PENGARUH KUAT TEKAN DAN KUAT GESER SAMPEL DRYSIDE OF OPTIMUM (KERING OPTIMUM) DAN WETSIDE OF OPTIMUM (BASAH OPTIMUM) PADA TANAH LEMPUNG

(1)

PENGARUH KUAT TEKAN DAN KUAT GESER SAMPEL DRY

SIDE OF OPTIMUM (KERING OPTIMUM) DAN WET SIDE OF

OPTIMUM (BASAH OPTIMUM) PADA TANAH LEMPUNG

(Skripsi)

Oleh

ARMEN FEBRI

0915011041

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

(2)

SAMPLE ON DRY SIDE OF OPTIMUM AND WET SIDE OF OPTIMUM ON CLAY

By :

Armen Febri

Clay is a type of soil with low bearing capacity, water has very large influence on its physical and mechanical behavior. Clay in dry state relatively lack of water so that clay has a greater ability to absorb water compared to its wet state. Clay experiments in dry optimum state and wet optimum state is useful to know the soil bearing capacity in dry state and wet state.

Physical properties testing is done by giving water content, specific gravity, volume weight, atterberg limits, and sieve analyze tests. After testing soil physical properties, followed by soil compaction testing to obtain the optimum water content and dry weight of soil voume. From the optimum water content, can be determined the percentage of optimum wet and dry water content, after optimum water content, wet optimum, dry optimum are obtained the test followed by the core of this research unconfined compressive strength and direct shear tests.

From the results of research conducted that produces the value of unconfined compressive strength (qu) and the value of cohesion (c) and the maximum shear strength soil in the wet optimum water content, dry optimum and optimum. In optimum conditions produce the highest value for the unconfined compressive strength, direct shear strength and cohesion values. This is because the optimum conditions the maximum soil density, so that the soil in a stable state. In dry optimum condition clay has unstable density, so the soil grain not bind to each other, whereas in optimum wet conditions, pressure on the grains of soil is very high, so that the soil has a high plasticity.

(3)

ABSTRAK

PENGARUH KUAT TEKAN DAN KUAT GESER SAMPEL DRYSIDE OF OPTIMUM (KERING OPTIMUM) DAN WETSIDE OF OPTIMUM

(BASAH OPTIMUM) PADA TANAH LEMPUNG

Oleh:

Armen Febri

Tanah lempung memiliki daya dukung yang rendah. Pegaruh air sangat besar terhadap perilaku fisis dan mekanisnya. Tanah lempung dalam keadaan kering relatif kekurangan air, sehingga tanah lempung memiliki kemampuan yang lebih besar untuk menyerap air. Percobaan tanah lempung dalam kondisi kering optimum dan basah optimum berguna untuk mengetahui daya dukung tanah dalam kondisi kering dan basah.

Dilakukan pengujian sifat fisik sampel tanah berupa uji kadar air, berat jenis, berat volume, batas-batas Atterberg, dan analisa saringan, setelah melakukan pengujian sifat fisik tanah dilanjutkan dengan pengujian pemadatan tanah untuk mendapatkan nilai kadar air optimum dan berat volume kering tanah. Dari kadar air optimum dapat mengetahui persentase kadar air basah optimum dan kering optimum, setelah mendapatkan hasil kadar air optimum, basah optimum dan kering optimum dilanjutkan dengan pengujian inti dari penelitian ini yaitu pengujian kuat tekan bebas dan pengujian kuat geser langsung.

Dari hasil penelitian yang dilakukan menghasil nilai kuat tekan bebas (qu) serta nilai kohesi (c) dan kuat geser maksimum tanah dalam kondisi kadar air basah optimum, kering optimum dan optimum. Pada kondisi optimum menghasilkan nilai yang paling tinggi untuk nilai kuat tekan bebas, kuat geser langsung dan nilai kohesi. Hal ini dikarenakan pada kondisi optimum kepadatan tanah maksimal, sehingga tanah dalam keadaan stabil. Pada kondisi kering optimum tanah lempung memiliki kepadatan tanah yang tidak stabil, sehingga butiran – butiran tanah tidak saling mengikat, sebaliknya dalam kondisi basah optimum tekanan pada butiran tanah sangat tinggi, sehingga tanah memiliki plastisitas yang tinggi.

(4)

OPTIMUM (BASAH OPTIMUM) PADA TANAH LEMPUNG

Oleh

ARMEN FEBRI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

pada

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

(5)

(6)

(7)

(8)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Armen Febri lahir di Muaradua, Ogan Komering Ulu pada

tanggal 02 Februari 1991, merupakan anak kedua dari

pasangan Bapak Hi. Busroni Mp dan Ibu Hj. Armini.

Penulis memiliki 2 saudara yang bernama Septa Male Putra

dan Reka Emianti.

Menempuh pendidikan dasar di SDN 1 Sawah berebes, Bandar Lampung yang

diselesaikan pada tahun 2003. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SMPN 5

Bandar Lampung yang selesai pada tahun 2006. Kemudian melanjutkan

pendidikan tingkat atas di SMAN 1 Bandar Lampung yang diselesaikan pada

tahun 2009.

Diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas

Lampung pada tahun 2009. Selama menjadi mahasiswa, Penulis aktif dalam

organisasi kampus yaitu anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil

(HIMATEKS) 2011-2012 dan Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas

(9)

Persembahan

Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,

Ayahandaku tercinta Hi. Busroni Mp

Ibundaku tercinta Hj. Armini.

Kakanda Septa Male Putra,

Ayunda Reka Emianti

Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009

(10)

MOTTO

“Hati manusia memikir

-mikirkan jalannya, tetapi

TUHANlah yang menentukan arah langkahnya (Amsal

16:9)

“Selalu ada kesulitan dalam setiap kesempatan, dan

selalu ada kesempatan dalam setiap kesulitan” (nn)

“Kegagalan adalah satu

-satunya kesempatan untuk

(11)

Persembahan

Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,

Ayahandaku tercinta Hi. Busroni Mp

Ibundaku tercinta Hj. Armini.

