i
TINJAUAN PENURUNAN KONSOLIDASI TANAH LEMPUNG
KECAMATAN SUKODONO YANG DISTABILISASI DENGAN
GARAM DAPUR (NaCl)
Tugas akhir
Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
Disusun oleh:
Sri Endah Mujiwati D 100 120 082
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
iv MOTTO
Orang berilmu dan beradab tidak akan diam di kampung halaman. Tinggalkan
negerimu dan merantaulah ke negeri orang. Pergilah, yang akan kamu dapatkan
pengganti dalam kerabat serta kawanmu. Singa tidak akan pernah memangsa jika
tidak meninggalkan sarang. Anak panah jika tak tinggalkan busur tidak akan kena
sasaran. (Imam Syafii)
Tuntutlah ilmu dan belajarlah (untuk ilmu) ketenangan dan kehormatan diri, dan
bersikaplah rendah hati kepada orang yang mengajar kamu.
(HR. Ath-Thabrani)
Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa
dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah.
(Thomas Alva Edison)
Seorang sabahat adalah orang yang menjawab, apabila kita memanggil dan sering
menjawab sebelum kita panggil.
v
PERSEMBAHAN Bismillahirrohmanirrohim
Dengan Rahmat Allah yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang. Dengan ini saya persembahkan karya kecil ini untuk :
Orang tuaku tercinta, Papa (Ahmad Zaenuri) dan Mama (Eny Purwanti): Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada papa dan mama yang telah memberikan kasih sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat kalian bahagia dan bangga, selama ini saya belum bisa berbuat lebih. Terima kasih papa dan mama.
Masku (Anggo Cahyo Pranomo) dan adikku (Tri Wiryawan): kalian orang-orang yang maju pertama ketika aku tersakiti dan menderita. Terima kasih kalian mengajarkan aku untuk menjadi wanita tangguh, bertanggung jawab, dan menjadi lebih dewasa lagi.
Teman ‘’konsolidasi’’ Davit dan Eni terima kasih atas bantuan, doa, nasehat, hiburan, traktiran, dan semangat yang kalian berikan selama penyusunan skripsi ini. Mukti,Meiriza, Teguh, Ika, Latip, Damar, mas Ikhsan, Toha terima kasih telah membantu selama kuliah, nyusun skripsi, takkanku lupakan semua yang telah kalian berikan selama ini. Alumni
Sipil ’12 sebagai motivasi saya untuk segera menyelesaikan skripsi ini, sisa-sisa Sipil ’12 semangat untuk kalian semua segera selesaikan studi kalian. Semoga keakraban diantara Teknik Sipil ‘12 selalu terjaga. Salam teknik!!
Untuk Adit Sarasto terima kasih atas kasih sayang, perhatian, waktu dan
kesabaranmu yang telah memberikan semangat dan bantuan dari saya awal kuliah hingga selesai skripsi ini, semoga engkau pilihan yang terbaik dari Allah buatku dan masa depanku.
Terakhir, saya ucapkan terima kasih kepada orang-orang yang telah men
vi PRAKATA
Assaalamu’alaikum Wr.Wb.
Alhamdullilah, segala puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusun Tugas Akhir dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga
penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banayak terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Dr. Mochamad Sholikin, PhD. selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Ibu Qunik Wiqoyah, S.T. M.T., dan bapak Agus Susanto, S.T. M.T., selaku Dosen pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan bimbingan, saran-saran yang bermanfaat dan arahan serta petunjuk kepada penyusun penuh kesabaran dalam menyusun Tugas Akhir ini. Semoga bapak dan ibu selalu di berikan kemurahan rejeki, kesehatan, dan kebahagian.
4. Bapak Anto Budi L, S.T. Msc., selaku Dosen penguji tamu pada saat Pra Pendadaran dan kepada Ibu Ir. Renaningsih, M.T., selaku Dosen penguji yang banyak menyumbangkan kritik dan saran yang sangat membangun. Semoga amal bapak ibu menjadi amal jariyyah. Amiin.
5. Bapak Ir. Ali Asroni, M.T., selaku Pembimbing Akademik Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.
vii
7. Semua karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusun selama studi dan hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.
8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan bantuan dan dukungannya.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb.
