KORELASI KUAT TEKAN DAN KUAT GESER
PADA TANAH LEMPUNG YANG DISUBTITUSI
DENGAN VARIASI CAMPURAN PASIR
( Skripsi)
Oleh
ALBERTUS WILLY P
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRACT
COMPRESSIVE STRENGTH AND SHEAR STRENGTH CORRELATION ON CLAY SUBSTITUTED WITH A VARIETY OF SAND MIXTURE
By
ALBERTUS WILLY PRATAMA
This research aims to determine the compressive strength and shear strength on clay which is substituted with a mixture of sand variations. Soil tested in this study is derived from clay Belimbing Sari Village, Jabung District, East Lampung. This is done because if you set up a structure on top of the clay will cause some problems, among others, the small value of compressive strength and shear strength of the soil. To see the behavior of soil structure is then done mixing sand with varying levels of mixing sand.
To determine the effect of mixing clay with sand on the compressive strength and shear strength, it is done by varying the mixing of sand by 10%, 20%, 30%, 40%. Testing was conducted on the physical properties testing undisturbed clays and clay that is mixed with sand and doing mechanical testing which is test of direct shear and compressive strength testing by compaction using standard proctor.
From the test results it is obtained that the increase in the value of maximum shear strength of 0.7534 kg / cm2 and a decrease in cohesion value of 0.10 kg / cm2 at mixing the sand as much as 40%. In the compressive strength reaches a maximum value at 30% of the mixing done 4 variation is equal to 0.4996 kg / cm3. The greater the level of sand were added then the lesser the value of the soil cohesion, shear angle and the compressive strength will increase although the maximum compressive strength value in mixing 30% sand.
ABSTRAK
KORELASI KUAT TEKAN DAN KUAT GESER PADA TANAH LEMPUNG YANG DISUBTITUSI DENGAN VARIASI CAMPURAN PASIR
Oleh
ALBERTUS WILLY PRATAMA
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui korelasi kuat tekan dan kuat geser pada tanah lempung yang disubtitusi dengan variasi campuran pasir. Tanah yang diuji pada penelitian ini berasal dari tanah lempung Desa Belimbing Sari, Kecamatan Jabung, Lampung Timur. Hal ini dilakukan karena jika mendirikan struktur di atas tanah lempung akan menimbulkan beberapa permasalahan, antara lain kecilnya nilai kuat tekan dan nilai kuat geser pada tanah tersebut. Untuk melihat perilaku struktur tanah ini maka dilakukan pencampuran pasir dengan variasi campuran pasir.
Untuk mengetahui pengaruh pencampuran tanah lempung dengan pasir terhadap nilai kuat tekan dan nilai kuat geser, maka dilakukan dengan cara membuat variasi pencampuran pasir sebesar 10%, 20%, 30% dan 40%. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sifat fisik tanah lempung asli dan tanah lempung yang sudah dicampur pasir serta melakukan pengujian mekanik yaitu pengujian geser langsung dan pengujian kuat tekan dengan pemadatan menggunakan proktor standar.
Dari hasil pengujian didapatkan peningkatan nilai kuat geser maksimum sebesar
0,7534 kg/cm2 dan penurunan nilai kohesi sebesar 0,10 kg/cm2 pada pencampuran pasir
sebanyak 40%. Pada nilai kuat tekan mencapai nilai maksimum pada pencampuran
30% dari 4 variasi yang dilakukan yaitu sebesar 0,4996 kg/cm3. Semakin besar kadar
pasir yang ditambahkan maka semakin menurun nilai kohesi tanah tersebut, sudut geser dan nilai kuat tekan akan menjadi semakin meningkat walaupun nilai kuat tekan maksimum di pencampuran 30% pasir.
KORELASI KUAT TEKAN DAN KUAT GESER
PADA TANAH LEMPUNG YANG DISUBTITUSI
DENGAN VARIASI CAMPURAN PASIR
Oleh
ALBERTUS WILLY P
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar
SARJANA TEKNIK
pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Albertus Willy Pratama lahir di Tanjung Karang, pada tanggal
21 Agustus 1991, merupakan anak pertama dari pasangan
Bapak Martinus Sukirno dan Ibu Maria Goretti Nuruliyah.
Penulis memiliki satu orang saudara laki-laki bernama Matias
Oscar Yudhatama dan satu saudara perempuan bernama Monica Vidya Tinanti
Penulis menempuh pendidikan dasar di SD Mardi Yuana Serang, Banten yang
diselesaikan pada tahun 2003. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SMP
Mardi Yuana Serang, Banten yang diselesaikan pada tahun 2006. Kemudian
melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMAN 3 Taktakan, Serang Banten yang
diselesaikan pada tahun 2009.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung pada tahun 2009. Selama menjadi mahasiswa, penulis
pernah menjadi asisten dosen untuk mata kuliah Menggambar Rekayasa Tahun
Akademik 2014/2015. Penulis selama kuliah aktif dalam organisasi internal
kampus yaitu Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Teknik sebagai
anggota penelitian dan pengembangan kreatifitas mahasiswa masa jabatan
2009-2010 dan HMJ Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (Himateks) masa jabatan
MOTO
“
Jangan Pernah Pernah Menyerah Sebelum Mencoba
”
“
Pengetahuan tidaklah cukup; kita harus mengamalkannya. Niat tidaklah
cukup; kita harus melakukannya
”
(Johann Wolfgang von Goethe)
“Hidup adalah pengorbanan, karena hidup tidak akan
mencapai kesuksesan
tanpa suatu pengorbanan”
Kebahagiaan dan kesuksesan ku adalah ketika mereka orang yang kusayangi
dan kucintai merasa bangga dan bahagia karena aku..
Persembahan
Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,
Ayahandaku tercinta Martinus Sukirno
Ibundaku tercinta Maria Gorety Nuruliyah
Adinda Matias Oscar Yudhatama Dan Adinda Monica Vidya Tinanti
Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009 dan
saudara-saudara tercinta TEKNIK SIPIL
KATA PENGANTAR
Puji Tuhan dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yesus Kristus yang
senantiasa memberikan berkat dan cinta-Nya, sehingga skripsi dengan judul Korelasi
Kuat Tekan dan Kuat Geser Pada Tanah Lempung Yang Disubtitusi Dengan
Variasi Campuran Pasir dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat
untuk meraih gelar Sarjana Teknik pada program reguler Jurusan Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa pada penulisan skripsi ini masih banyak
terdapat kekurangan dan kesalahan, oleh sebab itu penulis mohon maaf dan
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setulusnya
kepada :
1. Prof. Drs. Suharno, M.sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas
Lampung.
2. Ir. Idharmahadi Adha, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung.
3. Iswan S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I skripsi.
ii
5. Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A. selaku Dosen Penguji skripsi.
6. Ir. Laksmi Irianti, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademis
7. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
8. Kedua orang tua penulis ( Martinus Sukirno dan Maria Gorety Nuruliyah) yang
telah memberikan restu dan doanya, Ananda Matias Oscar Yudhatama dan
Adinda Monica Vidya Tinanti yang selalu memberi warna dan doa di kehidupan
penulis.
9. Wanita yang selalu memberi semangat dan doa Yustina Dina.
10.Rekan-rekan seperjuangan di Lab. (Catur, Dony, Renol, Ade, Syahreza, Rian,
Armen, Dedy, Iqbal, Aulia, Rizky, dan Dedy Setiawan ) yang telah banyak
membantu penulis selama di laboratorium.
11.Teknisi di laboratorium (Mas Pardin, Mas Miswanto, Mas Budi, Mas Bayu, Mas
Andi).
12.Seluruh keluarga besar Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung, khususnya
angkatan 2009 serta adik-adik tingkat.
Serta semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu dan
memberikan dukungan dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis sangat berharap karya
kecil ini dapat bermanfaat bagi pembaca, terutama bagi penulis sendiri.
