ABSTRACT
A STUDY OF VANE SHEAR DEVICE BASED ON VARYING HEIGHTS OF VANE
by
ARIEF RAHMAN HAKIM
There are some methods to determine soil shear strength such as direct shear strength test, triaxial test, unconfined compression test, vane shear test. Each testing results in different test result for the same object of test. This is possibly because of different test procedures, different test device mechanisms, and different target of test result from each test device in determining soil parameters. Therefore, a careful soil examination is required especially to find out parameter and characteristic of soil shear strength within vane shear test in the field.
The object test in this research was soft clay soil from Rawa Sragi region in Belimbing Sari village, Jabung, Eastern Lampung district. Test was directly conducted in the field with 50 points of tests with different depths according to vane shaft abilities to penetrate soil and maximum reading at torsi meter dial. The vane shear device to use contained of standard and height modified vane eyes.
The results showed that the average shear values of standard vane shear and modified vane shear devices were 0.54 kg/cm2 and 0.48 kg/cm2 respectively. Therefore, a decrease of 9.84% in 30 cm depth was obtained. In the 60 cm depth, the shear values of of standard vane shear and modified vane shear devices were 1.12 kg/cm2 and 1.14 kg/cm2 respectively. Therefore, an increase of 1.10% was obtained. There was a difference percentage value between graphic of 30 cm depoth and 60 cm depth because the performance of the device was not maximum. The device was in fact to use for turf soil, but it was used in clay soil.
ABSTRAK
STUDI MODIFIKASI ALAT VANE SHEAR BERDASARKAN VARIASI TINGGI KIPAS
Oleh
ARIEF RAHMAN HAKIM
Ada beberapa cara menentukan kuat geser tanah, seperti uji kuat geser langsung (direct shear test), uji triaksial (triaxial test), uji tekan bebas (unconfined compression test) dan uji geser kipas (vane sheat test). Setiap pengujian dapat menghasilkan hasil uji yang berbeda untuk benda uji yang sama. Hal ini dapat terjadi karena prosedur pengujian dan cara kerja alat yang berbeda-beda serta target hasil uji utama dari masing-masing peralatan dalam penentuan parameter tanah. Oleh karena itu diperlukan suatu penyelidikan tanah yang cermat, khususnya untuk mengetahui parameter dan karakteristik kuat geser tanah dengan pengujian vane shear di lapangan.
Dalam penelitian ini tanah yang diuji merupakan jenis tanah lempung lunak yang berasal dari Daerah Rawa Sragi Desa Belimbing Sari, Jabung, Kabupaten Lampung Timur. Pengujian dilakukan langsung di lapangan dengan jumlah pengujian sebanyak 50 titik dan pada kedalaman yang berbeda-beda sesuai dengan kemampuan stang vane yang digunakan untuk menembus tanah, serta kemampuan pembacaan maksimum pada dial torsimeter. Alat vane shear yang digunakan terdiri dari mata vane standar dan yang telah dimodifikasi ukuran tingginya.
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh nilai kuat geser rata-rata alat vane shear standar sebesar 0,54 Kg/cm2 dan alat vane shear yang sudah dimodifikasi tingginya sebesar 0,48 Kg/cm2 . Dengan demikian diperoleh persentase penurunan sebesar 9,84% pada kedalaman 30cm. Sedangkan pada kedalaman 60cm diperoleh nilai kuat geser rata-rata alat vane shear standar sebesar 1,12 Kg/cm2 dan alat vane shear yang sudah dimodifikasi tingginya sebesar 1,14 Kg/cm2 . Dengan demikian diperoleh persentase kenaikan sebesar 1,10%. Terjadi perbedaan nilai persentase antara grafik pada kedalaman 30cm dengan grafik pada kedalaman 60cm dikarenakan kerja alat yang tidak maksimal, alat yang sebenarnya dikhususkan untuk percobaan pada tanah gambut, dilakukan pada tanah lempung.
STUDI MODIFIKASI ALAT
VANE SHEAR
BERDASARKAN
VARIASI TINGGI KIPAS
Oleh
ARIEF RAHMAN HAKIM
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
TINGGI KIPAS
(Skripsi)
Oleh
ARIEF RAHMAN HAKIM
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS LAMPUNG
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Tiga Fase Elemen Tanah... 7
2. Batas-Batas Atterberg ...10
3. Nilai – Nilai Batas Atterberg untuk subkelompok tanah ...20
4. Alat Uji Vane Shear ...25
5. Bagan Alir Penelitian ...47
6. Grafik Analisis Saringan ...53
7. Rentang dari Batas Cair (LL) dan Indeks Plastisitas (PI) ...56
8. Diagram Plastisitas Berdasarkan USCS ...58
9. Grafik Uji Geser Langsung ...59
10. Grafik Hasil Pengujian Field Vane Shear Test Pada Kedalaman 30 cm...62
DAFTAR ISI
Halaman
SANWACANA ... i
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 2
C. Batasan Masalah ... 3
D. Tujuan Penelitian ... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah... 5
1. Definisi Tanah ... 5
2. Komposisi Tanah ... 7
3. Batas-Batas Konsistensi Tanah ... 9
4. Klasifikasi Tanah ... 11
B. Tanah Lempung ... 20
C. Kuat Geser Tanah ... 22
1. Parameter Kuat Geser Tanah ... 22
D. Uji Vane Shear ... 24
E. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) ... 26
III. METODOLOGI PENELITIAN A. Bahan Penelitian ... 28
B. Metode pengambilan Sample. ... 29
C. Pelaksanaan Pengujian Tanah Asli ... 29
2. Pengujian Berat Jenis (Specific Gravity) ... 31
3. Pengujian Berat Volume (Unit weight) ... 33
4. Pengujian Batas – Batas Atterberg ... 35
a. Pengujian Batas Cair (Liquid Limit) ... 35
b. Pengujian Batas Plastis (plastis Limit) ... 37
5. Pengujian Analisis Saringan ... 38
D. Pengujian Vane Shear Lapangan ... 40
E. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)... ... 42
F. Pengolahan dan Analisis Data ... 45
1. Pengolahan Data ... 45
2. Analisis Data ... 45
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pengujian untuk Sampel Tanah Asli ... 48
1. Uji Kadar Air (ɷ) ... 48
2. Uji Berat Jenis (Gs) ... 49
3. Uji Berat Volume ... 50
4. Uji Analisa Saringan ... 51
5. Uji Batas Atterberg ... 53
B. Klasifikasi Tanah Asli ... 54
1. SistemKlasifikasi AASTHO ... 55
2. Klasifikasi Sistem Unified (USCS) ... 56
C. Hasil Pengujian Geser Langsung (Direct Shear Test) ... 58
D. Hasil Pengujian Kipas Geser Lapangan (Field Vane Shear Test) ... 59
1. Kedalaman 1 stang (30 cm) ... 60
2. Kedalaman 2 stang (60 cm) ... 62
E. Analisis Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) dan Uji kipas Geser (Vane Shear Test) ... 64
V. PENUTUP A. Kesimpulan ... 67
B. Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Hubungan Nilai Indeks Plastisitas Dengan Jenis Tanah ... 11
2. Sistem Klasifikasi Tanah Unified ... 14
3. Sistem Klasifikasi Tanah USCS ... 16
4. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASTHO ... 18
5. Hasil Pengujian Kadar Air Tanah Asli ... 49
6. Hasil Pengujian Berat Jenis (Gs) Tanah Asli... 50
7. Hasil Pengujian Berat Volume Tanah Asli ... 50
8. Hasil Pengujian Analisis Saringan ... 52
9. Hasil pengujian batas Atterberg tanah asli ... 54
10. Hasil Pengujian Sampel Tanah Asli ... 55
11. Hasil Pengujian Geser Langsung ... 59
12. Dial Torsimeter Dan Kuat Geser Pada Kedalaman 30 cm ... 61
“Engkau adalah jiwa yang dicintai Allah, yang pasti akan dibahagiakanNya. Jangan terlalu lama menyesali keburukan yang sudah terjadi.
