bowles, 1988, hal. 94