Surakarta, Januari 2017
viii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... iii
HALAMAN MOTTO ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
PRAKATA ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... xvi
ABSTRAKSI ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Rumusan Masalah ... 2
C. Tujuan Penelitian ... 2
D. Manfaat Penelitian ... 2
E. Batasan Masalah... 3
F. Keaslian Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
A. Tanah Lempung ... 5
B. Garam Dapur ... 6
C. Stabilisasi Tanah ... 7
D. Tinjauan Penelitian Sejenis ... 8
BAB III LANDASAN TEORI ... 9
A. Sifat-sifat Fisis Tanah ... 9
ix
2. Berat Jenis Tanah (Specific Gravity) ... 9
3. Batas-batas Atterberg ... 10
1) Batas cair (Liquid Limit) ... 11
2) Batas plastis (Plastic Limit) ... 11
3) Batas susut (Shringkage Limit) ... 11
4) Indeks plastisitas (Plasticity Indeks) ... 12
4. Analisa Ukuran Butiran... 13
1) Analisa hydrometer ... 13
2) Analisa saringan ... 13
5. Klasifikasi Tanah ... 14
1) Unified Soil Classification System (USCS) ... 14
2) American of State Highway and Transportation Officials (AASTHO) ... 18
B. Sifat-sifat Mekanis Tanah ... 19
1. Uji Pemadatan (Standard Proctor) ... 19
2. Uji Konsolidasi Tanah... 22
a. Phase konsolidasi ... 23
b. Indeks pemampatan tanah (Cc) ... 24
c. Koefisien konsolidasi tanah (Cv) ... 25
d. Penurunan konsolidasi ... 28
BAB IV METODE PENELITIAN ... 29
A. Tinjauan Umum ... 29
B. Bahan Penelitian... 29
C. Peralatan Penelitian ... 29
1. Uji sifat fisis tanah ... 29
1.a) Uji kadar air tanah (water content) ... 29
1.b) Uji berat jenis tanah (specific gravity) ... 30
1.c) Uji gradasi tanah ... 31
a) Uji hydrometer ... 31
x
1.d) Uji batas-batas Atterberg ... 33
a) Uji batas cair (Liquid Limit) ... 33
b) Uji batas plastis (Plastic Limit) ... 34
c) Uji batas susut (Shringkage Limit) ... 35
2. Pengujian sifat mekanis tanah ... 37
2.a) Uji pemadatan (Standard Proctor) ... 37
2.b) Uji penurunan konsolidasi ... 38
D. Tahapan Penelitian ... 39
E. Pelaksanaan Penelitian ... 41
1. Uji sifat fisis tanah ... 41
1.a) Kadar air tanah (water content) ... 41
1.b) Berat jenis tanah (specifi gravity) ... 42
1.c) Gradasi ukuran butiran tanah ... 43
a) Hydrometer ... 43
b) Analisa saringan ... 44
1.d) Pengujian batas-batas Atterberg ... 45
a) Batas cair (Liquid Limit) ... 45
b) Batas plastis(Plastic Limit) ... 46
c) Batas susut (Shringkage Limit) ... 47
2. Pengujian Pemadatan ... 48
3. Pengujian Konsolidasi ... 49
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... 51
A. Uji Sifat Fisis ... 51
1. Uji Specific Gravity Garam Dapur ... 51
2. Uji Tanah Asli ... 51
3. Uji Sifat Fisis Tanah Campuran Dengan Penambahan NaCl ... 52
a) Kadar air ... 52
b) Specific gravity ... 53
xi
d) Batas plastis (Plastic Limit) ... 54
e) Batas susut (Shringkage Limit) ... 55
f) Indeks plastisitas (Plasticity indeks) ... 56
g) Analisa ukuran butiran ... 57
h) Klasifikasi tanah asli dan tanah campuran ... 58
B. Uji Sifat Mekanis ... 60
1. Uji pemadatan (Standard Proctor) ... 60
2. Uji konsolidasi... 63
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 66
A. Kesimpulan ... 66
B. Saran ... 67 DAFTAR PUSTAKA
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar I.1. Mineral-mineral lempung ... 6
Gambar III.1. Batas-batas Atterberg ... 10
Gambar III.2. Kurva hubungan kadar air dan berat volume kering ... 21
Gambar III.3. Penempatan sampel pada uji konsolidasi ... 22
Gambar III.4. Sifat khusus grafik hubungan penurunan terhadap waktu ... 24
Gambar III.5 Indeks pemapatan Cc ... 25
Gambar III.6. Metode akar waktu ... 26
Gambar III.7. Metode kecocokan log-waktu ... 28
Gambar IV.1. Satu set alat uji kadar air ... 30
Gambar IV.2. Satu set alat uji berat jenis ... 31