Jadilah yang terbaik karena yang terjadi.
Dekatkanlah dirimu kepada Allah.
BersamaNya, apa pun mungkin”.
“Dia (Musa) berkata, “Ya Tuhanku, lapangkanlah dadaku, dan mudahkanlah untukku urusanku,
dan lepaskanlah kekakuan dari lidahku,
Agar mereka mengerti perkataanku,” (QS. Taha: 25-28)
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 08
Juli 1990, anak pertama dari tiga bersaudara dari keluarga
pasangan Bapak Ir. Muhammad Jafri, M.T. dan Ibu Dra.
Roslina, M.Pd.
Pada tahun 1995 penulis mengikuti pendidikan di Taman Kanak-kanak (TK)
Kota Bandar Lampung, pada tahun 1996 memasuki sekolah dasar di SD
Al-Kautsar Bandar Lampung. Kemudian pada tahun 2002 melanjutkan jenjang
pendidikan di Sekolah Menengah Pertama di SMP Al-Kautsar Bandar Lampung,
dan pada tahun 2005 penulis memasuki jenjang pendidikan Sekolah Menengah
Atas di SMA Negeri 2 Bandar Lampung. Selama duduk di Sekolah Menengah
Kejuruan penulis aktif sebagai anggota Rohis di SMA N 2 Bandar Lampung pada
periode 2005-2007. Dan selanjutnya pada tahun 2008 melanjutkan studi ke
Perguruan Tinggi Negeri Universitas Lampung dan terdaftar pada Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Sipil (S1).
Pada tahun 2008 hingga tahun 2009 penulis aktif dalam Unit Kegiatan Mahasiswa
Taekwondo Univeritas Lampung. Pada tahun 2009 penulis aktif sebagai anggota
Teknik Sipil Unila (HIMATEKS) periode 2010-2011 sebagai Kepala Badan
Kesekretariatan, dan pada periode 2011-2012 menjadi Wakil Sekretaris Eksekutif
di Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Kemudian pada Januari – Februari tahun 2012 penulis melakukan Kuliah Kerja
Nyata (KKN) di daerah Bandar Lampung, dengan tema “Peningkatan Sosialisasi
Pengelolaan dan Pemanfaatan Sampah Pesisir”, KKN ini dilakukan selama 40 hari
setelah itu penulis melakukan Kerja Praktik (KP) selama tiga bulan pada Proyek
Pembangunan Jembatan Fly Over Jalan Sultan Agung terusan Jalan Ryacudu, di
SANWACANA
Puji Syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang
telah melimpahkan berkah, nikmat, anugerah, dan petunjuk-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “STUDI MODIFIKASI ALAT
VANE SHEAR BERDASARKAN VARIASI TINGGI KIPAS” ini dengan
baik, sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Sarjana
Strata 1 (S1) Teknik Sipil Universitas Lampung.
Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang
sedalam-dalamnya dan penghargaan yang sebaik-bainya kepada mereka yang
penuh kesabaran, dedikasi, dan ketulusan membantu penulis dalam proses
penyelesaian skripsi ini :
1. Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung.
3. Bapak Ir. Setyanto, M.T. sebagai Dosen pembimbing I yang selalu
memberikan ilmu, bimbingan, arahan, saran, nasehat dan semangat dalam
4. Bapak Ir. Muhammad Jafri, M.T. sebagai Dosen pembimbing II yang selalu
memberikan ilmu, arahan, saran, nasehat dan semangat dalam penyelesaian
skripsi ini.
5. Bapak Iswan, S.T., M.T. sebagai Dosen penguji skripsi yang telah
memberikan ilmu, nasehat, arahan, saran, dan kritik dalam menyempurnakan
dan melengkapi skripsi ini, serta argumentasinya yang mendorong penulis
untuk terus belajar.
6. Bapak Bayzoni, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik yang telah
membimbing, memberi nasehat, mengarahkan, mengamati, dan memotifasi
penulis untuk terus menjadi lebih baik di setiap semester yang penulis lewati.
7. Bapak dan Ibuku yang telah memberi segenap dukungan, semangat, restu, dan
doa yang sangat dirasakan penulis di sepanjang hidupnya.
8. Seluruh keluarga penulis yang telah memberikan bantuan, semangat, dan doa
selama penulis mengerjakan skripsi ini.
9. Sahabat-sahabatku seluruh teman-teman Teknik Sipil Universitas Lampung
Angkatan 2008 sekalian yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu di
sini, yang telah mengisi kisah perkuliahan penulis dan mengajarkan tentang
arti persahabatan.
10. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil UNILA angkatan 2010, 2011, 2012,
dan 2013 yang telah memotivasi, meluangkan waktu, pemikiran, dan tenaga
untuk membantu penulis.
11. Seluruh staf pengajar dan karyawan di lingkungan Jurusan Teknik Sipil,
Penulis menyadari akan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang dimiliki
penulis, untuk kesempurnaan penulisan skripsi ini penulis mengharapkan saran
dan kritik dari semua pihak yang berkepentingan dengan topik ini. Penulis
berharap hasil dan penulisan skripsi ini dapat memberi manfaat bagi
perkembangan ilmu pengetahuan generasi Indonesia, terutama bagi almamater
Univeritas Lampung tercinta.
Bandar Lampung, Mei 2014
Penulis
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tanah menduduki peran yang sangat penting dalam sebuah konstruksi
bangunan. Tanah berguna sebagai bahan bangunan dalam berbagai macam
pekerjaan teknik sipil. Fungsi paling utama dari tanah adalah sebagai
pendukung pondasi bangunan sehingga diperlukan kondisi tanah yang
stabil.
Semakin terbatasnya lahan untuk pembangunan fasilitas yang diperlukan
manusia mengakibatkan tidak dapat dihindarinya pembangunan di atas
tanah lempung lunak. Tanah lempung lunak adalah suatu jenis tanah kohesif
yang mempunyai sifat yang sangat kurang menguntungkan jika dibangun
konstruksi sipil di atasnya, karena tanah lempung lunak umumnya memiliki
kuat geser dan permeabilitas yang rendah serta kompresibilitas yang besar.
Kuat geser yang rendah mengakibatkan terbatasnya beban (beban sementara
ataupun beban tetap) yang dapat bekerja di atasnya sedangkan
kompresibilitas yang besar mengakibatkan terjadinya penurunan setelah
pembangunan selesai. Oleh karena itu, perlu ditinjau kembali sifat-sifat fisik
dan mekanis tanah yang dalam hal ini tanah lempung lunak agar dapat
terima oleh tanah lempung tersebut. Selain itu dengan diketahuinya kuat
geser tanah lempung di daerah Rawa Sragi, Lampung Timur maka dapat
dijadikan acuan dalam mendirikan suatu konstruksi di daerah tersebut. Perlu
disampaikan bahwa karakteristik tanah lempung disatu daerah berbeda
dengan daerah yang lainnya, hal ini tercermin dari banyaknya jenis-jenis
tanah lempung seperti: London clay, Weald clay, Java clay, kaolin dan
lain-lain.
Ada beberapa cara menentukan kuat geser tanah, seperti uji kuat geser
langsung (direct shear test), uji triaksial (triaxial test), uji tekan bebas
(unconfined compression test) dan uji geser kipas (vane shear test). Setiap
pengujian dapat menghasilkan hasil uji yang berbeda untuk benda uji yang
sama. Hal ini dapat terjadi karena prosedur pengujian dan cara kerja alat
yang berbeda-beda serta target hasil uji utama dari masing-masing peralatan
dalam penentuan parameter tanah.