Kakanda Septa Male Putra,

Ayunda Reka Emianti

Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009

(12)

Kata Pengantar

Alhamdulillahi Robbil ‘Alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

Subhanahu Wa Ta’ala yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga skripsi dengan judul Pengaruh Kuat Tekan dan Kuat Geser Sampel Dry

Side Of Optimum (Kering Optimum) dan Wet Side Of Optimum (Basah

Optimum) Pada Tanah Lempung 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

(13)

ii

2. Ir. Idharmahadi Adha, M.T. Ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,

Universitas Lampung.

3. Iswan S.T., M.T. Dosen Pembimbing I skripsi..

4. Dr. Ir. Lusmeilia Afriani DEA, Dosen Pembimbing II skripsi.

5. Ir. Idharmahadi Adha, M.T. Dosen Penguji skripsi.

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

7. Kedua orang tua penulis (Hi. Busroni Mp dan Hj. Armini) yang telah

memberikan restu dan doanya.

8. Wanita yang selalu memberi semangat, mendampingi dan membrikan doanya

(Putri Ofrial).

9. Rekan-rekan seperjuangan di Laboratorium mekanika tanah yang telah banyak

membantu penulis selama di laboratorium.

10.Teknisi di laboratorium mekanika tanah(Mas Pardin, Mas Miswanto, Mas Budi,

Mas Bayu).

11.Seluruh keluarga besar Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung, khususnya

angkatan 2009.

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

(14)

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PENGESAHAN

SANWACANA ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Batasan Masalah ... 3

C. Lokasi ... 4

D. Tujuan Penelitian ... 4

E. Manfaat Penelitian ... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah ... 5

B. Klasifikasi Tanah ... 7

C. Tanah Lempung ... 10

(15)

iv

E. Kuat Tekan ... 17

F. Kuat Geser Langsung ... 19

G. Penelitian Terdahulu ... 22

1. Uji Kuat Tekan Bebas ... 22

2. Uji Geser Langsung ... 25

III. METODE PENELITIAN A.Persiapan Penelitian ... 27

1. Data Sekunder ... 27

2. Data Primer ... 27

B.Sampel Tanah... 28

C.Pelaksanaan Pengujian ... 30

1. Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 30

a. Kadar Air ... 30

b. Berat Volume ... 31

c. Berat Jenis ... 31

d. Batas Cair ... 32

e. Batas Plastis ... 32

f. Analisis Saringan ... 33

g. Uji Hidrometer ... 34

h. Uji Pemadatan Tanah ... 34

i. Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 37

(16)

D. Pengolahan dan Analisis Data ... 43

1. Pengolahan Data ... ... 43

2. Analisis Data ... 43

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Uji Fisik ... 45

1. Hasil Pengujian Kadar Air ... 46

2. Hasil Pengujian Berat Jenis ... 46

3. Hasil Pengujian Berat Volume ... 47

4. Hasli Pengujian Analisa Saringan ... 48

5. Hasil Pengujian Hidrometer ... 49

6. Uji Batas Atterberg ... 50

B.Data Hasil Pengujian Pemadatan Tanah ... 51

C.Klasifikasi Tanah ... 53

1. Klasifikasi Sistem Unified (USCS) ... 53

D.Analisa Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 54

1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 54

2. Hubungan Persentase Kadar Air dengan nilai qu ... 58

E. Analisa Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung ... 59

1. Hasil Pengujian Kuat geser Langsung Pada Tanah Kondisi Basah Optimum (Sampel A) ... 59

(17)

vi

3. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Basah

Optimum (Sampel C) ... 63

4. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Kering

Optimum (Sampel A) ... 65

Optimum (Sampel B) ... 67

Optimum (Sampel C) ... 69

7. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Optimum ... 71

8. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Optimum ... 73

9. Analisa Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi

Optimum, Kering Optimum dan Basah Optimum ... 75

F. Korelasi Kuat Tekan Bebas, Kuat Geser Langsung dan Berat Volume

Kering ... 76

V. PENUTUP

A.Simpulan ... 81

B.Saran ... 82

DAFTAR PUSTAKA

(18)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Sistem Klasifikasi Tanah Unified ... 9

2.2. Sistem Klasifikasi Tanah Unified (Bowles, 1991) ... 10

4.1. Hasil Pengujian Sifat Fisik Tanah Lempung ... 45

4.2. Hasil Pengujian Berat Volume Tanah Asli ... ₄₇

4.3. Hasil Pengujian Analisa Saringan ... 48

4.4. Hasil Pengujian Hidrometer ... 49

4.5. Hasil Pengujian Batas Atterberg ... 51

4.6. Hasil Perhitungan nilai Kuat Tekan (qu) Pada Sampel Tanah dalam Kondisi Basah Optimum ... 54

4.7. Hasil Perhitungan nilai Kuat Tekan (qu) Pada Sampel Tanah dalam Kondisi Kering Optimum... 56

4.8. Hasil Perhitungan nilai Kuat Tekan (qu) Pada Sampel Tanah dalam Kondisi Optimum ... 57

4.9. Nilai Rata-Rata Qu dan Kadar Air ... 58

4.10. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel A Tanah Dalam Kondisi Basah Optimum ... 59

(19)

viii

Dalam Kondisi Basah Optimum ... 61

4.12. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel C Tanah

Dalam Kondisi Basah Optimum ... 63

4.13. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel A Tanah

Dalam Kondisi Kering Optimum ... 65

4.14. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel B Tanah

4.15. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel C Tanah

4.16. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel Tanah

Dalam Kondisi Optimum ... 71

4.17. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel Tanah

Dalam Kondisi Optimum ... 73

(20)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Variasi Indeks Plastisitas dengan Persen Fraksi Lempung ... 12