Bandar Lampung, Februari 2015
Penulis,
DAFTAR ISI
Halaman
SANWACANA ……… i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR NOTASI ... x
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 4
C. Batasan Masalah ... 4
D. Lokasi ... 5
E. Tujuan Penelitian ... 5
F. Manfaat Penelitian ... 6
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah ... 7
B. Klasifikasi Tanah ... 9
iv
2. Sistem Unified Soil Classification System (USCS) ... 13
C. Tanah Lempung ... 16
G. Korelasi Kuat Tekan Bebas Terhadap Kuat Geser Langsung ... 24
1. Kuat Tekan Bebas (qu) ... 25
2. Kuat Geser Undrained (Cu)... 25
H. Penelitian Terdahulu ... 26
v
2. Analisa Hasil Pengujian Berat Volume ... 43
3. Analisa Hasil Pengujian Berat Jenis ... 44
4. Uji Analisa Saringan ... 46
vi
6. Uji Batas Atterberg ... 49
7. Data Hasil Pengujian Pemadatan Tanah ... 51
B. Klasifikasi Tanah ... 54
C. Analisis Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 55
1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Asli ... 55
2. Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Asli Disubtitusi Pasir ... 56
3. Analisis Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Asli Dan Pada Tanah Asli Yang Disubtitusi Dengan Pasir ... 57
D. Analisi Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) ... 60
1. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Asli ... 60
2. Hasil Pengujian Kuat Geser Tanah Pada Tanah Asli Dicampur Pasir ... 61
3. Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Asli Dan Pada Tanah Asli Yang Dicampur Dengan Pasir ... 62
E. Korelasi Antara Kuat Tekan Bebas Dan Kuat Geser Langsung ... 66
F. Analisis Regresi Linier Berganda Untuk Mencari Nilai Kuat Tekan Bebas, Sudut Geser dan Nilai Kohesi Pada Uji Direct Shear... 69
G. Pengujian Geser Langsung (Direct Shear Tanpa Menggunakan Air ... 79
V. PENUTUP A. Kesimpulan……… 83
B. Saran ………. 85
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO ... 12
2.2. Sistem klasifikasi tanah USCS (Bowles, 1989) ... 14
2.3. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Sistem Unified ... 15
2.4. Kelompok Aktivitas Tanah Dan Nilai Swelling ... 18
2.5. Konsistensi dan Korelasi Unconfined Compression Strengh tterhadap Shear Strenght pada tanah kohesif (lempung) ... 25
2.6. Hasil penelitian terhadap kuat tekan bebas berbagai variasi... 27
4.1. Hasil pengujian sifat fisik tanah lempung (Soft Clay) ... 42
4.2. Hasil pengujian berat volume tanah asli ... 43
4.3. Hasil pengujian berat jenis untuk masing-masing sampel ... 44
4.4. Hasil Pengujian Analisis Saringan ... 46
4.5. Hasil Pengujian Hidrometer ... 48
4.6. Hasil Pengujian Batas Atterberg ... 49
4.7. Hasil Uji Pemadatan Standar ... 53
4.8. Tabel pengujian kuat tekan bebas pada sampel A tanah asli ... 55
4.9. Hasil Perhitungan nilai kuat tekan (qu) pada sampel A ... 56
4.10. Hasil Perhitungan nilai kuat tekan (qu) pada sampel B ... 56
viii
4.12. Hasil Perhitungan nilai kuat tekan (qu) pada sampel D ... 57
4.13. Hasil pengujian kuat tekan bebas (qu) ... 57
4.23. Perbandingan hasil analisis kuat tekan dengan hasil pengujian ... 75
4.24. Hasil analisa kohesi diret shear dengan menggunakan SPSS ... 77
4.25. Hasil Analisis sudut geser direct shear dengan menggunakan SPSS ... 78
4.26. Tabel pengujian Kuat Geser pada sampel A tanah asli tanpa campuran ... 80
4.27. Tabel pengujian kuat geser pada sampel B tanah asli + 20% pasir ... 80
4.28. Tabel pengujian kuat geser pada sampel C tanah asli + 40% pasir ... 80
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah ... 13
2.2. Garis Keruntuhan Menurut Mohr Dan Hukum Keruntuhan Mohr-Coulomb (Hary Cristady, 2002) ... 24
2.3. Hubungan antara kenaikan UCS kadar lempung dan lama pemeraman (Hatmoko, J.T dan Lullie Y, 2007) ... 26
2.4. Perbandingan nilai kuat tekan bebas maksimum tanah lempung yang telah dicampur Ca(OH)2 dengan berbagai variasi kadar kapur dan waktu pemeraman (Gazhali F, 2010) ... 28
2.5. Hubungan Sudut Geser Tanah dengan Kepadatan Kering... 30
2.6. Hubungan nilai kohesi tanah dengan kepadatan kering ... 32
2.7. Hubungan sudut geser tanah dengan % lempung ... 31
2.8. Hubungan kohesi dengan lempung ... 31
3.1. Lokasi pengambilan sampel. ... 32
3.2. Pengambilan sampel tanah asli. ... 33
3.3. Pengambilan sampel tanah terganggu ... 33
3.4. Alat pemadatan standar ... 36
3.5. Bagan alir penelitian ... 41
x
4.2. Grafik Hasil Analisa Saringan untuk jenis tanah terganggu ... 47
4.3. Grafik hasil analisa saringan dan hidrometer ... 48
4.4. Hubungan nilai LL, PL dan PI masiing-masing campuran dengan fraksi lempung ... 50
4.10. Hubungan persentase campuran tanah lempung dan pasir dengan nilai berat volume kering ... 53
4.11. Grafik nilai kuat tekan bebas pada masing-masing pencampuran pasir ... 58
4.12. Hubungan fraksi lempung dengan nilai kuat tekan bebas (qu) ... 59
4.13. Hubungan fraksi lempung dengan nilai kohesi hasil pengujian geser langsung (Direct Shear Test) ... 63
4.14. Hubungan fraksi lempung dengan nilai sudut geser hasil pengujian geser langsung (Direct Shear Test) ... 64
4.15. Grafik hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser ... 65
4.16. Grafik korelasi kuat tekan bebas dengan kohesi tanah ... 67
4.17. Grafik korelasi kuat tekan bebas tanah dengan kuat geser maksimum tanah ... 67
4.18. Langkah 3 dan langkah 4 ... 71
4.19. Langkah 5 dan langkah 6 ... 72
xi
4.21. (a). Perbadingan Nilai qu Analisis dan Pengujian dengan C (kohesi)
dan Bj (berat jenis) ... 76
(b). Perbadingan Nilai qu analisis dan pengujian dengan C (kohesi)
dan Fc (fraksi lempung) ... 76
4.22. Perbandingan nilai kohesi hasil engujian dan hasil analisis dengan Qu
(kuat tekan) dan Fc (fraksi lempung) ... 77
4.23. Perbandingan nilai sudut geser hasil pengujian dan hasil analisis dengan
qu dan Fc ... 78
4.24. Hubungan fraksi lempung dengan nilai kohesi hasil pengujian direct
shear test pada kondisi basah dan kondisi kering ... 81
4.25. Hubungan fraksi lempung dengan nilai sudut geser langsung pada
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam perencanaan dan pekerjaan suatu konstruksi bangunan sipil tanah
mempunyai peranan yang sangat penting. Dalam hal ini, tanah berfungsi sebagai
penahan beban akibat konstruksi di atas tanah yang harus bisa memikul seluruh
beban bangunan dan beban lainnya yang turut diperhitungkan, kemudian dapat
meneruskannya ke dalam tanah sampai ke lapisan atau kedalaman tertentu.
Sehingga kuat atau tidaknya bangunan/konstruksi itu juga dipengaruhi oleh
kondisi tanah yang ada. Salah satu tanah yang biasa ditemukan pada suatu
konstruksi yaitu jenis tanah lempung.