B. Rumusan Masalah
Dalam pembangunan konstruksi sipil sering dijumpai permasalahan pada
jenis tanah lempung lunak, antara lain daya dukung tanah yang rendah dan
penurunan (settlement) yang besar jika diberi beban. Hal ini disebabkan
karena tanah lempung lunak umumnya memiliki kuat geser dan
permeabilitas yang rendah serta kompresibilitas yang besar. Oleh karena itu
diperlukan suatu penyelidikan tanah yang cermat, khususnya untuk
mengetahui parameter dan karakteristik kuat geser tanah dengan pengujian
C. Batasan Masalah
Ruang lingkup dan batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Tanah Lempung berasal dari Rawa Sragi, Lampung Timur.
2. Pengujian kuat geser tanah dilakukan dengan uji vane shear yang
dilakukan di lapangan.
3. Pengujian karakteristik tanah di laboratorium berupa :
a. Uji kadar air (water content)
b. Uji berat jenis (spesific gravity)
c. Uji berat volume (unit weight)
d. Uji batas-batas atterberg
e. Uji analisa saringan
4. Tanah yang diuji adalah tanah asli.
D. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk :
1. Mengetahui parameter dan karakteristik kuat geser tanah lempung lunak
dengan alat vane shear.
2. Sebagai bahan penelitian untuk menambah pengetahuan, pemahaman,
dan referensi, baik bagi penulis maupun bagi para pembaca, dalam
menganalis kuat geser tanah khususnya tanah lempung lunak.
4. Untuk mengetahui perbedaan rata-rata persentase nilai tahanan geser
tanah pada kedalaman tertentu dengan alat vane shear standar dan yang
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah
1. Definisi Tanah
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran)
mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu
sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang
berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi
ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1995).
Sementara definisi tanah menurut Terzaghi yaitu “tanah terdiri dari
butiran-butiran hasil dari pelapukan massa batuan massive, dimana
ukuran tiap butirnya dapat sebesar kerikil-pasir-lanau-lempung dan
kontak antar butir tidak tersementasi.”
Craig (1991) tanah merupakan akumulasi partikel mineral atau ikatan
antar partikelnya, yang terbentuk karena pelapukan dari batuan.
Verhoef (1994) tanah adalah kumpulan-kumpulan dari bagian-bagian
yang padat dan tidak terikat antara satu dengan yang lain (diantaranya
mungkin material organik) rongga-rongga diantara material tersebut
Dunn (1980) berdasarkan asalnya, tanah diklasifikasikan secara luas
menjadi 2 macam yaitu :
a. Tanah organik adalah campuran yang mengandung bagian-bagian
yang cukup berarti berasal dari lapukan dan sisa tanaman dan
kadang-kadang dari kumpulan kerangka dan kulit organisme.
b. Tanah anorganik adalah tanah yang berasal dari pelapukan batuan
secara kimia ataupun fisis.
Tanah (soil) menurut teknik sipil dapat didefinisikan sebagai sisa atau
produk yang dibawa dari pelapukan batuan dalam proses geologi yang
dapat digali tanpa peledakan dan dapat ditembus dengan peralatan
pengambilan contoh (sampling) pada saat pemboran (Hendarsin, 2000).
Bowles (1991), tanah adalah campuran partikel-partikel yang terdiri dari
salah satu atau seluruh jenis berikut :
a. Berangkal (boulders), yaitu potongan batuan yang besar, biasanya
lebih besar dari 250 mm sampai 300 mm. Untuk kisaran ukuran 150
mm sampai 250 mm, fragmen batuan ini disebut sebagai kerakal
(cobbles) atau pebbes.
b. Kerikil (gravel), yaitu partikel batuan yang berukuran 5 mm sampai
150 mm.
c. Pasir (sand), yaitu batuan yang berukuran 0,074 mm sampai 5 mm.
d. Lanau (silt), yaitu partikel batuan yang berukuran dari 0,002 mm
sampai 0,074 mm.
e. Lempung (clay), yaitu partikel mineral yang berukuran lebih kecil
dari 0,002 mm.
f. Koloid (colloids), partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari
0,001 mm.
2. Komposisi Tanah
Tanah terdiri dari tiga fase elemen yaitu :
a. Butiran padat (solid)
b. Air
c. Udara
Tiga fase elemen tanah seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.
Hubungan volume-berat :
V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va
Dimana :
Vs = volume butiran padat
Vv = volume pori
Vw = volume air di dalam pori
Va = volume udara di dalam pori
Apabila udara dianggap tidak memiliki berat, maka berat total dari
contoh tanah dapat dinyatakan dengan :
W = Ws +Ww
Dimana :
Ws = berat butiran padat
Ww = berat air
Hubungan volume yang umum dipakai untuk suatu elemen tanah adalah
angka pori (void ratio), porositas (porosity) dan derajat kejenuhan
(degree of saturation) sebagai berikut ini :
a. Angka Pori
Angka pori atau void ratio (e) adalah perbandingan antara volume
pori dan volume butiran padat, atau :
� =
b. Porositas
Porositas atau porosity (n) adalah perbandingan antara volume pori
dan volume tanah total, atau :
�=
c. Derajat Kejenuhan
Derajat kejenuhan atau degree of saturation (S) adalah perbandingan
antara volume air dengan volume pori, atau :
�=
d. Kadar Air
Kadar air atau water content (w) adalah perbandingan antara berat air
dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki, atau :
=
�
e. Berat Volume
Berat volume (γ) adalah berat tanah per satuan volume, atau :
�=
3. Batas-Batas Konsistensi Tanah
Seorang ilmuwan dari Swedia yang bernama Atterberg berhasil
mengembangkan suatu metode untuk menjelaskan sifat konsistensi tanah
berbutir halus pada kadar air yang bervariasi, sehingga batas konsistensi
tanah disebut dengan batas-batas Atterberg. Kegunaan batas-batas
besar akan sifat-sifat tanah yang bersangkutan. Bilamana kadar airnya
sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek.
Tanah yang batas cairnya tinggi biasanya mempunyai sifat teknik yang
buruk yaitu kekuatannya rendah, sedangkan kompresibilitas tinggi
sehingga sulit dalam hal pemadatannya. Oleh karena itu, atas dasar air
yang dikandung tanah, tanah dapat diklasifikasikan ke dalam empat
keadaan dasar, yaitu : padat, semi padat, plastis dan cair, seperti yang
ditunjukkan dalam Gambar 2.
Gambar 2. Batas-Batas Atterberg
a. Batas cair (LL) adalah kadar air tanah antara keadaan cair dan
keadaan plastis.
b. Batas plastis (PL) adalah kadar air pada batas bawah daerah plastis.
c. Indeks plastisitas (PI) adalah selisih antara batas cair dan batas plastis,
dimana tanah tersebut dalam keadaan plastis, atau :
PI = LL – PL
Indeks plastisitas (PI) menunjukkan tingkat keplastisan tanah. Apabila
lempung. Klasifikasi jenis tanah menurut Atterberg berdasarkan nilai
indeks plastisitas dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hubungan Nilai Indeks Plastisitas Dengan Jenis Tanah
IP Jenis Tanah Plastisitas Kohesi
0 Pasir Non Plastis Non Kohesif
< 7 Lanau Rendah Agak Kohesif
7 – 17 Lempung Berlanau Sedang Kohesif
> 17 Lempung Murni Tinggi Kohesif
Sumber : Bowles, 1989.
4. Klasifikasi Tanah
Klasifikasi tanah berfungsi untuk studi yang lebih terinci mengenai
keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk
menentukan sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan
tanah, berat isi, dan sebagainya (Bowles, 1989).
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis
tanah yang berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam
kelompok-kelompok dan subkelompok-subkelompok 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 dimaksudkan untuk menentukan dan
kesesuaian terhadap pemakaian tertentu dan juga berguna untuk
menyampaikan informasi tentang karakteristik dan sifat-sifat fisik tanah
serta mengelompokkannnya berdasarkan suatu kondisi fisik tertentu dari
tanah tersebut dari suatu daerah ke daerah lain dalam bentuk suatu data
dasar.
