Mekanika Tanah_2 : Tanah

Lapisan Tanah

Tanah merupakan material yang terdiri dari butiran mineral padat (agregat) yang tidak tersementasi satu sama lain, atau bahan organik yang melapuk, dimana diantara butiran terdapat ruang-ruang kosong yang terisi oleh zat cair dan udara.

Proses terjadinya tanah terdiri atas 5 proses utama yaitu : Dari Batuan Beku (Igneous Rocks) - Magma - Metamorphic rocks - Sedimentary rocks - Sedimen - Tanah.

Siklus batuan dan proses terjadinya tanah (versi 1)

Tanah juga dapat disebut sebagai :

• Kerikil (gravel) dengan simbol G (tanah berbutir kasar)
• Pasir (sand) dengan simbol S (tanah berbutir kasar)
• Lanau (silt) dengan simbol M (tanah berbutir halus)
• Lempung (clay) dengan simbol C (tanah berbutir halus)

Ukuran keempat materi tanah diatas dapat kita lihat dari tabel dibawah ini :

Dalam perkembangannya, tanah dapat dikelompokkan dalam 2 grup utama yaitu :

1. Tanah Residu (Residual Soil) : tanah yang terjadi oleh penumpukan produk pelapukan ditempat asalnya.
2. Tanah Sedimen (Transported Soil) : tanah yang terjadi oleh produk pelapukan yang kemudian terbawa ke tempat lain

1. Residual Soil merupakan tanah yang terbentuk oleh penumpukan produk pelapukan batuan ditempat asalnya.

Residual soil

2. Transported Soil, diantaranya :

• Tanah Glacial merupakan tanah yang terbentuk dari produk pelapukan terangkut dan terdeposisi oleh es atau gletser (sungai es)

Tanah Gracial

• Tanah Aeolian merupakan tanah yang terbentuk dari produk pelapukan terangkut dan terdeposisi oleh angin.

Tanah Aeolian

•  Tanah Alluvial merupakan tanah yang terbentuk dari produk pelapukan terangkut oleh air dan terdeposisi sepanjang sungai

Tanah Alluvial

Sumber Materi :

1. Kuliah Prof. Ir. Noor Endah Msc. Ph.D. (Dosen Teknik Sipil ITS Surabaya)

2. Textbook Principle of Geotechnical Engineering, Braja M. Das

Sejarah Rekayasa Geoteknik - Part II

Sebelumnya kita sudah membahas sejarah rekayasa geoteknik sebelum abad ke 18, yang mana nama-nama seperti Coulomb, Rankine, Darcy, Atterberg  dan yang lainnya menjadi pelopor di periode itu. Karya dan sumbangsihnya dalam dunia geoteknik sangat berguna dan masih tetap kita gunakan sampai saat ini. 

Pada tulisan ini, kita akan menjelajahi perkembangan ilmu geoteknik pada periode setelah tahun 1927. 

Golden Gate Bridge San Fransisco California United State (Length 2.737 m)

Rekayasa geoteknik setelah tahun 1927

Publikasi berjudul "Erdbaumechanik auf Bodenphysikalisher Grundlage" yang ditulis oleh Karl Terzaghi pada tahun 1925 menjadi penanda lahirnya era baru perkembangan mekanika tanah. Karl Terzaghi kita ketahui adalah Bapak Mekanika Tanah modern. Dari era ini kita mengenal nama-nama yang tidak asing lagi dikalangan insinyur geoteknik diantaranya Arthur Casagrande, Donald W. Taylor, Laurits Bjerrum dan juga Ralph B. Peck.

Arthur Casagrande (1902-1981)

Pada era ini  juga Konferensi pertama International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering (ISSMFE) diadakan.

Detail ISSMFE dari tahun 1936 sampai 1997

Presiden ISSMFE (1936-1997) dan Presiden ISSMGE (1997-sekarang)

 

Perkembangan ilmu geoteknik pada periode ini cukup pesat, ini ditandai dari banyaknya publikasi ilmiah yang terbit pada era ini, beberapa diantaranya adalah : 

1. Buku "Theoretical Soil Mechanics" yang ditulis oleh Karl Terzaghi tahun 1943 (Wiley, New York)
2. Buku "Soil Mechanics in Engineering Practice" yang ditulis oleh Karl Terzaghi dan Ralph B. Peck tahun 1948 (Wiley, New York)
3. Buku Fundamentals of Soil Mechanics yang ditulis oleh Donald W. Taylor tahun 1948 (Wiley, New York)
4. Penerbitan Jurnal Internasional "Geotechnique" pada tahun 1948 di Inggris 
5. Buku The Measurement of Soil Properties in the Triaxial Test oleh A. W. Bishop dan B.J. Henkel tahun 1957 (Arnold, London)

Akhir Era

Era ini diakhiri oleh Profesor Ralph B. Peck. Pada tahun 1939 s.d. 1943, beliau pernah menjadi Asisten dari Karl Terzaghi yang merupakan Bapak Mekanika Tanah Modern. Satu tahun sebelumnya (1938-1939), beliau juga pernah mengikuti kursus dari Arthur Casagrande di Universitas Harvard.