Tanah lempung memiliki kemampuan menyerap air yang cukup tinggi dan
kondisi pengaliran air sangat rendah. Tanah lempung merupakan jenis tanah
dengan daya dukung rendah, pengaruh air sangat besar terhadap perilaku fisis dan
mekanisnya. Untuk itu, dalam penggunaan tanah lempung sebagai bahan
konstruksi, kadar air tanah memegang peranan yang sangat penting. Dalam bentuk
massa yang kering, tanah lempung mempunyai kekuatan yang lebih besar dalam
mendukung beban, dan hal tersebut akan sangat berlawanan jika tanah lempung
2
Tanah lempung pada kondisi basah mempunyai kandungan air yang besar,
volume yang lebih besar karena tanah mengalami pengembangan, dan tanah
menjadi lunak, sehingga dalam kondisi ini tanah lempung mempunyai
kemampuan yang sangat rendah untuk mendukung beban. Tanah lempung juga
merupakan suatu jenis tanah kohesif yang mempunyai sifat yang sangat kurang
menguntungkan dalam konstruksi teknik sipil yaitu kuat geser rendah dan
kompresibilitasnya yang besar. Kuat geser yang rendah mengakibatkan
terbatasnya beban (beban sementara ataupun beban tetap) yang dapat bekerja
diatasnya sedangkan kompresibilitasnya yang besar mengakibatkan terjadinya
penurunan setelah pembangunan selesai. Selain itu dapat menimbulkan masalah
yang cukup besar dalam bidang Teknik Sipil lainnya seperti: retak dinding,
terangkatnya pondasi, dan jalan bergelombang.
Dari berbagai macam jenis tanah yang ada, maka seorang ahli geoteknik di
lapangan harus memperhatikan sifat-sifat tanah dengan seksama, kuat tekan tanah
dan kuat geser tanah merupakan beberapa yang harus di perhatikan sebelum
membangun konstruksi di tanah tersebut.
Uji kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan cara yang
dilakukan di laboratorium untuk menghitung kekuatan geser tanah. Uji kuat ini
mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah
tersebut terpisah dari butiran-butirannya juga mengukur regangan tanah akibat
3
Uji tekan bebas ini dilakukan pada contoh tanah asli dan contoh tanah tidak asli
lalu diukur kemampuannya masing-masing contoh terhadap kuat tekan bebas.
Dari nilai kuat tekan maksimum yang dapat diterima pada masing-masing contoh
akan didapat sensitivitas tanah. Nilai sensitivitas ini mengukur bagaimana
perilaku tanah jika terjadi gangguan yang diberikan dari luar. Percobaan kuat
tekan bebas dimaksudkan terutama untuk tanah lempung atau lanau. Bila lempung
itu mempunyai derajat kejenuhan 100 % maka kekuatan geser dapat ditentukan
dari nilai kekuatan unconfined.
Kekuatan geser (shear strength) tanah merupakan gaya tahanan internal yang
bekerja per satuan luas masa tanah untuk menahan keruntuhan atau kegagalan
sepanjang bidang runtuh dalam masa tanah tersebut.
Kondisi tanah pada suatu daerah tidak akan memiliki sifat tanah yang sama
dengan daerah lainnya, namun tidak semua tanah memiliki kekuatan yang mampu
mendukung konstruksi. Hanya tanah yang mempunyai stabilitas baik yang mampu
mendukung konstruksi yang besar. Sedangkan tanah yang kurang baik harus
distabilisasi terlebih dahulu sebelum dipergunakan sebagai pondasi pendukung
dengan cara mencampur bahan pencampur seperti pasir.
Pasir merupakan agregat alami yang berasal dari letusan gunung berapi, sungai,
dalam tanah dan pantai oleh karena itu pasir dapat digolongkan dalam tiga macam
yaitu pasir galian, pasir laut dan pasir sungai. Pada konstruksi bahan bangunan
pasir digunakan sebagai agregat halus dalam campuran beton, bahan spesi,
perekat pasangan bata maupun keramik, pasir urug, screed lantai dll. Selain itu
4
Analisis korelasi merupakan salah satu teknik statistik yang digunakan untuk
menganalisis hubungan antara dua variabel atau lebih yang bersifat kuantitatif.
Dapat diartikan bahwa adanya perubahan sebuah variabel disebabkan atau akan
diikuti dengan perubahan variabel lain. Dalam penelitian ini dalam bentuk
hubungan perubahan antara kuat tekan dan kuat geser tanah lempung yang
disubtitusi/dicampur dengan pasir.
B. Rumusan Masalah
Perumusan masalah pada penelitian ini adalah mengenai bagaimana pengaruh
pencampuran pasir yang dianggap sebagai bahan pencampur untuk stabilisasi
pada tanah lempung dengan variasi kadar campuran yang berbeda-beda, sampai
manakah perubahan yang dialami oleh tanah yang melingkupi perubahan nilai
batas-batas konsistensi (batas-batas Atterberg) seperti batas cair, batas plastis,
batas susut serta nilai kuat tekan bebas dan kuat geser langsung tanah asli dengan
tanah yang telah dicampur dengan menggunakan pasir sehingga nantinya dapat
disimpulkan bahwa pasir ini dapat digunakan sebagai bahan alternatif untuk
mengetahui perilaku tanahnya pada lapis pondasi khususnya pada lapisan
subgrade.
C. Batasan Masalah
Pada penelitian ini lingkup pembahasan dan masalah yang akan dianalisis dibatasi
dengan:
1. Sampel tanah yang digunakan adalah material tanah lempung berplastisitas
5
2. Bahan pencampur yang digunakan adalah pasir.
3. Pengujian sifat fisik tanah yang dilakukan adalah:
a. Pengujian kadar air
b. Berat jenis
c. Batas cair dan batas plastis
d. Analisa saringan
e. Analisa Hidrometer
f. Berat volume
4. Pengujian sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah pengujian kuat tekan
dan pengujian kuat geser pada tanah lempung yang disubtitusi dengan variasi
campuran pasir.
D. Lokasi
1. Pengujian sifat fisik tanah untuk menentukan karakterisktik tanah organik
dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Pengujian sifat mekanik tanah untuk menentukan hubungan kuat tekan bebas
dengan kuat geser langsung dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Universitas Lampung.
E. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui berapa besar pengaruh pasir yang disubtitusikan pada tanah
6
distabilisasi terhadap tanah asli dengan menggunakan tes UCS dengan variabel
pencampuran berbeda.
2. Untuk mengetahui berapa besar pengaruh pasir yang disubtitusikan pada tanah
lempung apakah meningkatkan kuat geser langsung tanah (Cu) yang telah
distabilisasi terhadap tanah asli dengan menggunakan tes Direct Shear dengan
variabel pencampuran berbeda.
3. Untuk mengetahui korelasi kuat tekan bebas (qu) tersebut terhadap kuat geser
langsung (Cu) pada tanah yang telah di stabilisasi dengan pasirtersebut.
4. Untuk mengetahui jumlah banyaknya campuran pasir yang disubtitusi untuk
mencapai nilai kuat tekan yang baik.
5. Untuk mengetahui jumlah banyaknya campuran pasir yang disubtitusi untuk
mencapai nilai kuat geser langsung yang baik.
F. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan kepada ilmu
pengetahuan tentang sifat-sifat fisik dan mekanik tanah lempung.
2. Penelitian ini diharapkan mampu memberikan informasi tentang perilaku tanah
lempung yang disubtitusi pasir dengan pengujian kuat tekan dan kuat geser.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah
Tanah terbentuk dari terjadinya pelapukan batuan menjadi partikel-partikel yang
lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia. Pelapukan mekanis disebabkan oleh
memuai dan menyusutnya batuan akibat perubahan panas dan dingin secara terus
menerus yang akhirnya menyebabkan hancurnya batuan tersebut. Tiga bagian
yang membentuk tanah, yaitu udara, air, dan partikel-partikel tanah itu sendiri
kemudian membentuk suatu gumpalan yang mempunyai massa total tanah.
Tanah adalah kumpulan butiran (agregat) mineral alami yang bisa dipisahkan oleh
suatu cara mekanik bila agregat termaksud diaduk dalam air (Terzaghi, 1987).