Sistem klasifikasi tanah dapat dibagi menjadi dua, yaitu :
a. Klasifikasi Berdasarkan Tekstur dan Ukuran
Sistem klasifikasi ini di dasarkan pada keadaan permukaan tanah yang
bersangkutan, sehingga dipengaruhi oleh ukuran butiran tanah dalam
tanah. Klasifikasi ini sangat sederhana di dasarkan pada distribusi
ukuran tanah saja. Pada klasifikasi ini tanah dibagi menjadi kerikil
(gevel), pasir (sand), lanau (silt) dan lempung (clay) (Das,1993).
b. Klasifikasi Berdasarkan Pemakaian
Pada sistem klasifikasi ini memperhitungkan sifat plastisitas tanah dan
menunjukkan sifat-sifat tanah yang penting. Pada saat ini terdapat dua
sistem klasifikasi tanah yang sering dipakai dalam bidang teknik.
Kedua sistem klasifikasi itu memperhitungkan distribusi ukuran butir
dan batas-batas Atterberg.
Ada beberapa macam sistem klasifikasi tanah sebagai hasil
pengembangan dari sistem klasifikasi yang sudah ada. Tetapi yang
a. Sistem Klasifikasi Tanah Unified (Unified Soil Classification System/
USCS)
Sistem klasifikasi tanah unified atau Unified Soil Classification
System (USCS) diajukan pertama kali oleh Prof. Arthur Cassagrande
pada tahun 1942 untuk mengelompokkan tanah berdasarkan sifat
teksturnya dan selanjutnya dikembangkan oleh United State Bureau of
Reclamation (USBR) dan United State Army Corps of Engineer
(USACE). Kemudian American Society for Testing and Materials
(ASTM) memakai USCS sebagai metode standar untuk
mengklasifikasikan tanah. Menurut sistem ini tanah dikelompokkan
dalam tiga kelompok yang masing-masing diuraikan lebih spesifik
lagi dengan memberi simbol pada setiap jenis (Hendarsin, 2000),
yaitu :
1) Tanah berbutir kasar, yaitu tanah yang mempunyai prosentase
lolos ayakan No.200 < 50 %.
Klasifikasi tanah berbutir kasar terutama tergantung pada analisa
ukuran butiran dan distribusi ukuran partikel. Tanah berbutir
kasar dapat berupa salah satu dari hal di bawah ini :
a) Kerikil (G) apabila lebih dari setengah fraksi kasar tertahan
pada saringan No. 4.
b) Pasir (S) apabila lebih dari setengah fraksi kasar berada
2) Tanah berbutir halus, adalah tanah dengan persentase lolos
ayakan No. 200 > 50 %.
Tanah berbutir ini dibagi menjadi lanau (M). Lempung Anorganik
(C) dan Tanah Organik (O) tergantung bagaimana tanah itu
terletak pada grafik plastisitas.
3) Tanah Organis
Tanah ini tidak dibagi lagi tetapi diklasifikasikan dalam satu
kelompok Pt. Biasanya jenis ini sangat mudah ditekan dan tidak
mempunyai sifat sebagai bahan bangunan yang diinginkan.
Tanah khusus dari kelompok ini adalah peat, humus, tanah
lumpur dengan tekstur organis yang tinggi. Komponen umum dari
tanah ini adalah partikel-partikel daun, rumput, dahan atau
bahan-bahan yang regas lainnya.
Tabel 2. Sistem Klasifikasi Tanah Unified
Jenis Tanah Simbol Sub Kelompok Simbol
Kerikil
Pasir
Lanau
Lempung
Organik
Gambut
G
S
M
C
O
Pt
Gradasi Baik Gradasi Buruk
Berlanau Berlempung
WL<50%
WL>50%
W P
M C
L
H
Keterangan :
W = Well Graded (tanah dengan gradasi baik),
P = Poorly Graded (tanah dengan gradasi buruk),
L = Low Plasticity (plastisitas rendah, LL<50),
Tabel 3. Sistem Klasifikasi Tanah USCS Ta n ah b er b u ti r k as ar ≥ 5 0 % b u ti ra n te rt ah an sari n g an N o . 2 0
0 Ker
ik il 5 0 % ≥ f ra k si k asar te rt ah an sari n g an N o . 4 K er ik il b er si h (h an y a k er ik il ) GW
Kerikil bergradasi-baik dan campuran kerikil-pasir, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus
K la si fi k asi b er d as ar k an p ro se n ta se b u ti ra n h al u s ; K u ra n g d ar i 5 % lo lo s sari n g an n o .2 0 0 : G M , G P , S W , S P . L eb ih d ar i 1 2 % l o lo s s ar in g an n o .2 0 0 : G M , G C , S M , S C . 5 % 1 2 % l o lo s sari n g an N o .2 0 0 : B at as an k la si fi k as i y an g mem p u n y ai s im b o l d o b el
Cu = D60 > 4
D10
Cc = (D30)2 Antara 1 dan 3
D10 x D60
GP
Kerikil bergradasi-buruk dan campuran kerikil-pasir, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk GW K er ik il d en g an B u ti ra n h al u
s GM Kerikil berlanau, campuran
kerikil-pasir-lanau
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A atau PI < 4
Bila batas
Atterberg berada
didaerah arsir dari diagram plastisitas, maka dipakai dobel simbol GC Kerikil berlempung, campuran
kerikil-pasir-lempung
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A atau PI > 7
P asi r ≥ 5 0 % f ra k si k as ar lo lo s sari n g an N o . 4 P asi r b er si h ( h an y a p as ir
) SW
Pasir bergradasi-baik , pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus
Cu = D60 > 6
D10
Cc = (D30)2 Antara 1 dan 3
D10 x D60
SP
Pasir bergradasi-buruk, pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk SW P asi r d en g an b u ti ra n h al u s
SM Pasir berlanau, campuran pasir-lanau
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A atau PI < 4
Bila batas
Atterberg berada
didaerah arsir dari diagram plastisitas, maka dipakai dobel simbol SC Pasir berlempung, campuran
pasir-lempung
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A atau PI > 7
Ta n ah b er b u ti r h al u s 5 0 % at au l eb ih l o lo s ay ak an N o . 2 0 0 La n au d an l em p u n g b at as ca ir ≤ 5 0 % ML
Lanau anorganik, pasir halus 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.
60
50 CH
40 CL
30 Garis A
CL-ML
20
4 ML ML atau OH
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Garis A : PI = 0.73 (LL-20) CL
Lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai dengan sedang lempung berkerikil, lempung berpasir, lempung
berlanau, lempung “kurus” (lean
clays)
OL
Lanau-organik dan lempung berlanau organik dengan plastisitas rendah La n au d an l em p u n g b at as ca ir ≥ 5 0 % MH
Lanau anorganik atau pasir halus diatomae, atau lanau diatomae, lanau yang elastis
CH
Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung
“gemuk” (fat clays)
OH
Lempung organik dengan plastisitas sedang sampai dengan tinggi
Tanah-tanah dengan kandungan organik sangat tinggi
PT
Peat (gambut), muck, dan tanah-tanah lain dengan kandungan organik tinggi
Manual untuk identifikasi secara visual dapat dilihat di ASTM Designation D-2488
Sumber : Hary Christady, 1996.
Ind e k s P las ti s (%)
b. Sistem klasifikasi AASHTO
Sistem Klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway and
Transportation Official) 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).