Ralph B. Peck (1912-2008)

Profesor Peck telah menerbitkan lebih dari 250 publikasi teknis yang sangat terhormat dan menjadi acuan dalam ilmu geoteknik sampai saat ini. Beberapa diantaranya adalah buku yang ditulis bersama Karl Terzaghi. Pada tahun 1969 s.d. 1973 beliau dipercaya menjadi Presiden ISSMGE dan pada tahun 1974 beliau mendapat medali kehormatan dalam bidang teknologi dari Presiden Gerard R. Ford.

Disarikan kembali dari :

Textbook "Principles of Geotechnical Engineering 7th" oleh Braja M. Das

Sejarah Rekayasa Geoteknik - Part I

Dalam mempelajari rekayasa geoteknik (geotechnical engineering), tidak terlepas dari mekanika tanah (soil mechanics) dan rekayasa tanah (soil engineering). Mari kita coba pelajari bersama ketiganya.

Rekayasa geoteknik (geotechnical engineering) merupakan sub disiplin dari rekayasa sipil (civil engineering) yang berhubungan dengan perilaku material bumi. Mekanika tanah (soil mechanics) merupakan cabang dari rekayasa geoteknik yang mempelajari sifat fisik tanah dan juga perilaku massa tanah dalam berbagai gaya yang diterapkan sedangkan rekayasa tanah merupakan penerapan dari mekanika tanah dalam masalah-masalah praktis.

Menara Pisa "Torre pendente di Pisa" merupakan salah satu karya manusia sebelum abad ke 18

Rekayasa geoteknik sebelum abad ke 18

Rekayasa geoteknik pada periode ini dapat dibagi menjadi 4 (empat) periode utama (Skempton, 1985) yaitu :

Pre-classical (1700 sampai 1776)

Henri Gautier (1660-1737)

Penelitian pada periode ini lebih banyak berkaitan dengan lereng alami dan unit weight pada berbagai tipe tanah. Dari sini kita mengenal nama-nama seperti Henri Gautier (1660-1737), merupakan seorang insinyur di kerajaan Perancis yang menpelajari masalah lereng tanah alami yang berujung pada suatu gundukan tanah untuk merumuskan prosedur dinding penahan. Kemudian kitapun mengenal nama Bernard Forest de Belidor (1671-1761) yang menerbitkan buku untuk kalangan militer dan insinyur sipil di Perancis. Pada buku tersebut, ia mengusulkan teori tentang  tekanan tanah lateral pada dinding penahan yang mana penelitiannya tersebut lanjutan dari penelitian yang dilakukan oleh Gautier (1717). Pada tahun 1746, model laboratorium pertama dalam pembuatan dinding penahan menggunakan urugan pasir pernah di publikasikan oleh insinyur Perancis yaitu Francois Gadroy (1705-1759).

Classical soil mechanics - Fase I (1776 sampai 1856)

Charles Augustin Coulomb (1736-1806)

Selama periode ini, perkembangan ilmu geoteknik masih didominasi oleh ilmuan dan insinyur dari Perancis. Charles Augustin Coulomb (1736-1806), yang kita kenal dengan "teori Coulomb" pada salah satu tulisannya yang terkenal pada tahun 1776 dengan menggunakan prinsip kalkulus menentukan posisi tepat dari permukaan geser tanah dibelakang dinding penahan. Pada analisisnya, Coulomb menggunakan hukum geser dan kohesi untuk tanah. Kemudian pada tahun 1820, study yang dilakukan oleh Coulomb mengenai kemiringan urugan dan tentang urugan yang menahan beban tambahan (surcharge) dipelajari kembali oleh insinyur Perancis yaitu Jacques Frediric Francais (1775-1833) dan juga oleh Profesor mekanika Claude Louis Marie Henri Navier (1785-1836).