2.2. Garis Keruntuhan Menurut Mohr dan Hukum Keruntuhan Mohr – Coulomb ... 21

2.3. Kurva Perubahan Nilai Kuat Tekan ... 24

2.4. Grafik Hasil Tes Kuat Geser 5 Percobaan ... 25

2.5. Kurva Perubahan Kuat Geser(cu) Pada Proses Pembasahan dan Pengeringan ... 26

3.1. Gambar Denah Lokasi Pengambilan Sampel Tanah ... 28

3.2. Gambar Pengambilan Sampel Tanah Asli dengan Tabung Contoh ... 29

3.3. Gambar Pengambilan Sampel Tanah Terganggu ... 29

3.4. Gambar Alat Uji Kuat Tekan Bebas ... 38

3.5. Gambar Alat Uji Geser Langsung ... 40

4.1 Grafik Hasil Analisa Saringan dan Hidrometer ... 50

4.2. Grafik Kadar Air Optimum Pada Tanah Asli ... 52

4.3. Diagram Plastisitas Berdasarkan USCS ... 54

4.4. Grafik Hubungan Regangan dan Tegangan... 55

4.5. Grafik Hubungan Regangan dan Tegangan... 56

(21)

x

4.7. Variasi Hubungan Persentase Kadar Air dengan qu ... 58

4.8. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 60

4.9. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser,

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 60

4.21. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser

(22)

4.25. Grafik Korelasi Kuat Tekan Bebas dengan Kohesi Tanah ... 77

4.26. Grafik Korelasi Kuat Tekan Bebas dengan Kuat Geser Maksimum ... 78

4.27. Grafik Korelasi Kuat Tekan Bebas dengan Berat Volume Kering ... 79

(23)

I. PENDAHULUAN

A Latar Belakang

Membangun suatu konstruksi sipil berupa bangunan gedung, jalan, jembatan serta

bangunan rel kereta api dan bangunan sipil lainnya, akan membutuhkan pondasi

tanah yang baik oleh sebab itu 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 baik berupa beban hidup maupun

beban mati bangunan dan beban lainnya yang turut diperhitungkan, kemudian

beban tersebut diteruskan ke dalam tanah sampai ke lapisan tanah dasar atau

kedalaman tertentu. Salah satu tanah yang biasa ditemukan pada suatu konstruksi

yaitu jenis tanah lempung. Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering,

dan tak mudah terkelupas hanya dengan jari tanganHal itu dikarenakan

permeabilitas lempung sangat rendah, bersifat plastis pada kadar air sedang

Mendirikan bangunan di atas tanah lempung akan menimbulkan beberapa

permasalahan, diantaranya daya dukung tanah. Daya dukung tanah lempung pada

umumnya rendah, ini disebabkan kuat geser tanah lempung kecil, sehingga bila

tegangan geser yang ditimbulkan pondasi besar maka bangunan akan runtuhTanah

lempung merupakan jenis tanah dengan daya dukung rendah, pegaruh air sangat

(24)

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, bila ditambah air akan berperilaku plastis, dengan

kadar kembang susut yang besar.

Pada tanah lempung proses kering dan basah akan menyebabkan nilai

kembang dan akan menurun sampai akhirnya akan mencapai nilai konstan. Sifat

pengembangan tanah lempung yang dipadatkan akan lebih besar pada saat kering

optimum dan basah optimum. Lempung yang dipadatkan pada kering optimum

relatif kekurangan air oleh sebab itu tanah lempung mempunyai kemampuan

lebih besar untuk meresap air sebagai hasilnya adalah sifat mudah mengembang. .

Kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan cara yang dilakukan

di laboratorium untuk menghitung kekuatan geser tanah. Uji kuat tekan bebas ini

mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah

tersebut terpisah dari butiran-butirannya juga mengukur regangan tanah akibat

tekanan tersebutSedangkan kuat geser tanah merupakan kemampuan tanah untuk

melawan tegangan geser dalam tanah, untuk menentukan kuat geser tanah

dilakukan pengujian geser langsung. Uji geser langsung akan lebih sesuai untuk

menentukan parameter kuat geser tanah bila digunakan untuk pondasiPercobaan

unconfined terutama dilakukan pada tanah lempung, apabila tanah lempung

mempunyai derajat kejenuhan 100% maka kekuatan gesernya dapat ditentukan

langsung dari nilai kekuatan unconfined.

Tanah lempung dalam keadaan kering optimum memiliki sifat mengembang yang

(25)

3

dikarenakan pada saat tanah lempung dalam keadaan kering optimum relatif

kekurangan air sehingga tanah lempung mempunyai kemampuan yang lebih besar

untuk menyerap air. Pada percobaan tanah lempung dalam kondisi kering

optimum dan basah optimum berguna untuk mengetahui daya dukung tanah

dalam kondisi kering dan basah, oleh karena itu perlu dilakukan penelitian

mengunakan uji kuat tekan bebas dan uji geser langsung sehingga dapat

mengetahui kemampuan tanah untuk menahan beban yang berada di atas tanah

tersebut.

B Batasan Masalah

Pada penelitian ini lingkup pembahasan dan masalah yang akan dianalisis dibatasi

dengan:

1. Sampel tanah yang diharapkan menggunakan material tanah lempung

2. 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

3. Pengujian sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah:

Pengujian pada tanah lempung menggunakan pengujian kuat tekan bebas dan

(26)

C Lokasi

Tanah yang digunakan untuk penelitan berasal dari daerah desa Belimbing sari

kecamatan Jabung kabupaten Lampung timur, Pengujian sifat fisik tanah dan

Pengujian kuat tekan serta kuat geser pada tanah lempung dilakukan di

Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Lampung.

D. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui perbandingan besarnya daya dukung tanah dalam kondisi

kering optimum dan basah optimum.

2. Untuk mengetahui pengaruh kuat tekan dan kuat geser tanah pada sampel

dengan kondisi kering optimum dan basah optimum.

E Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan mempunyai manfaat antara lain :

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 prilaku tanah

lempung, sehingga dapat dijadikan sebagai bahan acuan bagi para engineer

bidang teknik sipil untuk pembangunan pada tanah yang kurang baik.

(27)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah

Tanah merupakan lapisan kerak bumi yang berada di lapisan paling atas, yang

juga merupakan tabung reaksi alami yang menyangga seluruh kehidupan yang ada

di bumi. Tanah mempunyai ciri khas dan sifat-sifat yang berbeda-beda antara

tanah di suatu tempat dengan tempat yang lain. Sifat-sifat tanah itu meliputi fisika

dan sifat kimia. Beberapa sifat fisika tanah antara lain tekstur, struktur dan kadar

lengas tanah. Untuk sifat kimia manunjukkan sifat yang dipengaruhi oleh adanya

unsur maupun senyawa yang terdapat di dalam tanah tersebut.