Dalam sistem ini tanah dikelompokkan menjadi tujuh kelompok besar yaitu
A1 sampai dengan A7. Tanah yang termasuk dalam golongan A-1 , A-2,
dan A-3 masuk kedalam tanah berbutir dimana 35% atau kurang dari
jumlah butiran tanah yang lolos ayakan No.200, sedangkan tanah yang
masuk dalam golongan A-4, A-5, A-6 dan A-7 adalah tanah lanau atau
lempung. A-8 adalah kelompok tanah organik yang bersifat tidak stabil
sebagai bahan lapisan struktur jalan raya, maka revisi terakhir oleh
AASHTO diabaikan (Sukirman, 1992). Percobaan yang dibutuhkan untuk
mendapatkan data yang diperlukan adalah analisis saringan, batas cair, dan
Tabel 4. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASTHO
Klasifikasi umum Tanah berbutir
(35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200 Klasifikasi kelompok A-1 A-3 A-2
A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 Analisis ayakan (%
lolos) No.10 No.40 No.200 Maks 50 Maks 30 Maks 15 Maks 50 Maks 25 Min 51
Maks 10 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Sifat fraksi yang lolos
ayakan No.40 Batas Cair (LL)
Indeks Plastisitas (PI) Maks 6 NP
Maks 40 Maks 10 Min 41 Maks 10 Maks 40 Min 11 Min 41 Min 41
Tipe material yang paling dominan
Batu pecah, kerikil dan pasir
Pasir halus
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 kelompok A-4 A-5 A-6
A-7 A-7-5* A-7-6** Analisis ayakan (%
lolos) No.10 No.40
No.200 Min 36 Min 36 Min 36 Min 36
Sifat fraksi yang lolos ayakan No.40 Batas Cair (LL) Indeks Plastisitas (PI)
Maks 40 Maks 10 Min 41 Maks 10 Maks 40 Min 11 Min 41 Min 11
Tipe material yang
paling dominan Tanah berlanau Tanah Berlempung
Penilaian sebagai bahan
tanah dasar Biasa sampai jelek
* untuk A-7-5 : PI ≤ LL – 30 ** untuk A-7-6 : PI > LL - 30 Sumber: Das (1995).
Sistem klasifikasi ini didasarkan pada kriteria di bawah ini :
1. Ukuran Butir
Kerikil : bagian tanah yang lolos saringan dengn diameter
75 mm dan tertahan pada saringan diameter 2 mm
(no. 10).
2 mm dan tertahan pada saringan diameter 0,0075
mm (no. 200)
Lanau dan lempung : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
0,075 (No. 200).
2. Plastisitas
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah
mempunyai indeks plastis sebesar 10 atau kurang. Nama berlempung
dipakai bilamana bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks
plastis indeks plastisnya 11 atau lebih.
3. Apabila batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) di temukan di dalam
contoh tanah yang akan ditentukan klasifikasi tanahnya, maka
batuan-batuan tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu. Tetapi, persentase dari
batuan yang dikeluarkan tersebut harus dicatat.
Data yang akan didapat dari percobaan laboratorium telah ditabulasikan pada
Tabel 4. Kelompok tanah yang paling kiri kualitasnya paling baik, makin ke
Gambar 3. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah. (Hary Christady, 1992).
Gambar 3 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.
B. Tanah Lempung
Tanah lempung merupakan agregat partikel-partikel berukuran mikroskopik
dan 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. Selain itu, permeabilitas lempung sangat rendah (Terzaghi
dan Peck, 1987).
Sifat khas yang dimiliki oleh tanah lempung adalah dalam keadaan kering
[image:37.595.138.489.97.326.2]mengembang dan menyusut dengan cepat, sehingga mempunyai perubahan
volume yang besar dan itu terjadi karena pengaruh air.
Tanah lempung terdiri sekumpulan partikel-partikel mineral lempung dan
pada intinya adalah hidrat aluminium silikat yang mengandung ion-ion Mg, K,
Ca, Na dan Fe. Mineral-mineral lempung digolongkan ke dalam empat
golongan besar, yaitu kaolinit, smectit (montmorillonit), illit (mika hidrat) dan
chlorite. Mineral-mineral lempung ini merupakan produk pelapukan batuan
yang terbentuk dari penguraian kimiawi mineral-mineral silikat lainnya dan
selanjutnya terangkut ke lokasi pengendapan oleh berbagai kekuatan.
Tanah lempung lunak mempunyai karakteristik yang khusus diantaranya
kemampatan yang tinggi, indeks plastisitas yang tinggi, kadar air yang relatif
tinggi, dan mempunyai gaya geser yang kecil.
Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung adalah sebagai berikut (Hardiyatmo,
1999):
a. Ukuran butir halus, kurang dari 0,002 mm.
b. Permeabilitas rendah.
c. Kenaikan air kapiler tinggi.
d. Bersifat sangat kohesif.
C. Kuat Geser Tanah
1. Paramater Kuat Geser Tanah
Kekuatan geser tanah ditentukan untuk mengukur kemampuan tanah
menahan tekanan tanpa terjadi keruntuhan. Seperti material teknik
lainnya, tanah mengalami penyusutan volume jika menderita tekanan
merata disekelilingnya. Apabila menerima tegangan geser, tanah akan
mengalami distorsi dan apabila distorsi yang terjadi cukup besar, maka
partikel-partikelnya akan terpeleset satu sama lain dan tanah akan
dikatakan gagal dalam geser. Dalam hampir semua jenis tanah daya
dukungnya terhadap tegangan tarik sangat kecil atau bahkan tidak
mampu sama sekali.
Tanah tidak berkohesi, kekuatan gesernya hanya terletak pada gesekan
antara butir tanah saja (c = 0), sedangkan pada tanah berkohesi dalam
kondisi jenuh, maka ø = 0 dan S = c.
Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisa-analisa daya dukung
tanah (bearing capacity), tegangan tanah terhadap dinding penahan
(earth preassure) dan kestabilan lereng (slope stability).
Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir
tanah terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar seperti ini, bila tanah
a. Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan pemadatannya,
tetapi tidak tergantung dari tegangan vertikal yang bekerja pada
gesernya
b. Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus
dengan tegangan vertikal pada bidang gesernya
Oleh karena itu kekuatan geser tanah dapat diukur dengan rumus :
= c + ( - u) tan ... (2.1)
Keterangan :
: Kekuatan geser tanah
: Tegangan normal total
u : Tegangan air pori
c : Kohesi tanah efektif
: Sudut perlawanan geser efektif
Ada beberapa cara untuk menentukan kuat geser tanah, antara lain :
a. Pengujian geser langsung (Direct shear test)
b. Pengujian triaksial (Triaxial test)
c. Pengujian tekan bebas (Unconfined compression test)
d. Pengujian baling-baling (Vane shear test)
Dalam penelitian ini yang digunakan untuk menentukan kuat geser tanah
adalah pengujian baling-baling atau pengujian geser kipas (Vane shear
test) di lapangan dan Pengujian geser langsung (Direct shear test)
ini dilakukan untuk mendapatkan parameter kuat geser, tegangan normal
dan kohesi tanah.
D. Uji Vane Shear
Uji vane shear dapat digunakan untuk mengevaluasi kuat geser tidak
terdrainase (undrained) setempat dari lempung lunak-kaku dan lanau.
Kekuatan geser dari tanah-tanah yang sangat plastis bisa diperoleh dari uji
geser vane ini. Harga kekuatan geser tanah kondisi tidak terdrainase
(undrained) yang didapat dengan alat vane shear juga tergantung kepada
kecepatan pemutaran momen torsi.
Uji ini terdiri atas proses pemasukan baling ke dalam lempung dan pemutaran
alat pemuntir pada sumbu vertikal, sesuai dengan standar SNI 06-2487 atau
ASTM D 2573.
Alat vane shear biasanya terdiri dari empat pelat baja tipis dengan dimensi
yang sama yang dilaskan ke sebuah batang putar seperti yang dapat dilihat
Gambar 4. Alat Uji Vane Shear
Kuat geser tidak terdrainase (undrained) dapat ditentukan dari persamaan :
�=
� �22� + �63
. . . (2.2)
Keterangan :
Su : kuat geser undrained (kg/m2)
T : Bacaan torsi maksimum (kgm)
D : Diameter vane (m)
F. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)
Pengujian geser langsung merupakan salah satu jenis pengujian tertua dan
sangat sederhana untuk menentukan paameter kuat geser tanah ( shear
strength parameter) kohesi (c) dan sudut geser dalam (ϕ). Dalam pengujian
geser langsung ini dapat dilakukan pengukuran secara langsung dan cepat
untuk mendapatkan nilai kekuatan geser tanah dengan kondisi tidak
terdrainase (undrained). Alat uji dari uji geser langsung lebih mudah
dioperasikan dan lebih cepat, serta sampel mudah di buat. Pengujian ini pada
awalnya hanya digunakan untuk jenis tanah non-kohesif, namun dalam
perkembangannya dapat pula diterapkan pada jenis tanah kohesif.