Gambar IV.3. Satu set alat uji Hydrometer ... 32
Gambar IV.4. Saringan dan mesin penggetar ... 33
Gambar IV.5. Satu set alat uji batas cair ... 34
Gambar IV.6. Satu set alat uji batas plastsis ... 35
Gambar IV.7. Satu set alat uji batas susut ... 36
Gambar IV.8. Satu set alat Standard Proctor ... 37
Gambar IV.9. Satu set alat uji konsolidasi ... 38
Gambar IV.10.Bagan alir tahapan penelitian ... 40
Gambar V.1. Grafik hubungan antara kadar air dengan persentase campuran NaCl ... 53
Gambar V.2.Grafik hubungan antara Specific Gravity (Gs) dengan persentase campuran NaCl ... 53
xiii
Gambar V.4.Grafik hubungan antara batas plastis (PL) dengan persentase campuran NaCl ... 55
Gambar V.5.Grafik hubungan antara batas susut (SL) dengan persentase campuran NaCl ... 56
Gambar V.6. Grafik hubungan antara indeks plastisitas (PI) dengan persentase campuran NaCl ... 56
Gambar V.7. Grafik hubungan antara persentase lolos saringan dengan diameter saringan... 58
Gambar V.8. Grafik hubungan berat volume kering tanah asli dan tanah campuran garam dapur (NaCl) dengan nilai kadar air ... 61
Gambar V.9.Grafik hubungan antara berat volume kering dengan persentase campuran NaCl ... 61
Gambar V.10.Grafik hubungan antara kadar air optimum dengan persentase campuran NaCl... 62
Gambar V.11.Grafik hubungan antara coefficien of consolidation dengan persentase campuran NaCl ... 63
Gambar V.12.Grafik hubungan antara compression index dengan persentase campuran NaCl ... 64
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel III.1. Specific gravity (Gs) pada macam-macam tanah ... 10
Tabel III.2. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah ... 12
Tabel III.3. Ukuran-ukuran ayakan standar di Amerika Serikat ... 14
Tabel III.4. Klasifikasi tanah sistem USCS ... 16
Tabel III.5. Sistem Klasifikasi USCS menggunakan LLR ... 17
Tabel III.6. Sistem Klasifikasi AASHTO ... 18
Tabel III.7. Ukuran pemadatan Standard Proctor (ASTM D698)... 19
Tabel III.8. Ukuran Standart Proctor (ASTM D698 metode A) ... 20
Tabel V.1. Hasil uji sifat fisis tanah asli ... 51
Tabel V.2. Hasil uji sifat fisis tanah campuran ... 52
Tabel V.3. Hasil uji gradasi butiran pada tanah asli dan tanah campuran ... 57
Tabel V.4. Hasil uji Standard Proctor pada tanah asli dan tanah campuran ... 60
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran.I Pemerikasaan kadar air pada tanah asli dan tanah campuran NaCl Lampiran.II Pemeriksaan berat jenis (specific gravity) pada tanah asli dan tanah
campuran NaCl
Lampiran.III Pemeriksaan batas-batas Atterberg pada tanah asli dan tanah campuran NaCl
Lampiran.IV Pemeriksaan analisa butiran pada tanah asli dan tanah campuran NaCl
Lampiran.V Pemeriksaan pemadatan (standard Proctor) pada tanah asli dan
tanah campuran NaCl
xvi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
AASHTO = American Association of State Highway and Transportation Official
ASTM = American Society for Testing and Materials
Cc = Compression Index
CH = Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi Cv = Coefficient of Consolidation (cm2/dtk) e1 = Angka pori pada awal pengujian e2 = Angka pori pada akhir pengujian F = Persentase butiran lolos No.200
GI = Group Index (indeks kelompok)
Gs = Specific Gravity (Berat Jenis)
H = Tinggi contoh tanah MH = Lanau anorganik dengan plastisitas tinggi
OH = Lempung organik dengan plastisitas sedang sampai tinggi
opt = Optimum
p1’ = Tegangan efektif awal (kg/cm2) p2’ = Tegangan efektif akhir (kg/cm2) PL = Plastic Limit (batas plastis) (%)
Sc = Penurunan konsolidasi (m)
SL = Shrinkage Limit (batas susut) (%) t50 = Waktu terjadinya konsolidasi 50% t90 = Waktu terjadinya konsolidasi 90% USCS = Unified Soil Classification System