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

(28)

Tanah merupakan suatu bahan yang susunannya sangat rumit dan beraneka

ragam yang umumnya terdiri dari kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt),

atau lempung (clay ) (Joseph,E. Bowles,1991).

Tanah adalah kumpulan butiran (agregat) mineral alami yang bisa dipisahkan oleh

suatu cara mekanik bila agregat termaksud diaduk dalam air (Terzaghi, 1987).

Tanah adalah kumpulan dari bagian-bagian yang padat yang tidak terikat satu

dengan yang lain yang diantara terdiri dari material organik, rongga-rongga

diantara material tersebut berisi udara dan air (Verhoef, 1994).

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 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).

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,

(29)

7

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

0,01mm.

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).

Tujuan klasifikasi tanah adalah untuk menentukan kesesuaian terhadap

pemakaian tertentu, serta untuk menginformasikan tentang keadaan tanah dari

suatu daerah kepada daerah lainnya dalam bentuk berupa data dasar. Klasifikasi

tanah juga berguna 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).

Jenis dan sifat tanah yang sangat bervariasi ditentukan oleh perbandingan banyak

(30)

Klasifikasi bermaksud membagi tanah menjadi beberapa golongan tanah dengan

kondisi dan sifat yang serupa diberi simbol nama yang sama.

Sisten klasifikasi tanah yang digunakan :

1. Sistem Unified Soil Classification System (USCS)

Sistem klasifikasi tanah unified atau Unified Soil Classification System

(USCS) diajukan pertama kali oleh Casagrande 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. Dalam bentuk sekarang, sistem ini banyak

digunakan dalam berbagai pekerjaan geoteknik. Sistem klasifikasi USCS

mengklasifikasikan tanah ke dalam dua kategori utama yaitu :

a. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soil), yaitu tanah kerikil dan pasir

yang kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos saringan No. 200.

Simbol untuk kelompok ini adalah G untuk tanah berkerikil dan S untuk

tanah berpasir. Selain itu juga dinyatakan gradasi tanah dengan simbol W

untuk tanah bergradasi baik dan P untuk tanah bergradasi buruk.

b. Tanah berbutir halus (fine-grained soil), yaitu tanah yang lebih dari 50%

berat contoh tanahnya lolos dari saringan No. 200. Simbol kelompok ini

adalah C untuk lempung anorganik dan O untuk lanau organik. Simbol Pt

digunakan untuk gambut (peat), dan tanah dengan kandungan organik

tinggi. Plastisitas dinyatakan dengan L untuk plastisitas rendah dan H

(31)

9

Tabel 2. 1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Sistem Unified

Divisi Utama Simbol Nama Umum Kriteria Klasifikasi

Ta na h be rb ut ir ka sa r≥ 5 0% bu tir an te rt ah an sari n g an N o . 200 K er ik il 50 % ≥ fra ksi 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 . Le b ih d ar i 1 2 % lo lo s sari n g an n o . 2 0 0 : G M , G C , S M , S C . 5 % - 1 2 % lo lo s sari n g an N o . 2 0 0 : B at asa n k la si fi k asi y an g mem p u n y ai s imb 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

υa si r≥ 5 0% fr ak 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 na u da n le m pu ng b at as ca ir ≤ 50 % 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 ≥ 50 % 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.

In d ex P la st is it as (%)

(32)

[image:32.595.171.478.103.341.2]

Tabel 2. 2. Sistem klasifikasi tanah unified (Bowles, 1991)

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

C. Tanah Lempung

Tanah lempung terdiri dari berbagai golongan tekstur yang agak susah dicirikan

secara umum. 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, dibeberapa kasus, partikel

berukuran antara 0,002 mm sampai 0,005 mm juga masih digolongkan sebagai

partikel lempung. Disini 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).

Tanah lempung merupakan partikel -partikel berukuran mikrokopis sampai

(33)

11

plastis pada kadar air sedang dan dalam keadaan kering lempung sangat keras

sehingga tidak mudah dikelupas dengan jari Soekoto (1984).

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. Lapisan ini sering mempunyai

tebal dua molekul dan disebut lapisan difusi, lapisan difusi ganda atau lapisan

ganda adalah lapisan yang dapat menarik molekul air atau kation yang

disekitarnya. Lapisan ini akan hilang pada temperature yang lebih tinggi dari

60º sampai 100º C dan akan mengurangi plastisitas alamiah, tetapi sebagian

air juga dapat menghilang cukup dengan pengeringan udara saja.

b. Aktivitas (A)

Mendefinisikan aktivitas tanah lempung sebagai perbandingan antara Indeks

Plastisitas (PI) dengan presentase butiran yang lebih kecil dari 0,002 mm atau

dapat pula dituliskan sebagai persamaan berikut:

A =

Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan

mengembang dari suatu tanah lempung. Ketebalan air mengelilingi butiran

tanah lempung tergantung dari macam mineralnya. Jadi dapat disimpulkan

plastisitas tanah lempung tergantung dari (Kempton, 1953).

1) Sifat mineral lempung yang ada pada butiran

(34)

Bila ukuran butiran semakin kecil, maka luas permukaan butiran akan

semakin besar. Pada konsep Atterberg, jumlah air yang tertarik oleh

permukaan partikel tanah akan bergantung pada jumlah partikel lempung

yang ada di dalam tanah.

Gambar 2. 1. Variasi indeks plastisitas dengan persen fraksi lempung (Hary Christady, 2006).