Bidang keruntuhan geser yang terjadi dalam pengujian geser langsung adalah
bidang yang dipaksakan, bukan merupakan bidang terlemah seperti yang
terjadi pada pengujian kuat tekan bebas ataupun triaksial. Dengan demikian
selama proses pembebanan horisontal, tegangan yang timbul dalam bidang
geser sangat kompleks, hal ini sekaligus merupakan salah satu kelemahan
utama dalam percobaan geser langsung. Nilai kekuatan geser tanah antara lain
digunakan dalam merencanakan kestabilan lereng, serta daya dukung tanah
pondasi, dan lain sebagainya.
Nilai kekuatan geser ini dirumuskan oleh Coulomb dan Mohr dalam
persamaan berikut ini:
Keterangan :
= kekuatan geser maksimum (kg/cm2)
c = kohesi (kg/cm2)
σ
= tegangan normal (kg/cm2)
ϕ = sudut geser dalam (°)
Prinsip dasar dari pengujian ini adalah pemberian beban secara horisontal
terhadap benda uji melalui cincin/kotak geser yang terdiri dari dua bagian dan
dibebani vertikal dipertengahan tingginya, dimana kuat geser tanah adalah
tegangan geser maksimun yang menyebabkan terjadinya keruntuhan. Selama
pengujian pembacaan beban horisontal dilakukan pada interval regangan
tetap tertentu (Strain controlled). Umumnya diperlukan minimal 3 (tiga) buah
benda uji yang identik, untuk melengkapi satu seri pengujian geser langsung.
Prosedur pembebanan vertikal dan kecepatan regangan geser akibat
pembebanan horisontal, sangat menentukan parameter-parameter kuat geser
III. METODE PENELITIAN
A. Bahan Penelitian
Bahan sampel tanah yang digunakan adalah tanah lempung yang terdapat di
daerah Rawa Sragi, Lampung Timur. Lokasi pengujian dan pengambilan
sampel tanah dapat dilihat pada Gambar 5
[image:45.595.138.501.352.612.2]Sumber:Google® earth
B. Metode Pengambilan Sampel
Pengambilan sampel tanah menggunakan tabung sampel sebanyak dua buah
untuk mendapatkan data-data primer dari 2 jenis tanah.
Tabung sampel ditekan perlahan-lahan kedalaman tanah, kemudian diangkat
ke permukaan sehingga terisi penuh oleh tanah dan di ujung tabung dilapisi
dengan lilin parafin kemudian ditutup dengan plastik untuk menjaga agar
kelembaban sampel tidak berubah. Sampel yang sudah diambil ini selanjutnya
digunakan untuk pengujian di laboratorium, dimana sampel ini disebut tanah
tidak terganggu (undisturbed).
C. Pelaksanaan Pengujian Tanah Asli
Pada penelitian ini pengujian pertama yang harus dilakukan adalah pengujian
sifat fisik tanah asli. Pengujian tanah asli ini dilakukan untuk melihat
karakteristik dari tanah yang akan digunakan, apakah sesuai atau tidak dengan
karakteristik dari tanah lempung.
Pelaksanaan pengujian tanah asli dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Universitas Lampung. Adapun jenis uji karakteristik tanah
adalah sebagai berikut:
Pengujian Sampel Tanah Asli (Uji Karakteristik)
1. Pengujian Kadar Air
2. Pengujian Berat Jenis
3. Pengujian Berat Volume
4. Pengujian Batas Atterberg
1. Pengujian Kadar Air (Water Content)
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar air tanah, yaitu
perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dengan berat
butir tanah kering, yang dinyatakan dalam persen. Pengujian ini
menggunakan standar ASTM D-2216.
1. Bahan-bahan :
a. Sampel tanah sebanyak 50 gram.
b. Air secukupnya.
2. Peralatan :
a. Cawan kedap udara dan tidak berkarat sebanyak 6 buah.
b. Oven yang dilengkapi dengan pengatur suhu sampai 110 °C.
c. Neraca dengan ketelitian 0,01 gram.
d. Alat pendingin(desicator).
3. Langkah kerja:
a. Menyiapkan cawan kosong lalu menimbang berat cawan yang
digunakan dan mencatat beratnya.
b. Memasukan sampel uji ke dalam cawan, kemudian menimbang
dan mencatat beratnya.
c. Mengeringkan sampel uji dalam oven dengan suhu 110 °C
dalam keadaan terbuka selama 24 jam atau sampai berat contoh
d. Mengeluarkan sampel uji dari oven dan menutup cawan
kemudian mendinginkannya dalam desicator.
e. Menimbang berat sampel uji dan mencatatnya.
4. Perhitungan :
1) Berat air (Ww) = Wcs – Wds
2) Berat tanah kering (Ws) = Wds – Wc
3) Kadar air (ω) = x100%
Ws Ww
Dimana:
Wc = Berat cawan yang akan digunakan
Wcs = Berat benda uji + cawan
Wds = Berat cawan yang berisi tanah yang sudah di oven
2. Pengujian Berat Jenis (Spesific Gravity)
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berat jenis tanah (specific
gravity). Metode pengujian berat jenis tanah sesuai dengan ASTM
D-854.
a. Bahan-bahan
a. Sampel tanah yang lolos saringan no.40 dan telah dikeringkan
melalui oven selama 24 jam sebanyak 300 gram.
b. Air bersih secukupnya.
b. Peralatan
b. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.
c. Boiler (tungku pemanas) dengan bahan bakar spritus.
d. Thermometer Celcius.
c. Langkah kerja
a. Menimbang picnometer kosong dalam keadaan bersih dan
kering (W1).
b. Memasukkan sampel tanah kering ke dalam picnometer.
c. Menimbang picnometer beserta tanah kering (W2).
d. Picnometer yang telah berisi tanah diberi air sebanyak 2/3
volume picnometer kemudian memanaskan picnometer di atas
tungku pemanas, ini dimaksudkan untuk menghilangkan udara
di dalam butir-butir tanah. Untuk jenis tanah lempung organik
kandungan organik pada tanah yang ikut terangkat pada saat air
mendidih diperhatikan agar tidak ikut keluar, karena ini akan
mempengaruhi berat jenis tanah.
e. Setelah mendidih (butir-butir udara hilang), mendinginkan
picnometer hingga temperatur picnometer sama dengan
temperatur ruangan.
f. Menambahkan air ke dalam picnometer hingga mencapai garis
batas.
g. Menimbang picnometer yang berisi air + tanah (W3).
i. Mengisi picnometer yang telah kosong dengan air hingga batas
picnometer dan menimbangnya (W4).
d. Perhitungan :
Dimana :
Gs = Berat jenis
W1 = Berat picnometer (gram)
W2 = Berat picnometer dan tanah kering (gram)
W3 = Berat picnometer, tanah, dan air (gram)
W4 = Berat picnometer dan air bersih (gram)
3. Pengujian Berat Volume (Unit Weigth)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan berat volume basah dalam
keadaan asli (undisturbed sample), yaitu perbandingan berat tanah
dengan volume tanah.
a. Bahan-bahan
Sampel tanah yang lolos saringan no.4 dan telah dikeringkan melalui
oven selama 24 jam sebanyak 300 gram.
b. Peralatan
a. Ring contoh.
b. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.
c. Alat pendorong sampel. ) W W ( ) W W (
W W Gs
2 3 1 4
1 2
d. Pisau.
e. Oli.
c. Langkah kerja
a. Membersihkan dan menimbang ring contoh, serta diberikan oli
agar tanah tidak melekat pada ring.
b. Mencatat tinggi dan mengukur diameter ring.
c. Mengambil sampel tanah dari tabung contoh dengan cara
menekan ring ke sampel tanah sehingga ring masuk ke dalam
sampel tanah, minimal sebanyak tiga buah sampel.
d. Meratakan permukaan sampel tanah dengan pisau.
e. Menimbang ring dan sampel tanah.
d. Perhitungan
1) Berat ring (Wc)
2) Volume ring bagian dalam (V)
3) Berat ring dan tanah (Wcs)
4) Berat tanah (W) = Wcs – Wc
4. Pengujian Batas - Batas Atterberg
a. Pengujian Batas Cair (Liquid Limit)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah
pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair. Pengujian ini
menggunakan standar ASTM D-4318.