Tanah merupakan suatu benda alam yang tersusun dari padatan (bahan mineral
dan bahan organik), cairan dan gas, yang menempati permukaan daratan,
menempati ruang, dan dicirikan oleh salah satu atau kedua berikut:
horison-horison, atau lapisan-lapisan, yang dapat dibedakan dari bahan asalnya sebagai
hasil dari suatu proses penambahan, kehilangan, pemindahan dan transformasi
energi dan materi, atau berkemampuan mendukung tanaman berakar di dalam
8
Tanah didefinisikan sebagai suatu lapisan kerak bumi yang tidak menjadi satu
dengan ketebalan beragam yang berbeda dengan bahan-bahan dibawahnya, juga
tidak beku dalam hal warna, bangunan fisik, struktur susunan kimiawi, sifat
biologi, proses kimiawi ataupun reaksi-reaksi (Sutedjo, 1988).
Tanah merupakan material yang terdiri dari agregat dan butiran mineral-mineral
padat yang tidak terikat secara kimia satu sama lain dan dari bahan-bahan organik
yang telah melapuk menjadi berpartikel padat disertai dengan zat cair dan gas
yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das,
1995).
Pengertian tanah menurut Bowles (1984), tanah merupakan campuran
partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis unsur-unsur sebagai berikut:
1. Berangkal (Boulder) adalah potongan batuan batu besar, biasanya lebih
besar dari 200mm-300mm dan untuk kisaran ukuran-ukuran
150mm-250mm, batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles).
2. Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074mm–5mm, yang
berkisar dari kasar (3mm–5mm) sampai halus (< 1 mm).
3. Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002mm–0,074mm.
4. Lempung (clay) adalah partikel yang berukuran lebih dari 0,002mm,
partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi dari tanah yang kohesif.
5. Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam, berukuran lebih dari
9
Tanah didefinisikan sebagai suatu sistem tiga fase yang mengandung air, udara
dan bahan-bahan mineral dan organik serta jasad-jasad hidup, yang karena
pengaruh berbagai faktor lingkungan pada permukaan bumi dan kurun waktu,
membentuk berbagai hasil perubahan yang memiliki ciri-ciri morfologi yang khas
(Schoeder, 1972).
B. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang
berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok-kelompok
berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan suatu bahasa yang
mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah yang sangat
bervariasi tanpa penjelasan yang terinci (Das, 1995).
Sistem klasifikasi tanah bertujuan untuk memberikan informasi tentang
karakteristik dan sifat-sifat fisis tanah. Karena variasi sifat dan perilaku tanah
yang begitu beragam, sistem klasifikasi secara umum mengelompokan tanah ke
dalam kategori yang umum dimana tanah memiliki kesamaan sifat fisis.
Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terperinci mengenai
keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk menentukan sifat
teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekutan tanah, berat isi dan
sebagainya (Bowles, 1989).
Sistem klasifikasi bukan merupakan sistem identifikasi untuk menentukan
satu-10
satunya cara yang digunakan sebagai dasar untuk perencanaan dan perancangan
konstruksi.
Adapun sistem klasifikasi tanah yang telah umum digunakan adalah:
1. Sistem AASHTO (American Association Of State Highway and
Transporting Official)
Sistem ini dikembangkan pada tahun 1929 dan mengalami beberapa kali revisi
hingga tahun 1945 dan dipergunakan hingga sekarang, yang diajukan oleh
Commite on Classification of Material for Subgrade and Granular Type Road of
the Highway Research Board (ASTM Standar No. D-3282, AASHTO model
M145). Sistem klasifikasi ini bertujuan untuk menentukan kualitas tanah guna
pekerjaan jalan yaitu lapis dasar (sub-base) dan tanah dasar (subgrade). Sistem ini
didasarkan pada kriteria sebagai berikut:
a. Ukuran butir
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah
11
dipakai bila bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas
sebesar 11 atau lebih.
c. Apabila ditemukan batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) dalam contoh tanah
yang akan diuji maka batuan-batuan tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu,
tetapi persentasi dari batuan yang dikeluarkan tersebut harus dicatat.
Sistem klasifikasi AASTHO membagi tanah ke dalam 7 kelompok utama yaitu
A-1 sampai dengan A-7. Tanah berbutir yang 35 % atau kurang dari jumlah butiran
tanah tersebut lolos ayakan No.200 diklasifikasikan ke dalam kelompok A-1, A-2,
dan A-3. Tanah berbutir yang lebih dari 35 % butiran tanah tersebut lolos ayakan
No. 200 diklasifikasikan ke dalam kelompok A-4, A-5 A-6, dan A-7. Butiran
dalam kelompok A-4 sampai dengan A-7 tersebut sebagian besar adalah lanau dan
lempung.
Untuk mengklasifikasikan tanah, maka data yang didapat dari percobaan
laboratorium dicocokkan dengan angka-angka yang diberikan dalam Tabel 2.1.
Kelompok tanah dari sebelah kiri adalah kelompok tanah baik dalam menahan
beban roda, juga baik untuk lapisan dasar tanah jalan. Sedangkan semakin ke
12
Tabel 2.1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO
Klasifikasi umum (35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200 Tanah berbutir
Klasifikasi
Kerikil dan pasir yang berlanau atau berlempung
Penilaian sebagai
bahan tanah dasar Baik sekali sampai baik
Klasifikasi umum (Lebih dari 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200 Tanah berbutir
Klasifikasi
Tanah berlanau Tanah Berlempung
Penilaian sebagai
13
Gambar di bawah ini menunjukkan rentang dari batas cair (LL) dan Indeks
Plastisitas (PI) untuk tanah data kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7.
Gambar 2.1. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah. (Hary Christady, 1992).
2. Sistem UnifiedSoil Clasification System (USCS).
Dalam sistem ini, Cassagrande membagi tanah menjadi 3 (tiga) kelompok
(Sukirman, 1992) yaitu:
1. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soil), < 50% lolos saringan No. 200.
2. Tanah berbutir halus (fine-grained soil), > 50% lolos saringan No. 200.
3. Tanah organik yang dapat dikenal dari warna, bau dan sisa-sisa tumbuh-
14
Tabel 2.2. Sistem Klasifikasi Tanah USCS (Bowles, 1989)
Jenis Tanah Prefiks Sub Kelompok Sufiks
Kerikil G Gradasi baik W
Gradasi buruk P
Pasir S Berlanau M
Berlempung C
Lanau M
Lempung C wL < 50 % L
Organik O wL > 50 % H
Gambut Pt
Dimana:
W = Well Graded (tanah dengan gradasi baik),
P = Poorly Graded (tanah dengan gradasi buruk),
L = Low Plasticity (plastisitas rendah, LL<50),
15
Tabel 2.3. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem Unified
Divisi Utama Simbol Nama Umum Kriteria Klasifikasi
Ta
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk GW
s GM Kerikil berlanau, campuran kerikil-pasir-lanau GC Kerikil berlempung, campuran
kerikil-pasir-lempung
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk SW
SM Pasir berlanau, campuran pasir-lanau SC Pasir berlempung, campuran
pasir-lempung sekali, serbuk batuan, pasir halus
berlanau atau berlempung Diagram Plastisitas:
Untuk mengklasifikasi kadar butiran halus yang terkandung dalam tanah berbutir halus dan kasar. Batas Atterberg yang termasuk dalam daerah yang di arsir berarti batasan klasifikasinya menggunakan
dua simbol. berlanau, lempung “kurus” (lean
clays)
Lanau anorganik atau pasir halus diatomae, atau lanau diatomae,
Manual untuk identifikasi secara visual dapat dilihat di ASTM Designation D-2488
Sumber : Hary Christady, 1996.