Pada tahun 1840, seorang insinyur militer dan juga profesor mekanika, Jean Victor Poncelet (1788-1867) mengembangkan teori Coulomb menggunakan metode grafik untuk menentukan besaran tekanan tanah lateral pada dinding penahan vertikal maupun miring dengan berbagai bentuk  permukaan tanah. Beliau juga yang pertama kali menggunakan simbol ϕ untuk sudut geser tanah. Profesor ini pula yang pertama kali menerapkan teori daya dukung ultimate pada pondasi dangkal.

William John Macquorn Rankine (1820-1872)

Berakhirnya classical soil mechanics fase I ini ditandai oleh publikasi pertama pada tahun 1857 oleh William John Macquorn Rankine (1820-1872), seorang profesor sipil di Universitas Glasgow. Penelitian beliau terkait teori tekanan tanah dan keseimbangan massa tanah. Teori Rankine boleh dikatakan sebagai penyederhanaan dari teori Coulomb sebelumnya. 

Classical soil mechanics - Fase II (1856 sampai 1910)

Henry Philibert Gaspard Darcy (1803-1858)

Beberapa hasil percobaan dari uji laboratorium untuk sampel pasir muncul pada literatur di fase ini. Satu dari publikasi paling awal dan penting yaitu oleh insinyur perancis, Henry Philibert Gaspard Darcy (1803-1858). Pada tahun 1856, ia mempublikasikan penelitian tentang permeabilitas material pasir. Berdasrkan hasil penelitiannya, Darcy mempersembahkan koefisien permeabilitas, merupakan parameter dalam rekayasa geoteknik yang sangat berguna hingga saat ini. 

Joseph Valentin Boussinesq (1842-1929)

Selanjutnya kita juga mengenal Sir George Howard Darwin (1845-1912), seorang profesor astronomi yang melakukan pengujian laboratorium dalam menentukan momen guling pada dinding penahan pasir yang tinggi pada konsistensi pasir lepas maupun padat. Kontribusi lainnya yang dilakukan pada periode ini adalah publikasi pada tahun 1885 oleh Joseph Valentin Boussinesq (1842-1929) yang mengembangkan teori distribusi tegangan pada beban bermedia homogen, semi infinite, elastis dan isotropik. Selain itu pada tahun 1887, Osborne Reynold (1842-1912) mendemonstrasikan fenomena dilatansi pada pasir.

Medern Soil Mechanics (1910 sampai 1927)

Albert Mauritz Atterberg (1846-1916)

Pada periode ini, hasil penelitian sudah berkembang pada tanah-tanah lempung berupa sifat dasar dan parameter tanah lempung. Sekitar tahun 1908, Albert Mauritz Atterberg (1846-1916), seorang ahli kimia dan ilmuan tanah berkebangsaan Swedia, menentukan ukuran fraksi tanah lempung lebih kecil dari 2 mikron. Pada tahun 1911, dia mempublikasikan tentang konsistensi partikel lempung dengan mendefinisikan batas cair, plastis dan susutnya. Dia pun mendefinisikan index plastis yang merupakan selisih dari batas cair dan batas plastis.

Pada periode inipun kita mengenal Arthur Langley Bell (1974-1956) seorang insinyur sipil berkebangsaan Inggris yang bekerja mendesain dan membangun seawall di Rosyth Dockyard. Berdasarkan pengalaman kerjanya, dia mengembangkan hubungan antara tekanan lateral dan tahanan pada tanah lempung juga daya dukung pondasi dangkal pada tanah lempung. Ia juga menggunakan kotak geser untuk mengukur kekuatan geser tanah lempung tidak terganggu pada kondisi undrained.

Wolmar Fellenius (1876-1957)

Wolmar Fellenius (1876-1957), seorang insinyur berkebangsaan Swedia mengembangkan analisis stabilitas pada lereng tanah lempung jenuh air (dimana, ϕ=0) dengan asumsi bidang geser kritis berupa busur lingkaran. 

Karl Terzaghi (1883-1963)

Karl Terzaghi (1883-1963) seorang berkebangsaan Austria mengembangkan teori konsolidasi untuk lempung yang kita gunakan sampai hari ini. Teori tersebut dikembangkan pada saat beliau mengajar di American Roberts College di Istanbul, Turki. Teori konsolidasi tersebut telah dipublikasikan pada terzaghi's celebrated book "Erdbaumechanik" pada tahun 1925.

Disarikan kembali dari :

Textbook "Principles of Geotechnical Engineering 7th" oleh Braja M. Das