Gambar di atas mengklasifikasikan mineral lempung berdasarkan nilai

aktivitasnya, yaitu :

1) Montmorrillonite : Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 7,2

2) Illite: Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 0,9dan< 7,2

3) Kaolinite: Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 0,38dan < 0,9

4) Polygorskite: Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) < 0,38

c. Flokulasi dan Disversi

Apabila mineral lempung terkontaminasi dengan substansi yang tidak

mempunyai bentuk tertentu atau tidak berkristal (amophous) maka daya

negatif netto, ion-ion H+ di dalam air, gaya Van der Walls, dan partikel

[image:34.595.172.482.210.395.2]

(35)

13

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 sendimen yang sangat lepas. Flokulasi larutan dapat dinetralisir

dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung asam (ion H+),

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, dimana kekuatan

didapatkan dari lamanya waktu.

d. Pengaruh Zat Cair

Fase air yang berada di dalam struktur tanah lempung adalah air yang tidak

murni secara kimiawi. Pada pengujian di laboratorium untuk batas Atterberg,

ASTM menentukan bahwa air suling ditambahkan sesuai dengan keperluan.

Pemakaian air suling yang relatif bebas ion dapat membuat hasil yang cukup

berbeda dari apa yang didapatkan dari tanah di lapangan dengan air yang

telah terkontaminasi. 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

(36)

D. 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

2. Berat Jenis

3. Batas-Batas Atterberg

4. Analisa Saringan

1. Kadar Air

Kadar air suatu tanah adalah perbandingan antara berat air yang terkandung dalam

tanah dengan berat kering tanah yang dinyatakan dalam persen. (ASTM D

2216-98)

ω

= x 100%

Dimana :

ω

= Kadar air (%)

Ww = Berat air (gram)

(37)

15

2. Berat Jenis

Sifat fisik tanah dapat ditentukan dengan mengetahui berat jenis tanahnya dengan

cara menentukan berat jenis yang lolos saringan No. 200 menggunakan labu

ukur.

Berat spesifik atau berat jenis (specific gravity) tanah (Gs) adalah perbandingan

antara berat volume butiran padat dengan berat volume air pada temperatur 40C.

Seperti terlihat pada persamaan di bawah ini :

Gs =

Dimana : Gs = berat jenis

W1 = berat picnometer (gram)

W2 = berat picnometer dan bahan kering (gram)

W3 = berat picnometer bahan dan air (gram)

W4 = berat picnometer dan air (gram)

3. Batas Atterberg

Batas Atterberg adalah batas konsistensi dimana keadaan tanah melewati keadaan

lainnya dan terdiri atas batas cair, batas plastis dan indek plastisitas.

a. Batas Cair (liquid limit)

Batas cair adalah kadar air minimum dimana tanah tidak mendapat gangguan dari

luar. (Scott. C. R, 1994). Sifat fisik tanah dapat ditentukan dengan mengetahui

batas cair suatu tanah, tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis

tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair. Batas cair ditentukan

(38)

PI = LL - PL

Dimana : W = Kadar air (%)

N = jumlah pukulan

b. Batas Plastis (Plastic Limit)

Batas plastis adalah kadar air minimum dimana tanah dapat dibentuk secara

plastis. Tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada

keadaan batas antara keadaan plastis dan keadaan semi padat. (ASTM D

4318-00).

Li =

Dimana : LI = Liquidity Index

ω

= Kadar air (%) PI = Plastic Index

PL = Batas Plastis

c. Indeks Plastisitas (Plasticity Index)

Indeks plastisitas adalah selisih batas cair dan batas plastis. Seperti pada

persamaan berikut :

Dengan : PI = Plastic index

LL = Liquid limit

PL = Plastic limit

Indek platisitas (PI) merupakan interval kadar air di mana tanah masih bersifat

(39)

17

4. Analisa Saringan

Tujuan dari analisis saringan adalah untuk mengetahui persentasi butiran tanah.

Dengan menggunakan 1 set saringan, setelah itu material organik dibersihkan dari

sample tanah, kemudian berat sample tanah yang tertahan di setiap saringan

dicatat. Tujuan akhir dari analisa saringan adalah untuk memberikan nama dan

mengklasifikasikan, sehingga dapat diketahui sifat-sifat fisik tanah. (ASTM D

1140-00)

Pi = x100%

Dimana : Pi = Berat tanah yang tertahan disaringan (%)

Wbi = Berat saringan dan sample (gram)

Wci = Berat saringan (gram)

Wtot = Berat total sample (gram)

E. Kuat Tekan

1. Definisi Kuat Tekan tanah

Kuat tekan bebas adalah tekanan aksial benda uji pada saat mengalami

keruntuhan atau pada saat regangan aksial mencapai 20%.

Uji kuat tekan bebas adalah salah satu cara untuk mengetahui geser tanah.

Uji kuat tekan bebas bertujuan untuk menentukan kekuatan tekan bebas suatu

jenis tanah yang bersifat kohesif, baik dalam keadaan asli (undisturbed),

buatan (remoulded) maupun tanah yang dipadatkan (compacted).

Kuat tekan bebas (qu) adalah harga tegangan aksial maksimum yang dapat

ditahan oleh benda uji silindris (sampel tanah) sebelum mengalami

(40)

2. Teori Kuat Tekan Tanah

Nilai kuat tekan bebas (unconfined compressive strength) didapat dari

pembacaan proving ring dial yang maksimum.

qu =

dimana :

qu : Kuat tekan bebas

k : Kalibrasi proving ring

R : Pembacaan maksimum

A : Luas penampang contoh tanah pada saat pembacaan R

Uji kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan carayang

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

tekanan tersebut. Uji tekan bebas ini dilakukan pada contoh tanah asli dan

contohtanah tidak asli lalu diukur kemampuannya masing-masing contoh

terhadapkuat tekan bebas. Dari nilai kuat tekan maksimum yang dapat diterima

padamasing-masing contoh akan didapat sensitivitas tanah. Nilai sensitivitas

inimengukur bagaimana perilaku tanah jika terjadi gangguan yang diberikandari

(41)

19

F. Tahanan Geser Tanah

1. Definisi 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).

Kekuatan geser suatu tanah dapat juga didefinsikan sebagai tahanan

maksimum dari tanah terhadap tegangan geser di bawah suatu kondisi yang

diberikan (Smith, 1992).