16
C. Tanah Lempung
Tanah lempung merupakan agregat partikel-partikel berukuran mikroskopik &
submikroskopik yang berasal dari pembusukan kimiawi unsur - unsur penyusun
batuan, dan bersifat plastis dalam selang kadar air sedang sampai luas. Dalam
keadaan kering sangat keras, dan tak mudah terkelupas hanya dengan jari tangan.
Tanah ini juga memiliki permeabilitas lempung sangat rendah. Sifat fisika tanah
lempung umumnya terletak diantara sifat tanah pasir dan liat. Pengolahan tanah
tidak terlampau berat, sifat merembeskan airnya sedang dan tidak terlalu melekat.
Tanah lempung didefinisikan sebagai golongan partikel yang berukuran kurang
dari 0,002 mm (2 mikron). Namun demikian, di beberapa kasus, partikel
berukuran antara 0,002 mm sampai 0,005 mm juga masih digolongkan sebagai
partikel lempung. Di sini tanah di klasifikasikan sebagai lempung hanya
berdasarkan pada ukurannya saja. Belum tentu tanah dengan ukuran partikel
lempung tersebut juga mengandung mineral-mineral lempung (clay mineral).
1. Sifat-Sifat Umum Mineral Lempung :
a. Hidrasi
Partikel mineral lempung biasanya bermuatan negatif sehingga partikel lempung
hampir selalu mengalami hidrasi, yaitu dikelilingi oleh lapisan-lapisan molekul air
dalam jumlah yang besar serta mempunyai tebal dua molekul dan disebut lapisan
difusi. Lapisan difusi ganda atau lapisan ganda adalah lapisan yang dapat menarik
17
lebih tinggi dari 60ºC sampai 100ºC dan akan mengurangi plastisitas alamiah,
tetapi sebagian air juga dapat menghilang cukup dengan pengeringan udara saja.
b. Flokulasi dan Disversi
Apabila mineral lempung terkontaminasi dengan substansi yang tidak mempunyai
bentuk tertentu atau tidak berkristal (amophus) maka daya negatif netto ion- ion
H+ di dalam air, gaya Van der Waals, dan partikel berukuran kecil akan
bersama-sama tertarik dan bersinggungan atau bertabrakan di dalam larutan tanah dan air.
Beberapa partikel yang tertarik akan membentuk flok (flock) yang berorientasi
secara acak, atau struktur yang berukuran lebih besar akan turun dari larutan itu
dengan cepatnya dan membentuk sedimen yang sangat lepas. Flokulasi larutan
dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung asam
(ionH+), sedangkan penambahan bahan-bahan alkali akan mempercepat flokulasi.
Lempung yang baru saja berflokulasi dengan mudah tersebar kembali dalam
larutan semula apabila digoncangkan, tetapi apabila telah lama terpisah
penyebarannya menjadi lebih sukar karena adanya gejala thiksotropic (Thixopic),
dimana kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.
c. Aktivitas (A)
Hary Christady (2002) merujuk pada skempton (1953) mendefinisikan aktivitas
tanah lempung sebagai perbandingan antara indeks plastisitas dengan persentase
butiran yang lebih kecil dari 0,002 mm. Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk
18
Swelling potensial adalah kemampuan mengembang tanah yang dipengaruhi oleh
nilai aktivitas tanah. Setiap tanah lempung memiliki nilai aktivitas yang berbeda-
beda. Tabel 2.4 mengindentifikasikan tingkat aktivitas tanah dalam 4 kelompok,
yaitu:
Tabel 2.4. Kelompok aktivitas tanah dan nilai Swelling
No. Aktivitas Tanah Nilai Swelling Potensial
1 Rendah ≤ ,5%
Air yang tidak murni secara kimiawi adalah fase air yang berada di dalam struktur
tanah lempung. Pada pengujian di Laboratorium untuk batas Atterberg, ASTM
menentukan bahwa air suling ditambahkan sesuai dengan keperluan. Untuk dapat
membuat hasil yang cukup berbeda dari apa yang didapatkan dari tanah di
lapangan dengan air yang telah terkontaminasi maka dilakukan pemakaian air
suling yang relative bebas ion.
Air berfungsi sebagai penentu sifat plastisitas dari lempung. Satu molekul air
memiliki muatan positif dan muatan negatif pada ujung yang berbeda (dipolar).
Fenomena hanya terjadi pada air yang molekulnya dipolar dan tidak terjadi pada
cairan yang tidak dipolar seperti karbon tetraklorida (Ccl 4) yang jika dicampur
19
e. Sifat-Sifat Fisik Tanah
Sifat-sifat fisik tanah berhubungan erat dengan kelayakan pada banyak
penggunaan tanah. Kekokohan dan kekuatan pendukung, kapasitas penyimpanan
air, plastisitas semuanya secara erat berkaitan dengan kondisi fisik tanah. Hal ini
berlaku pada tanah yang digunakan sebagai bahan struktural dalam pembangunan
jalan raya, bendungan, dan pondasi untuk sebuah gedung, atau untuk sistem
pembuangan limbah (Hendry D. Foth, Soenartono A. S, 1994).
Untuk mendapatkan sifat-sifat fisik tanah, ada beberapa ketentuan yang harus
diketahui terlebih dahulu, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Kadar Air
Tanah-tanah yang banyak mengandung lempung mengalami perubahan volume
ketika kadar air berubah. Perubahan itulah yang membahayakan bangunan.
Tingkat pengembangan secara umum bergantung pada beberapa faktor, yaitu:
a. Tipe dan jumlah mineral yang ada di dalam tanah.
b. Kadar air.
20
d. Konsentrasi garam dalam air pori.
e. Sementasi
f. Adanya bahan organik, dll.
Secara umum sifat kembang susut tanah lempung tergantung pada sifat
plastisitasnya, semakin plastis mineral lempung semakin potensial untuk
menyusut dan mengembang. Tanah Lempung mempunyai beberapa jenis
diantaranya tanah lempung berlanau, tanah lempung plastisitas rendah dan tanah
lempung berpasir.
D. Lempung Berpasir
Pasir merupakan partikel penyusun tanah yang sebagian besar terdiri dari mineral
quartz dan feldspar. Sifat-sifat yang dimiliki tanah pasir adalah sebagai berikut
(Das, 1991):
1. Ukuran butiran antara 2 mm – 0,075 mm.
2. Bersifat non kohesif.
3. Kenaikan air kapiler yang rendah, antara 0,12 – 1,2 m.
4. Memiliki nilai koefisien permeabilitas antara 1,0 – 0,001 cm/det.
5. Proses penurunan sedang sampai cepat.
Pada tanah lempung berpasir persentase didominasi oleh partikel lempung dan
pasir walaupun terkadang juga terdapat sedikit kandungan kerikil ataupun lanau.
Identifikasi tanah lempung berpasir dapat ditinjau dari ukuran butiran, distribusi
ukuran butiran dan observasi secara visual. Sedangkan untuk batas konsistensi
21
tanah lempung berpasir disuatu daerah dengan daerah lainnya akan berbeda
tergantung jenis dan jumlah mineral lempung yang terkandung di dalamnya.
Suatu tanah dapat dikatakan lempung berpasir bila lebih dari 50% mengandung
butiran lebih kecil dari 0,002 mm dan sebagian besar lainnya mengandung butiran
antara 2 – 0,075 mm. Pada Sistim Klasifikasi Unified (ASTM D 2487-66T) tanah
lempung berpasir digolongkan pada tanah dengan simbol CL yang artinya tanah
lempung berpasir memiliki sifat kohesi sebagian karena nilai plastisitasnya rendah
( PI < 7).
E. Kuat Tekan
1. Definisi Kuat Tekan tanah
Kuat tekan bebas adalah harga tegangan aksial maksimum yang dapat ditahan
oleh benda uji silindris (dalam hal ini sampel tanah lempung) sebelum mengalami
keruntuhan geser atau pada saat regangan aksial mencapai 20%.
Derajat kepekaan/sensitivitas (St) adalah rasio antara kuat tekan bebas dalam
kondisi asli (undisturbed) dan dalam kondisi teremas (remolded).