1) Bahan-bahan
1) Sampel tanah yang telah dikeringkan sebanyak 300 gram.
2) Air bersih sebanyak 300 cc.
2) Peralatan
1) Alat batas cair (mangkuk Cassagrande).
2) Alat pembuat alur (grooving tool).
3) Spatula.
4) Gelas ukur 100 cc.
5) Container 4 buah.
6) Plat kaca.
7) Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.
8) Alat pendingin(desicator).
9) Oven.
10) Saringan no. 40, dan alat lainnya.
3) Langkah kerja
1) Mengayak sampel tanah dengan menggunakan saringan no.
2) Mengatur tinggi jatuh mangkuk Cassagrande sebesar 10
mm.
3) Mengambil sampel tanah yang lolos saringan no. 40
sebanyak 150 gram, kemudian diberi air sedikit demi sedikit
dan diaduk hingga rata, selanjutnya dimasukan ke dalam
mangkuk Cassagrande.
4) Meratakan permukaan adonan sehingga sejajar dengan alas
mangkuk.
5) Membuat alur tepat ditengah-tengah adonan dengan
membagi benda uji dalam mangkuk Cassagrande tersebut
dengan mengunakan grooving tool.
6) Memutar tuas pemutar sampai kedua sisi bertemu (merapat)
sepanjang 13 mm sambil menghitung jumlah ketukan yang
berkisaran antara l0 - 40 ketukan.
7) Mengambil sebagian sampel dalam mangkuk untuk
pemeriksaan kadar air.
8) Melakukan langkah kerja yang sama (langkah e - g) untuk
sampel dengan keadaan adonan yang berbeda sehingga
diperoleh 4 macam sampel dengan jumlah ketukan yang
berbeda-beda, yaitu dua buah dibawah 25 ketukan, dan dua
b. Pengujian Batas Plastis (Plastis Limit)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kadar air suatu tanah pada
batas antara keadaan plastis dan keadaan semi padat. Pengujian ini
menggunakan standar ASTM D-4318.
1) Bahan-bahan
1) Sampel tanah sebanyak 100 gram.
2) Air bersih sebanyak 50 cc.
2) Peralatan
1) Pelat kaca.
2) Spatula.
3) Gelas ukur 100 cc.
4) Container 3 buah.
5) Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.
6) Oven.
7) Saringan no. 40 dan alat lainnya.
3) Langkah kerja
1) Mengayak sampel tanah yang sudah dihancurkan dengan
saringan no. 40.
2) Mengambil sampel tanah sebesar ibu jari dan dibulatkan,
kemudian digulung-gulung di atas plat kaca hingga
mencapai diameter 3 mm hingga retak-retak atau
3) Memasukkan sampel tanah ke dalam container kemudian
menimbangnya.
4) Mengeringkan sampel tanah dalam oven kemudian
menimbang beratnya.
5) Menentukan kadar air sampel tanah.
6) Melakukan langkah kerja yang sama (langkah b - e
sebanyak 3 kali).
4) Langkah Perhitungan
1) Nilai batas plastis (PL) adalah harga kadar air rata-rata.
2) Menghitung Plastis Indeks (PI) dengan rumus :
PI = LL – PL
5. Pengujian Analisis Saringan
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui persentase ukuran butir sampel
tanah yang akan dipakai dan menghitung modulus kehalusannya. Metode
pengujian ini menggunakan standar ASTM D-422.
a. Bahan-bahan
a. Sampel tanah yang sudah dikeringkan sebanyak 1.000 gram.
b. Air bersih secukupnya.
b. Peralatan
a. Saringan (sieve) 1 set.
b. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.
d. Oven yang dilengkapi dengan pengatur temperatur.
e. Alat pendingin(desicator).
f. Pan.
g. Talam, kuas, sikat kuningan dan alat lainnya.
c. Langkah kerja
a. Menimbang sampel yang akan diuji sebanyak 1.000 gram
kemudian mencucinya di atas saringan no. 200 sampai bersih,
sehingga yang tertinggal di atas saringan hanya butiran tanah
kasar.
b. Mengeringkan sisa tanah yang tertahan di atas saringan no. 200
dalam oven pada suhu 110 °C selama 24 jam.
c. Mengeluarkan sampel tanah kemudian mendinginkannya
dengan menggunakan desicator.
d. Meletakkan susunan saringan di atas mesin penggetar, kemudian
memasukkan sampel tanah ke dalam susunan saringan paling
atas dan menutupnya dengan rapat.
e. Menghidupkan mesin penggetar selama ± 5 menit, setelah itu
dimatikan dan didiamkan selama 5 menit agar debu-debu
mengendap.
f. Menimbang masing-masing sampel yang tertahan pada saringan
kemudian menghitung persentasenya terhadap berat total sampel
d. Perhitungan
1) Berat masing-masing saringan (Wci)
2) Berat masing-masing saringan beserta sampel tanah yang
tertahan di atas saringan (Wbi)
3) Berat tanah yang tertahan (Wai) = Wbi – Wci
4) Jumlah seluruh berat tanah yang tertahan di atas saringan ( Wai
Wtot)
5) Persentase berat tanah yang tertahan di atas masing-masing
saringan (Pi)
6) Persentase berat tanah yang lolos masing-masing saringan (q) :
qi100% pi%
q
11 qi p
i1Dimana : i = l (saringan yang dipakai dari saringan dengan diameter
maksimum sampai saringan No. 200).
D. Pengujian Vane Shear Lapangan
Pengujian ini bertujuan untuk mengukur kekuatan geser langsung di
lapangan.
1. Peralatan
a. Alat vane shear test terdiri dari :
% 100 x W
Wci Wbi Pi
total
1) Mata vane + koupling
2) Stang vane secukupnya + kepala
3) Torsimeter
b. Stang puntir
2. Langkah Kerja
a. Menyetel alat vane yang terdiri dari mata vane (bagian bawah),
batang stang vane (connection) dan torsimeter (bagian atas).
b. Menekan mata dan stang vane sampai benar – benar masuk ke dalam
tanah yang akan diuji, dengan posisi torsimeter tetap berada di atas
permukaan tanah.
c. Kemudian memberikan gaya putaran torsi pada torsimeter tersebut
dengan memutar torsimeter secara konstan (kecepatan putaran tetap).
d. Mengamati simpangan jarum yang ditunjukkan oleh dial torsimeter.
e. Menentukan dan mencatat nilai maksimum, yaitu pada saat
simpangan jarum berbalik
f. Melakukan langkah kerja yang sama (a sampai e) sebanyak 50 titik
pada kedalaman yang berbeda dengan menambahkan stang vane
untuk masing-masing tanah lempung lunak dan tanah lempung
organik.
3. Perhitungan
=
Dimana :
Su : Kuat geser undrained (kg/m2)
T : Bacaan torsi maksimum (kgm)
D : Diameter vane (m)
H : Tinggi vane (m)
E. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)
Pengujian ini dimaksudkan untuk menentukan sudut geser dalam (Ø) dan
nilai kohesi (c) dari suatu jenis tanah.