Kuat geser tanah sebagai perlawanan internal tanah terhadap persatuan luas

terhadap keruntuhan atau pengerasan sepanjang bidang geser dalam tanah

yang dimaksud (Das, 1994).

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)

(42)

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

dengan :

= Kuat geser tanah ( kN/m2 )

C = Kohesi tanah ( kN/m2 )

Φ

= Sudut gesek dalam tanah atau sudut gesek internal ( derajat )

= Tegangan normal pada bidang runtuh ( kN/m2 )

Garis keruntuhan (failure envelope) menurut Coulomb (1776) berbentuk garis

lengkung seperti pada gambar 1 dimana untuk sebagian besar masalah –

masalah mekanika tanah, garis tersebut cukup didekati dengan sebuah garis

lurus yang menunjukkan hubungan linear antara tegangan normal dan

kekuatan geser (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

(43)

21

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.

Terzaghi (1925) mengubah persamaan Coulomb seperti pada persamaan 9

dan persamaan 10 dalam bentuk tegangan efektif sebagai berikut :

= C’ + (

–

u)

tg

’

= C +

’

tg

’

dengan :

C’ = kohesi tanah efektif (kN/m2)

(44)

u

= tekan air pori (kN/m2)

’

= sudut gesek dalam tanah efektif (derajat)

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)

Namun dalam penelitian ini yang digunakan untuk menentukan kuat geser

tanah adalah pengujian geser langsung (Direct shear test).

G. Penelitian Terdahulu

1. Uji Kuat Tekan Bebas

Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kekuatan tekan bebas (tanpa ada

tekanan horizontal atau tekanan samping), dalam keadaan asli maupun

buatan.

Penambahan aditif semen memberikan hasil yang lebih efektif atau lebih

baik dari aditif kapur dalam usaha perbaikan kekuatan tanah pada

pengujian kuat tekan bebas (Enita Suardi, 2005).

Pembasahan Dan Pengeringan Proses pembasahan adalah tahap dimana

terjadinya peningkatan kadar pori - pori tanah, sedangkan Proses

pengeringan adalah tahap dimana kondisi kadar air dalam pori – pori

(45)

23

Perubahan cuaca membuat mengakibatkan terjadinya siklus pembasahan

dan pengeringan secara berulang sehingga tanah akan mengalami

perubahan volume tanah akibat perubahan kadar air. Hal ini menyebabkan

perubahan tekanan menurut Enita Suardi (2005) penambahan aditif semen

memberikan hasil yang lebih efektif atau lebih baik dari aditif kapur

dalam usaha perbaikan kekuatan tanah kadar semen

Proses pembasahan adalah tahap dimana terjadinya peningkatan kadar air

pada pori tanah, sedangkan Proses pengeringan adalah tahap dimana

kondisi pori mengalami Perubahan cuaca membuat mengakibatkan

terjadinya siklus pembasahan dan pengeringan secara berulang – ulang,

sehingga tanah akan mengalami perubahan volume tanah akibat perubahan

kadar air. Hal ini menyebabkan perubahan tekanan air pori dan kekuatan

tekanan geser, Tommy dan Rano Adex (2000).

Maekawa dan Miyakita (1991). Mengatakan bahwa jumlah siklus

pengeringan dan pembasahan berulang akan mengurangi kekuatan geser

tanah, sampai pada jumlah siklus tertentu. Proses pembasahan, kuat tekan

(qu) akan menurun seiring dengan kenaikan kadar air (wc) dan

sebaliknya pada proses pengeringan, kuat tekan (qu) akan naik seiring

dengan penurunan nilai kadar airnya (wc), Moch. Sholeh (2010).

Pengaruh dari siklus basah dan kering inilah membuat tanah mengembang

dan menyusut. Berbagai cara digunakan untuk memperbaiki kekuatan

(46)

Gambar 2. 3. Kurva perubahan nilai kuat tekan

Tahap penelitian pandahuluan sebelum melakukan penelitian kuat tekan

bebas yaitu meliputi pengujian atterberg, berat jenis, analisa saringan,

hydrometer, dan pemadatan (Compaction), setelah penelitian pendahuluan

dilakukan maka dilakukan lah pengujian kuat tekan bebas pada sampel –

sampel proses pembasahan dan pengeringan. Dari grafik diatas menjelaskan

nilai kuat tekan bebas dari proses pembasahan dan pengeringan terbagi atas 5

siklus baik proses pembasahan maupun proses pengeringan. Nilai kuat tekan

bebas yang pada peroses pembasahan bernilai yang paling kecil sedangkan

ada proses pengeringan nilai kuat tekan bebas pada proses pengeringan paling

(47)

25

2. Uji Geser Langsung

Pengujian ini dimaksudkan untuk memperoleh tahanan geser tanah pada

tegangan normal tertentu. Tujuannya adalah untuk mendapatkan kuat geser

[image:47.595.131.525.210.498.2]

tanah.

Gambar 2. 4. Grafik hasil tes kuat geser 5 percobaan

Berdasar kan grafik diatas dapat ditarik garis linier, sehingga didapatkan nilai

kohesi (c) = 24,48 Kpa dan nilai sudut geser (ȹ) = 22,3˚.

Pada penelitian yang di lakukan oleh (Sholeh M, 2010) didapat perbaikan

sifat-sifat mekanik tanah seperti kuat geser (cu) meningkat dari 1,249 kg/cm²

menjadi 2,806 kg/cm² atau naik sebesar 58,66%, serta prosentase swelling

sebesar 4,84%, serta didapat grafik perubahan nilai kuat geser (cu)

(48)

Gambar 2. 5. grafik perubahan nilai kuat geser (cu) disebabkan adanya perubahan kadar air (wc) pada Lempung (Sholeh M, 2010)

Dari grafik diatas menunjukkan pada proses pembasahan, kuat geser (cu)

akan menurun seiring dengan kenaikan kadar air (wc) dan sebaliknya pada

proses pengeringan, kuat geser (cu) akan naik seiring dengan penurunan nilai

(49)

III. METODE PENELITIAN

A. Persiapan Penelitian

Persiapan penelitian merupakan tahapan yang dilakukan sebelum peneliti

melakukan penelitian di laboratorium. Persiapan penelitian terdiri dari:

1. Data Sekunder

Metodologi penelitian berisi penjelasan tentang cara bagaimana penelitian

dilakukan. Tahapan studi ini dilakukan dengan mengumpulkan dan

mempelajari literatur yang berkaitan dengan kerangka permasalahan, tujuan

penelitian, ruang lingkup dan metode penelitian. Studi literatur juga dapat

dilakukan dengan mengumpulkan hasil-hasil penelitian terdahulu yang

berkaitan dengan judul penelitian yang dilakukan, dimana hasil dari penelitian

terdahulu merupakan data sekunder.