St = i b
Dimana:
St : Derajat kepekaan
qu (undisturbed) : Kuat tekan bebas dalam kondisi asli
22
2. Teori Kuat Tekan Tanah
Nilai kuat tekan bebas (unconfined compressive strength) didapat dari pembacaan
proving ring dial yang maksimum.
qu = . R
A
dimana:
qu : Kuat tekan bebas
k : Kalibrasi proving ring
R : Pembacaan maksimum
A : Luas penampang contoh tanah pada saat pembacaan R
F. Tahanan Geser Tanah
1. Definisi Kuat Geser Tanah
Pengujian ini dimaksudkan untuk memperoleh tahanan geser tanah pada tegangan
normal tertentu. Tujuannya adalah untuk mendapatkan kuat geser tanah. Suatu
beban yang dikerjakan pada suatu masa tanah akan selalu menghasilkan tegangan
dengan intesitas yang berbeda-beda di dalam zona berbentuk bola lampu di bawah
beban tersebut (Bowles,1993).
Kuat geser tanah sebagai perlawanan internal tanah terhadap persatuan luas
terhadap keruntuhan atau pengerasan sepanjang bidang geser dalam tanah yang
23
2. Teori Kuat Geser Tanah
Menurut teori Mohr (1910) kondisi keruntuhan suatu bahan terjadi akibat adanya
kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Hubungan
fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada bidang runtuhnya,
dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
= ƒ( )
dimana:
= Tegangan geser pada saat terjadinya keruntuhan atau kegagalan (failure)
= Tegangan normal pada saat kondisi tersebut
Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah
terhadap desakan atau tarikan (Hary Cristady, 2002). Coulomb (1776)
mendefinisikan ƒ( ) seperti pada persamaan sebagai berikut:
= c + tg φ
Garis keruntuhan (failure envelope) menurut Coulomb (1776) berbentuk garis
lengkung seperti pada gambar 2.2 dimana untuk sebagian besar masalah-masalah
mekanika tanah, garis tersebut cukup didekati dengan sebuah garis lurus yang
24
(Das,1995). Tanah, seperti halnya bahan padat, akan runtuh karena tarikan
maupun geseran. Tegangan tarik dapat menyebabkan retakan pada suatu keadaan
praktis yang penting. Walaupun demikian, sebagian besar masalah dalam teknik
sipil dikarenakan hanya memperhatikan tahanan terhadap keruntuhan oleh
geseran.
Gambar 2.2. Garis keruntuhan menurut Mohr dan Hukum
keruntuhan Mohr – Coulomb (Hary Cristady, 2002)
Jika tegangan-tegangan baru mencapai titik P, keruntuhan tanah akibat geser
tidak akan terjadi. Keruntuhan geser akan terjadi jika tegangan-tegangan
mencapai titik Q yang terletak pada garis selubung kegagalan (failure envelope).
Kedudukan tegangan yang ditunjukkan oleh titik R tidak akan pernah terjadi,
karena sebelum tegangan yang terjadi mencapai titik R, bahan sudah mengalami
keruntuhan. Tegangan-tegangan efektif yang terjadi di dalam tanah sangat
dipengaruhi oleh tekanan air pori.
G. Korelasi Kuat Tekan Bebas Terhadap Kuat Geser Langsung
Korelasi kuat tekan bebas terhadap kuat geser langsung ini dapat diketahui dengan
cara mengukur kuat tekan bebas tanah, sehingga dapat mengetahui kekuatan geser
25
tanah kohesif yang cepat dan ekonomis. Keterbatasan pada pengujian ini adalah
tidak bisa dilakukan pada tanah yang dominan pasir.
1. Kuat tekan bebas (qu):
Nilai kuat tekan bebas (unconfined compressive strength), qu. Di dapat dari
pembacaan ring dial maksimum.
�� =k x RA
2. Kuat geser undrained (C):
Kuat geser undrained (C) adalah setengah dari kuat tekan bebas.
C =qu
Tabel 2.5. konsistensi dan korelasi Unconfined Compression Strenght
terhadap Shear Strenght pada tanah kohesif (lempung)
26
Dari tabel 2.5 dapat dilihat hubungan kuat tekan bebas bebas terhadap kuat geser
langsung, yaitu semakin besar nilai kuat tekan bebas, semakin besar pula nilai
kuat geser pada tanah tersebut. Nilai kuat geser langsung yaitu setengah dari nilai
kuat tekan bebas.
H. Penelitian Terdahulu
Penelitian terdahulu yang berkaitan dengan pengujian kuat geser langsung dan
kuat tekan antara lain:
A. Penelitian kuat tekan bebas
Pada penelitian yang telah dilakukan (Hatmoko, J.T dan Lulie Y, 2007) yang
berjudul UCS Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu Ampas Tebu Dan
Kapur didapat grafik hubungan UCS kadar kapur dan lama pemeraman.
27
Dapat disimpulkan pengujian kuat tekan bebas tanah lempung dicampur kapur
dengan variasi 6% dan 8%, selalu mengalami kenaikan hingga pemeraman 28
hari.
Pada penelitian yang dilakukan (Ghazali F, 2010) yang berjudul Pengaruh
Penambahan Kapur Ca(OH)2 Pada Tanah Lempung (Clay) Terhadap Plastisitas
Dan Nilai CBR Tanah Dasar (Subgrade) Perkerasan Jalan diperoleh hasil
pengujian kuat tekan bebas tanah lempung yang dengan kapur.
Tabel 2.6. Hasil penelitian terhadap kuat tekan bebas berbagai variasi penambahan kapur dan waktu pemeraman.
No Penambahan
Kapur (%) Waktu Pemeraman (Hari) UCS (Kg/cm2)
28
Gambar 2.4. Perbandingan nilai kuat tekan bebas maksimum tanah lempung yang telah di campur Ca(OH)2 dengan berbagai variasi kadar kapur dan waktu pemeraman (Ghazali F, 2010 )
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa kuat tekan bebas
tanah asli yang dicampur dengan kapur selalu naik dengan naiknya kadar kapur di
dalam tanah serta lamanya pemeraman. Kenaikan nilai kuat tekan bebas (Qu)
maksimum terjadi pada penambahan kapur 5% dengan masa pemeraman 14 hari,
yaitu dari 0.204 kg/cm² menjadi 0.703 kg/cm².
B. Penelitian kuat geser langsung
Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Anita Widianti pada tahun 2007 dengan
judul Kekuatan Geser Campuran Tanah-Kapur-Abu Sekam Padi dengan Inklusi
Kadar Serat Karung Plastik yang Bervariasi ini bertujuan untuk menganalisis
seberapa besar kontribusi inklusi serat plastik pada kadar tertentu terhadap
parameter kuat geser campuran tanah dengan kapur-abu sekam padi, yang
meliputi kohesi (c) dan sudut gesek dalam (ø) dengan variasi 0,1% ; 0,2% ; 0,4% ;
29
0,8 % ; dan 1,2 %. Secara umum, sudut gesek dalam dan kuat geser tanah hasil
pengujian mengalami peningkatan. Kenaikan sudut gesek dalam sebesar 282,74%
dari sudut gesek dalam tanah asli, kenaikan nilai kohesi sebesar 123,18% dari
kohesi tanah asli, dan kenaikan kuat geser sebesar 178,63% dari kuat geser tanah
asli (pada = 12,59 kN/m2).
Dr. Lusmelia Afriani, 2008 melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan
tanah pasir pada tanah lempung. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa
penambahan material pasir pada tanah lunak akan meningkatkan besarnya berat
volume tanah campur pasir, dengan peningkatan rata-rata sebesar 5,94 %
Sedangkan nilai kohesi dari tanah lunak campur pasir akan menurun dibanding
tanah lempung murni, dengan penurunan rata-rata sebesar 25,07 %. Peningkatan
nilai sudut geser dalam dan lempung lunak yang dicampur dengan pasir rata-rata
sebesar 67,03 %. Mengingat hasil diatas dapat disimpulkan bahwa nilai daya
dukung tanah lunak akan semakin meningkat jika dilakukan penambahan
campuran dengan pasir, hal ini terlihat dan meningkatnya sudut geser dalam yang
signifikan.