1. Bahan-bahan :
a. Sampel tanah asli
b. Air bersih secukupnya
2. Peralatan :
a. Frame alat geser langsung beserta proving ring
b. Shear box (sel geser langsung)
c. Extruder (alat untuk mengeluarkan sampel)
d. Cincin (cetakan) benda uji
e. Pisau potong
f. Dial pergeseran
g. Stopwatch
3. Langkah Kerja
a. Mengeluarkan sampel dari tabung sampel, kemudian memasukkan
sampel ke dalam cetakan benda uji dengan menekan ke sampel tanah
sehingga cetakan penuh dengan sampel.
b. Memotong dan meratakan kedua permuakaan cetakan dengan pisau
potong.
c. Mengeluarkan benda uji dari cetakkan dengan extruder.
d. Menimbang benda uji.
e. Memasukkan benda uji ke dalam cinicn 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.
f. Meletakkan cincin geser beserta sampel tanah pada shear box.
g. Mengatur stang penekan dalam psoisi vertikal dan tepat menyentuh
stang penggeser benda uji (Dial Proving tepat mulai bergerak).
h. Membuka kunci cincin geser.
i. Memberikan beban pertama seberat 3320 gram dan mengisi shear
box dengan air sampai penuh sehingga benda uji terendam.
j. Memutar enggkol pendorong dengan konstan dan stabil
perlahan-lahan selama 15 detik sambil membaca dial pergeseran.
k. Melakukan terus menerus pembacaan Dial Proving Ring, dalam
selisih waktu 15 menit (waktu dari stopwatch).
l. Setelah pembacaan Proving Ring maksimum dan mulai turun dua
m. Membersihkan cincin geser dan shear box dari kotoran sampel tanah
didalamnya.
n. Mengulang langkah kerja a sampai langkah m untuk sampel tanah
yang kedua dengan berat dua kali beban pertama (6640 gram).
o. Untuk sampel ketiga, berat beban adalah tiga kali beban pertama
(9960 gram).
4. Perhitungan :
a. Perhitungan luas permukaan sampel :
�= 1
4.�.
2 �. 2
b. Perhitungan tegangan normal :
�=�
� ( �/ 2 )
c. Pembacaan dial maksimum :
� �= � max� � �
� (�) ( �/
2)
d. Menentukan nilai kohesi (c) dan sudut geser (ϕ) dari grafik.
Dimana :
D = Diameter sampel (cm)
P = Beban yang diberikan (gram)
F. Pengolahan dan Analisis Data
1. Pengolahan Data
Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian di lapangan dan di
laboratorium diolah menurut klasifikasi data dengan menggunakan
persamaan-persamaan dan rumus-rumus yang berlaku. Hasil dari
pengolahan data tersebut diuraikan dalam bentuk tabel dan grafik.
2. Analisis Data
Dari rangkaian pengujian-pengujian yang dilaksanakan di lapangan dan di
laboratorium, maka :
a. Dari pengujian vane shear di lapangan diperoleh nilai kuat geser
undraned (Su) lapangan.
b. Dari pengujian geser langsung di laboratorium diperoleh nilai kuat
geser, sudut geser dalam (Ø) dan nilai kohesi (c) tanah.
c. Dari pengujian kadar air sampel tanah, diperoleh nilai kadar air tanah
dalam persentase.
d. Dari pengujian berat jenis sampel tanah, diperoleh berat jenis tanah.
e. Dari pengujian batas-batas Attenberg, diperoleh nilai batas cair (liquid
limit), batas plastis (plastis limit), dan indeks plastisitas (plastis
indeks) yang digunakan untuk mengklasifikasikan tanah dengan
f. Dari pengujian analisis saringan (sieve analysis), diperoleh persentase
pembagian ukuran butiran tanah, yang akan digunakan untuk
mengklasifikasikan tanah dengan Sistem Klasifikasi Unified dan
AASHTO.
Dari parameter-parameter yang diperoleh dari pengujian vane shear
lapangan, selanjutnya dilakukan pengolahan dan analisa data untuk
membandingkan hasil perhitungan antara uji vane shear standar dan
yang telah dimodifikasi tinggi kipasnya. Sehingga didapatkan
perbandingan persentase kuat gesernya, kemudian dari hasil pengujian
vane shear lapangan dibandingkan dengan hasil pengujian geser
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
Uji vane shear lapangan dengan alat vane shear
standar dan yang dimodifikasi tinggi kipasnya Pengambilan sampel
tanah asli Mulai
1. Uji kadar air 2. Uji berat jenis 3. Uji berat volume
4. Uji batas-batas Atterberg 5. Uji Analisa Saringan
Klasifikasi tanah
Analisa hasil
Kesimpulan
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian Studi Karakteristik Kuat Geser Tanah Lempung
Lunak Menggunakan Alat Vane Shear dengan Penambahan Tinggi pada Mata
Vane dan pembahasan yang telah dilakukan, diperoleh beberapa kesimpulan
antara lain :
1. Berdasarkan sistem klasifikasi AASTHO sampel tanah yang digunakan
dalam penelitian ini yang berasal dari Daerah Rawa Sragi, Desa
Belimbing Sari, Kecamatan Jabung, Kabupaten Lampung Timur
termasuk dalam golongan A-7-5 yang berarti termasuk dalam golongan
tanah berlempung. Sedangkan untuk sistem klasifikasi USCS maka tanah
berbutir halus yang digunakan termasuk kedalam kelompok CH yaitu
tanah lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung “gemuk”
(fat clays).
2. Diperoleh perbedaan nilai kuat geser antara uji vane shear lapangan
dengan uji geser langsung, hal ini disebabkan karena perbedaan kondisi
sampel pada saat dilakukannya pengujian. Kondisi sampel pada saat
dilakukan langsung di lapangan. Sedangkan sampel tanah pada uji geser
langsung (direct shear test) dalam keadaan terganggu..
3. Diperoleh nilai kuat geser rata-rata alat vane shear standar sebesar 0,54
Kg/cm2 dan alat vane shear yang sudah dimodifikasi tingginya sebesar
0,48 Kg/cm2. Dengan demikian diperoleh persentase penurunan sebesar
9,84% pada kedalaman 30cm. Sedangkan pada kedalaman 60cm
diperoleh nilai kuat geser rata-rata alat vane shear standar sebesar 1,12
Kg/cm2 dan alat vane shear yang sudah dimodifikasi tingginya sebesar
1,14 Kg/cm2. Dengan demikian diperoleh persentase kenaikan sebesar
1,10%. Terjadi perbedaan nilai persentase antara grafik pada kedalaman
30cm dengan grafik pada kedalaman 60cm dikarenakan kerja alat yang
tidak maksimal, alat yang sebenarnya dikhususkan untuk percobaan pada
tanah gambut, dilakukan pada tanah lempung.
B. Saran
Untuk penelitian selanjutnya mengenai studi kuat geser tanah lempung
dengan alat vane shear, disarankan beberapa hal di bawah ini untuk
dipertimbangkan :
1. Perlu diperhatikan prosedur saat proses pengambilan sampel tanah yang
akan digunakan untuk pengujian di laboratorium agar kondisi sampel
2. Perlu diperhatikan mengenai masalah ketelitian dalam hal penggunaan
dan pembacaan peralatan agar didapatkan hasil yang lebih tepat dan
akurat.
3. Sebaiknya dilakukan pembersihan alat/mesin sebelum melakukan
pengujian-pengujian dikarenakan hal ini dapat mempengaruhi hasil yang
akan didapat.
4. Penelitian yang lebih luas dan komprehensif masih diperlukan,
khususnya untuk mengetahui parameter dan karakteristik kuat geser pada
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2012. Universitas Lampung. 2012. Format Penulisan Karya Ilmiah Universitas Lampung. UPT Percetakan Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Bowles, E. J. 1984. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. PT. Glora aksara Pratama. Jakarta
Bowles, E. J. 1989. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. PT. Glora Aksara Pratama. Jakarta.
Bowles, E. J. Johan K. Helnim. 1991. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah). PT. Glora Aksara Pratama. Jakarta.
Craig, R.F. 1991. Mekanika Ta