V = Volume cetakan (cm3)
xvii
v2 = Volume tanah kering oven (cm3)
w = Kadar air (%)
Ws = Berat kering tanah (gram)
Ww = Berat air dalam tanah (gram) γb = Berat isi basah (gr/cm3) γd = Berat isi kering(gr/cm3)
γs = Berat volume butiran tanah (gr/cm3) γw = Berat volume air (gr/cm3)
γZAV = Berat volume kering tanah saat jenuh (gr/cm3)
xviii
TINJAUAN PENURUNAN KONSOLIDASI TANAH LEMPUNG KECAMATAN SUKODONO YANG DISTABILISASI DENGAN GARAM
DAPUR (NaCl)
ABSTRAK
Berdasarkan hasil pengujian Atterberg limits tanah Sukodono memiliki nilai indeks plastisitas PI=51,77% yang berarti termasuk tanah lempung dengan plastisitas tinggi, maka perlu dilakukan perbaikan. Pada penelitian ini dilakukan perbaikan secara kimiawi yaitu dengan memberikan penambahan garam dapur (NaCl) dengan persentase penambahan 5%, 10%, 15%, dan 20% dari berat sampel. Metode pengujian yang dilakukan meliputi uji sifat fisis, uji standard Proctor dan uji konsolidasi pada tanah asli dan tanah campuran. Hasil uji sifat fisis menunjukkan bahwa semakin besar persentase penambahan NaCl nilai kadar air, batas plastis, batas susut semakin naik sedangkan nilai specific gravity, batas cair, indeks plastisitas dan lolos saringan No. 200 semakin menurun. Hasil uji standard Proctor didapatkan nilai berat volume kering maksimum yang naik dan nilai kadar air optimum yang semakin menurun seiring dengan penambahan NaCl. Nilai berat volume kering maksimum sebesar 1,368 gr/cm3 dan kadar air optimum terendah sebesar 24,3% pada tanah campuran dengan penambahan NaCl 20%. Hasil uji konsolidasi menunjukkan bahwa semakin besar persentase penambahan NaCl nilai koefisien konsolidasi (Cv) semakin naik, sedangkan untuk nilai indeks pemapatan (Cc) dan penurunan konsolidasi (Sc) semakin menurun. Nilai Cv tanah asli sebesar 0,0158 cm2/dtk, nilai Cc sebesar 0,2961 dan nilai Sc sebesar 0,1183 cm. Nilai Cv tertinggi sebesar 0,0194 cm2/dtk, nilai Cc terendah sebesar 0,2320 dan nilai Sc terendah 0,0917 cm didapatkan pada tanah campuran dengan persentase penambahan NaCl 20%.
xix
OBSERVATION OF CLAY SOIL SETTLEMENT OF CONSOLIDATION IN SUKODONO DISTRICT STABILIZED BY USING SALT (NaCl)
ABSRACT
Based on the result of Atterberg limits test Sukodono’s soils has plasticity index value PI = 51,77%, which means clay soil with high plasticity, therefore it is necessary to be repaired. In this research, chemically improvements have done by adding salt (NaCl) with percentage of addition 5%, 10%, 15%, and 20% of the sample weight. The methods of analysis in this research include physical properties test, standard Proctor test and consolidation test on original soil and mix soil. The result of physical properties test shows that the bigger percentage addition of NaCl water content value, plastic limit, shrinkage limit rise, while the specific gravity value, liquid limit, plasticity index and passing sieve No. 200 decrease. The result of standard Proctor test, the maximum value of dry weight increase and the optimum moisture content value decrease along with the addition of NaCl. Maximum value of dry volume weight is 1,368 g/cm3 and the lowest optimum water content is 24,3% on mix soil with the addition of 20% NaCl. The result of consolidation test shows that the bigger percentage of NaCl addition, the coefficient of consolidation value (Cv) increase, while compression index value (Cc) and settlement of consolidation (Sc) decrease. Cv value of the original soil is 0,0158 cm2/sec, Cc value is 0,2961 and Sc value of 0,1183 cm. The highest Cv value is 0,0194 cm2/sec, the lowest Cc value is 0,2320 and the lowest Sc value is 0,0917 cm obtained on the mix soil with addition percentage 20% of NaCl.