Selanjutnya pada penelitian terdahulu dengan judul Studi Pengaruh Penambahan
Tanah Lempung Pada Tanah Pasir Pantai Terhadap Kekuatan Geser Tanah yang
dilakukan oleh Abdul Hakam , Rina Yuliet , Rahmat Donal (2010). Hasil analisa
hasil pengujian kuat geser langsung pada kondisi basah dengan pemadatan
30
Gambar 2.5. Hubungan Sudut Geser Tanah dengan Kepadatan Kering (Abdul Hakam , Rina Yuliet , Rahmat Donal, 2010)
31
Gambar 2.7. Hubungan Sudurt Geser Tanah dengan % Lempung (Abdul Hakam , Rina Yuliet , Rahmat Donal, 2010)
Gambar 2.8. Hubungan Kohesi dengan Lempung(Abdul Hakam , Rina Yuliet , Rahmat Donal, 2010)
Berdasarkan hasil diatas dapat dianalisa bahwa semakin besar kadar lempung
III. METODE PENELITIAN
A. Sampel Tanah
Sampel tanah yang diuji menggunakan material tanah lempung yang disubtitusi
dengan material pasir. Sampel tanah yang akan digunakan adalah dari daerah
Belimbing Sari, Kecamatan Jabung, Lampung Timur dengan titik koordinat 105o
39’ 10.74”T dan 5o 31’ 44.26”S. Pengambilan sampel dilakukan pada Bulan
Agustus 2014. Kondisi cuaca pada saat pengambilan sampel cerah, namun pada
bulan ini masih mengalami musim hujan. Untuk pasir yang digunakan sebagai
bahan campuran pada penelitian ini yaitu pasir dari daerah Gunung Sugih.
33
B. Metode Pengambilan Sampel
Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan pipa dengan ukuran
diameter 6 cm tinggi 30 cm sebanyak dua buah. Dimana tanah yang diambil
setinggi 50 cm. Sedangkan untuk pengujian fisik diambil tanah menggunakan satu
buah tabung sampel.
Gambar 3.2. Pengambilan sampel tanah asli
34
C. Pelaksanaan Pengujian
Pelaksanaan pengujian dilakukan dalam 2 tahap. Pelaksanaan pengujian yang
pertama dilakukan yaitu pengujian sifat fisik dan pelaksanaan pengujian yang
kedua yaitu pengujian kuat tekan bebas dan pengujian kuat geser pada tanah
lempung. Tahap pengujian tersebut dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
1. Pengujian Sifat Fisik Tanah
a. Kadar air (Moisture Content)
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar air suatu sampel tanah, yaitu
perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dengan berat butir
kering tanah tersebut . Pengujian ini akan dilakukan pada tanah tanpa campuran
pasir sebanyak empat sampel, dan pada tanah yang dicampur pasir 10%, 20%,
30%, 40% masing-masing satu sampel. Pengujian berdasarkan ASTM D 2216-98.
b. Berat Volume (Unit Weight)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan berat volume tanah basah dalam
keadaan asli (undisturbed sample), yaitu perbadingan antara berat tanah dengan
35
c. Berat Jenis (Specific Gravity)
Percobaan ini dilakukan untuk menentukan kepadatan massa butiran atau partikel
tanah yaitu perbandingan antara berat butiran tanah dan berat air suling dengan
volume yang sama pada suhu tertentu. Pengujian ini akan dilakukan pada tanah
tanpa campuran pasir sebanyak dua sampel, dan pada tanah yang di campur
dengan pasir 10%, 20%, 30%, 40% masing - masing satu sampel. Pengujian
berdasarkan ASTM D 854-02.
d. Batas Cair (Liquid Limit)
Tujuan pengujian ini adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada
batas antara keadaan plastis dan keadaan cair. Pengujian berdasarkan ASTM D
4318-00.
e. Batas Plastis (Plastic Limit)
Tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada keadaan
batas antara keadaan plastis dan keadaan semi padat. Pengujian berdasarkan
ASTM D 4318-00.
f. Analisis Saringan (Sieve Analysis)
Pengujian analisa saringan hydrometer bertujuan untuk menentukan pembagian
ukuran butiran dari tanah yang lolos saringan No. 10, Pengujian berdasarkan
36
g. Uji Hidrometer
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan ukuran butir-butir tanah untuk tanah
yang tidak mengandung butir tertahan saringan No.10.
2. Penentuan OMC Standard Proctor
Sebelum pengujian-pengujian untuk kuat geser dan kuat tekan tanah dilakukan,
terlebih dahulu dilakukan pengujian pemadatan standar untuk mencari kadar air
optimum (Wopt), γb maks dan γd maks . Pemadatan adalah suatu proses dimana
udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan salah satu cara mekanis yang
merupakan usaha untuk mempertinggi kerapatan tanah dengan pemakaian energi
mekanis guna menghasilkan pemampatan partikel. Uji pemadatan (Proctor
Standar Test) yang umumnya dilakukan di laboratorium guna penelitian tanah
lempung ekspansif ini bertujuan untuk mencari berat volume kering maksimum
(γd maks) dan kadar air optimum (Wopt). Pemadatan standar ini biasanya masih
dipakai untuk pekerjaan ringan seperti pembuatan jalan, bendungan tanah tetapi
untuk pekerjaan berat seperti pembuatan landasan lapangan terbang, jalan raya
kepadatan yang tercapai dengan pemadatan standar belum cukup, dalam hal ini
dipakai Modified Compaction Test.
37
3. Pengujian kuat tekan bebas
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kekuatan tekan bebas (tanpa ada
tekanan horizontal atau tekanan samping) qu, dalam keadaan asli maupun buatan,
dan juga untuk mengetahui derajat kepekaan tanah, sensitivity (ST). Dalam
pengujian ini akan dilakukan 4 ( empat ) sampel tanah yang akan dicampur
dengan pasir, dengan persentase campuran yaitu 10%, 20%, 30% dan 40% dan
masing-masing campuran terdiri dari 3 (tiga) sampel. Hal ini dilakukan untuk
memperoleh ketelitian dan keakuratan data dari masing-masing percobaan.
a. Bahan-bahan:
1) Sampel tanah asli (undisturbed sample) yang diambil melalui tabung contoh
atau sumur percobaan.
2) Air bersih secukupnya.
b. Peralatan yang digunakan:
1) Alat Unconfined Compression Test.
2) Ring silinder untuk mengambil contoh tanah.
c. Prosedur kerja
1) Mengeluarkan sampel tanah dari tabung contoh dan memasukkan cetakan
dengan menekan pada sampel tanah, sehingga cetakan terisi penuh.
2) Meratakan kedua permukaan tanah pada tabung dengan pisau pemotong dan
mengeluarkannya dengan extruder.
3) Menimbang sampel tanah yang akan digunakan untuk menentukan berat
38
4) Meletakkan sampel tanah diatas plat penekan bawah.
5) Mengatur ketinggian plat atas dengan tepat menyentuh permukaan atas
sampel tanah.
6) Mengatur dial beban dan dial deformasi pada posisi nol.
7) Menghidupkan mesin (cara electrical). Kecepatan regangan diambil ½ - 2%
per menit dari tinggi sampel tanah.
8) Mencatat hasil pembacaan dial pada regangan 0,5%, 1%, 2% dan seterusnya
sampai tanah mengalami keruntuhan.
9) Menghentikan percobaan, jika regangan sudah mencapai 20%.
4. Pengujian Geser Langsung (Direct Shear Test)
Pengujian ini dimaksudkan untuk memperoleh tahanan geser tanah pada tegangan
normal tertentu. Tujuannya adalah untuk mendapatkan kuat geser tanah. Dalam
pengujian ini akan sampel tanah akan dicampur dengan pasir dengan persentase
campuran yaitu 10%, 20%, dan 30%, 40% dan masing-masing campuran terdiri
dari tiga sampel.
a. Bahan-bahan:
1) Sampel tanah lempung yang dicampur dengan pasir.