2. Data Primer

Data Primer merupakan hasil penelitian terdahulu yang berguna sebagai

referensi untuk penelitian yang akan dilakukan. Penelitian pendahuluan ini

(50)

B. Sampel Tanah

Sampel tanah yang diuji direncanakan menggunakan material tanah lempung yang

diambil dari Desa Belimbing Sari, Lampung Timur. Berdasarkan penelitian

sebelumnya setelah diuji bahwa tanah di desa tersebut termasuk dalam kategori

tanah lempung plastisitas tinggi. Pengambilan sampel dilakukan pada bulan

Agustus 2014. Sampel Tanah yang diambil dengan 2 cara :

Gambar 3.1. Gambar Denah Lokasi Pengambilan Sampel Tanah Lempung

1. Untuk contoh tanah asli (Undisturb) diambil dari kedalaman kira – kira 50 cm di bawah permukaan tanah guna menghilangkan sisa – sisa kotoran tanah. Contoh tanah asli dapat diambil dengan memakai tabung contoh (samples

tubes). Tabung contoh ini dimasukkan ke dalam dasar lubang bor.

(51)

[image:51.595.167.463.100.351.2]

29

Gambar 3.2. Gambar Pengambilan Sampel Tanah Asli dengan Tabung Contoh

2. Untuk contoh tanah terganggu (disturb), sampel tanah diambil secara

bongkahan permukaan tanah.

[image:51.595.168.466.438.712.2]

(52)

C. Pelaksanaan Pengujian

Pelaksanaan pengujian yang dilakukan yaitu pengujian sifat fisik, pengujian kuat

tekan bebas dan pengujian kuat geser langsung pada tanah lempung. Tahap

pengujian tersebut dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik,

Universitas Lampung. Penelitian dilakukan tiga kali percobaan pada

masing-masing pengujian. Hal ini dilakukan untuk mengetahui keakuratan data.

1. Pengujian Sifat Fisik Tanah

Pengujian-pengujian yang dilakukan antara lain:

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 yang dinyatakan dalam persen. Pengujian berdasarkan

ASTM–D-2216-92. 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

(53)

31

Perbedaan kadar air diantara ketiga sampel tersebut maksimum sebesar 5%

dengan nilai rata-rata.

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 volume tanah. Pengujian berdasarkan ASTM D 2167.

Perhitungan:

1) Berat ring (Wc).

2) Volume ring bagian dalam (V).

3) Berat ring dan tanah (Wcs).

4) Berat tanah (W) = Wcs – Wc. 5) Berat Volume (γ).

V W



 (gr/cm3 atau t/m3)

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 berdasarkan

ASTM –D-854-92. Perhitungan :

) (

)

( ₄ ₁ ₃ ₂

1 2 W W W W W W Gs     

Dimana : Gs = Berat jenis

(54)

W2 = Berat picnometer dan tanah kering (gram).

W3 = Berat picnometer, tanah dan air (gram)

W4 = Berat picnometer dan air bersih (gram)

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.

Perhitungan :

1) Menghitung kadar air (w) masing-masing sampel sesuai dengan jumlah

ketukan

2) Membuat hubungan antara kadar air dan jumlah ketukan pada grafik

semi logaritma, yaitu sumbu x sebagai jumlah pukulan dan sumbu y

sebagai kadar air.

3) Menarik garis lurus dari keempat titik yang tergambar.

4) Menentukan nilai batas cair pada ketukan ke-25 atau x = log 25

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.

Perhitungan :

(55)

33

2) Plastik Indek (PI) adalah harga rata-rata dari ketiga sampel tanah yang

diuji, dengan rumus:

PI = LL – PL

f. Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Tujuan pengujian analisis saringan adalah untuk mengetahui butiran tanah

dan susunan butiran tanah (gradasi) dari suatu jenis tanah yang tertahan di

atas saringan No. 200 (Ø 0,075 mm). Pengujian berdasarkan ASTM– C-136-46.

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)





% 100 x W Wci Wbi Pi

total 

 



 



6) Persentase berat tanah yang lolos masing-masing saringan (q):

% %

100 pi

qi  

 

11 qi p

 

i1

q

Dimana : i = l (saringan yang dipakai dari saringan dengan diameter

(56)

g. Uji Hidrometer

Tujuan pengujian analisis hidrometer adalah untuk mengetahui persentasi

butiran tanah dan susunan butiran tanah (gradasi) dari suatu jenis tanah yang

lolos saringan No. 200 (Ø 0,075 mm).

Perhitungan:

υ =  _

18

w s 

x D2

D =

w s G   ) 1 ( 30

 x ( )

) ( menit t cm L

Dimana: υ = Kecepatan mengendap

γs = Berat volume partikel tanah

γw = Berat volume air

η = Kekentalan air

D = Diameter partikel tanah

Gs = Berat jenis

K = fungsi dari Gs yang tergantung temperatur uji

t = waktu pengendapan

h. Uji Pemadatan Tanah (ProctorModified)

Tujuannya adalah untuk menentukan kepadatan maksimum tanah dengan cara

tumbukan yaitu dengan mengetahui hubungan antara kadar air dengan

kepadatan tanah. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-1557.

Adapun langkah kerja pengujian pemadatan tanah, antara lain :

(57)

35

1) Mengambil tanah sebanyak 12,5 kg dengan menggunakan karung

goni lalu dijemur.

2) Setelah kering tanah yang masih menggumpal dihancurkan dengan

tangan.

3) Butiran tanah yang telah terpisah diayak dengan saringan No. 4.