2) Air bersih.
b. Alat-alat yang digunakan:
1) Frame alat geser langsung beserta proving ring.
2) Shear box (sel geser langsung).
3) Extruder (alat untuk mengeluarkan sampel).
39
c. Prosedur kerja
1) Mengeluarkan sampel dari tabung sampel, kemudian memasukkan sampel ke
dalam cetakan benda uji dengan menekan ke sampel tanah sehingga cetakan
penuh dengan sampel.
2) Memotong dan meratakan kedua permukaan cetakan dengan pisau potong.
3) Mengeluarkan benda uji dari cetakkan dengan extruder.
4) Menimbang benda uji.
5) Memasukkan benda uji ke dalam cincin geser yang masih terkunci dan
menutup kedua cincin geser sehingga menjadi satu bagian, posisi benda uji
berada di antara dua batu pori dan kertas saring.
6) Meletakkan cincin geser beserta sampel tanah pada shear box.
7) Mengatur stang penekan dalam posisi vertikal dan tepat menyentuh stang
penggeser benda uji (Dial Proving tepat mulai bergerak).
8) Membuka kunci cincin geser.
9) Memberikan beban pertama seberat 3320 gram dan mengisi shear box dengan
air sampai penuh sehingga benda uji terendam.
10) Memutar enggkol pendorong dengan konstan dan stabil perlahan-lahan
selama 15 detik sambil membaca dial pergeseran.
11) Melakukan terus menerus pembacaan Dial Proving Ring, dalam selisih waktu
15 menit (waktu dari stopwatch).
12) Setelah pembacaan Proving Ring maksimum dan mulai turun dua kali atau
40
D. Analisis Data
Hasil data yang diperoleh dan didapatkan dari penelitian yang dilakukan diolah,
41
Gambar 3.5. Bagan Alir Penelitian
Mulai
2. Berat Volume 5. Batas Atterberg
3. Analisa Saringan 6. Hidrometer
85
V. PENUTUP
A. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan bahwa :
1. Tanah lempung yang digunakan sebagai sampel penelitian ini termasuk dalam
kategori tanah lempung lunak plastisitas tinggi dengan nilai Plasticity Index
yang tinggi > 11%. Berdasarkan klasifikasi tanah menurut USCS (Uniffied
Soil Clasification System) tanah ini termasuk ke dalam kelompok CH yaitu
tanah lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung “gemuk” (fat
clays). Tanah yang digunakan berasal dari Daerah Rawa Sragi, Desa
Belimbing Sari Kecamatan Jabung, Kabupaten Lampung Timur.
2. Dari hasil pengujian pemadatan standar di dapat nilai Kadar Air Optimum
untuk Sampel tanah asli sebesar 32%, untuk sampel tanah asli yang dicampur
dengan pasir mulai dari persentase 10% , 20% , 30% dan 40% mengalami
penurunan nilai kadar air dari 27% menjadi 20% pada pencampuran 40%
pasir.
3. Dari hasil penelitian yang dilakukan di laboratorium didapat nilai kuat tekan
bebas (qu) pada tanah tanpa campuran sebesar 0,2975 kg/cm2 dan mengalami
84
0,4996 kg/cm2 dan pada pencampuran 40% mengalami penurunan yang tidak
terlalu signifikan yaitu sebesar 0,4658 kg/cm2. Hal ini disebabkan karena
pasir memiliki plastisitas yang rendah, tidak memiliki daya ikat antar partikel
serta tidak adanya perlawanan tanah dari samping dan tanah akan umudah
terlepas.sehingga semakin banyak penambahan persentase pasir akan
mengurangi nilai kuat tekan bebas.
4. Dari hasil pengujian kuat geser langsung di peroleh nilai kohesi pada tanah
tanpa campuran sebesar 0,24 kg/cm2, dan nilai kuat geser maksimum sebesar
0,4754 kg/cm2. Pada pencampuran pasir, terjadi penurunan nilai kohesi
sampai pada persentasi pasir 40% sebesar 10 kg/cm2 dari nilai kohesi tanah
tanpa campuran 0,22 kg/cm2. Selain itu nilai kuat geser meningkat seiring
bertambahnya kadar campuran pasir dari kuat geser tanah tanpa campuran
sebesar 0,4754 kg/cm2 menjadi 0,7537 kg/cm2.
5. Dari hasil analisis regresi linier berganda didapat persamaan rumus untuk
mencari atau memprediksi nilai kuat tekan (qu), nilai kohesi(C), nilai sudut
geser ( ) dengan menghubungkan data-data yang sudah diketahui yaitu data
85
6. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan pencampuran pasir pada tanah lempung
bisa dikatakan baik karena kuat tekan dan kuat geser terjadi kenaikan pada
pencapuran 30% pasir walaupun pada kuat tekannya menurun pada
pencampuran 40% pasir dan tidak bisa lebih dari 30% pencampuran. Karena
semakin banyak kandungan pasir kontak antara butiran semakin kecil atau
bisa dikatakan tidak ada kontak antar butiran dan pasir akan cenderung
terlepas dengan tidak adanya perlawanan dari samping.
B. Saran
1. Untuk penelitian kedepannya sebaiknya menggunakan campuran yang
berbeda karena untuk perbandingan antara nilai kuat geser dan kuat tekan
dengan campuran yang berbeda.
2. Untuk penelitian ke depannya sebaiknya menggunakan persentase campuran
pasir dengan jumlah yang lebih besar untuk mendapatkan nilai yang
maksimum terutama pada kuat gesernya.
3. Sampel tanah yang digunakan untuk penelitian selanjutnya seharusnya
menggunakan jenis tanah yang berbeda atau dari tempat yang berbeda karena
untuk melihat nilai konsolidasi dan kuat tekan pada jenis tanah yang berbeda.
4. Perlunya penggantian alat uji geser lama dengan alat uji geser yang baru
DAFTAR PUSTAKA
Adha, Idharmahadi. 2008. Penuntun Praktikum Mekanika Tanah.
Afriani, Lusmeilia. 2009. “Studi Dan Eksperimentasi Kuat Geser Tanah Untuk Sample
Pasir Dan Tanah Berpasir”. 2 Februari 2015.
http://pasirunila.blogspot.com/2009/06/studi-dan-eksperimentasi-kuat-geser.html
Bowles, J.E. 1989. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Erlangga. Jakarta.
Craig, R.F., 1987, “Mekanika Tanah, Edisi Keempat”, Erlangga, Jakarta.
Das, B. M. 1993. Mekanika Tanah. (Prinsip – prinsip Rekayasa Geoteknis). Jilid I
Penerbit Erlangga, Jakarta.
Ghazali, Fachri. 2010. PengaruhPenambahan Kapur Ca(OH)2 Pada Tanah Lempung
(Clay) Terhadap Plastisitas dan Nilai CBR Tanah Dasar (Subgrade) Perkerasan Jalan. Universitas Sumatra Utara.
Hakam, A. 2010. Studi Pengaruh Penambahan Tanah Lempung pada Tanah Pasir
Pantai terhadap Kekuatan Geser Tanah, Universitas Andalas. Sumatra Barat
Hardiyatmo, C. H.1995. Mekanika Tanah II. Erlangga. Jakarta.
Hatmoko, J.T dan Lulie Y. 2007. UCS Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu
Sutedjo, M. 1988. Pengantar Ilmu Tanah. Bina Aksara Jakarta.
Terzaghi, K., Peck, R. B. 1987. Mekanika Tanah Dalam Praktek Rekayasa. Penerbit
Erlangga, Jakarta.
Wesley, L.D. 1997. Mekanika Tanah, Badan Penerbit Pekerjaan Umum.
Widianti Anita. 2007. Kekuatan Geser Campuran Tanah Kapur-Abu Sekam Padi Dengan