4) Butiran tanah yang lolos saringan No. 4 dipindahkan atas 5 bagian,

masing-masing 2,5 kg, masukkan masing-masing bagian kedalam

plastik dan ikat rapat-rapat.

5) Mengambil sebagian butiran tanah yang mewakili sampel tanah

untuk menentukan kadar air awal.

6) Mengambil tanah seberat 2,5 kg, menambahkan air sedikit demi

sedikit sambil diaduk dengan tanah sampai merata. Bila tanah yang

diaduk telah merata, dikepalkan dengan tangan. Bila tangan dibuka,

tanah tidak hancur dan tidak lengket ditangan.

Setelah dapat campuran tanah, mencatat berapa cc air yang

ditambahkan untuk setiap 2,5 kg tanah.

7) Penambahan air untuk setiap sampel tanah dalam plastik dapat

dihitung dengan rumus :

Wwb = wb . W 1 + wb

W = Berat tanah

Wb = Kadar air yang dibutuhkan

(58)

8) Sesuai perhitungan, lalu melakukan penambahan air setiap 2,5 kg

sampel diatas pan dan mengaduknya sampai rata dengan sendok

pengaduk.

b. Pemadatan tanah

1) Menimbang mold standar beserta alas.

2) Memasang collar pada mold, lalu meletakkannya di atas papan.

3) Mengambil salah satu sampel yang telah ditambahkan air sesuai

dengan penambahannya.

4) Dengan modified proctor, tanah dibagi kedalam 5 bagian. Bagian

pertama dimasukkan kedalam mold, ditumbuk 25 kali sampai

merata. Dengan cara yang sama dilakukan pula untuk bagian kedua,

ketiga, keempat dan kelima, sehingga bagian kelima mengisi

sebagian collar (berada sedikit diatas bagian mold).

5) Melepaskan collar dan meratakan permukaan tanah pada mold

dengan menggunakan pisau pemotong.

6) Menimbang mold berikut alas dan tanah didalamnya.

7) Mengeluarkan tanah dari mold dengan extruder, ambil bagian tanah

(alas dan bawah) dengan menggunakan 2 container untuk

pemeriksaan kadar air (w).

8) Mengulangi langkah kerja 2 sampai 7 untuk sampel tanah lainnya,

maka akan didapatkan 6 data pemadatan tanah.

c. Perhitungan :

Kadar air :

(59)

37

2) Berat cawan + berat tanah kering = W2 (gr)

3) Berat air = W1 – W2 (gr) 4) Berat cawan = Wc (gr)

5) Berat tanah kering = W2 – Wc (gr) 6) Kadar air (w) = W1 – W2 (%)

W2 – Wc

Berat isi :

1) Berat mold = Wm (gr)

2) Berat mold + sampel = Wms (gr)

3) Berat tanah (W) = Wms – Wm (gr) 4) Volume mold = V (cm3)

5) Berat volume = W/V (gr/cm3)

6) Kadar air (w)

7) Berat volume kering (γd)

γd = (gr/cm3)

8). Berat volume zero air void ( γz )

γz = (gr/cm3)

i. Pengujian Kuat Tekan Bebas

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tekan bebas tanah

kohesif dalam keadaan asli (undisturbed) maupun keadaan buatan

(remoulded). Pengujian menggunakan alat uji kuat tekan bebas unconfined

compression test. w . Gs 1 w x Gs   100 x 1w

(60)

[image:60.595.212.431.86.299.2]

Gambar 3. 4. Alat Uji Kuat Tekan Bebas (unconfined compresson test)

Bahan-bahan:

Sampel tanah dalam kondisi kering optimum dan basah optimum.

a. Alat-alat yang digunakan:

1) Alat unconfined compresson test

2) Ring silinder untuk mengambil contoh tanah .

3) Stopwatch

4) Piston Plunger

5) Oven

6) Timbangan dengan ketelitian 0,1 gr dan 0,01 gr

7) Container.

8) Desikator

(61)

39

b. Rangkain kerja:

1) Mengeluarkan sampel tanah dari tabung contoh dan memasukkan

cetakan dengan menekan pada sampel tanah, sehingga cetakan terisi

penuh.

2) Jika menggunakan tabung penuh, ratakan kedua permukaan tanah

dengan pisau pemotong dan mengeluarkannya dengan extruder.

Bila menggunakan tabung belah, buka belahan tabung dengan

hati-hati, danambil sebagian tanah yang tidak terpakai untuk pemeriksaan

kadar air.

3) Menimbang sampel tanah yang akan digunakan untuk menentukan

berat volume.

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. 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%.

c. Perhitungan

1) Mengukur diameter sampel.

2) Mengukur tinggi sampel.

(62)

4) Menimbang berat sampel (W).

5) Menghitung volume sampel (V) = A . Tinggi sampel

6) Menghitung berat volume = W / V

7) Menghitung beban (P) = Pembacaan x Proving Ring

8) Menghitung tegangan = P / A

9) Menghitung sensifitas (St) = qu / qu’

j. Pengujian kuat geser langsung

Tujuan dari percobaan geser langsung adalah untuk menentukan sudut geser

(ф) dan nilai kohesi (C). Pengujian menggunakan Direct Shear Apparatus

Tipe 50-520 CV 2-1.

Gambar 3. 5. Alat Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Apparatus

Tipe 50-520 CV 2-1)

a. Bahan – bahan

1) Sampel tanah asli yang di ambil melalui tabung.

2) Air secukupnya.

(63)

41

1) frame alat geser langsung beserta proving ring.

2) shear box (sel geser langsung)

3) Extruder ( alat untuk mengeluarkan sampel)

4) Cincin (cetakan benda uji)

5) Pisau pemotong

6) Dial Penggeseran

7) Stopwatch

c. Rangkaian Kerja

1) Mengeluarkan sampel tanah dari tabung, memasukkan cetakan

benda uji dengan menekan sampel tanah.

2) Memotong dan meratakan kedua permukaan cetakan dengan pisau

pemotong.

3) Mengeluarkan benda uji dari cetakan dengan extruder, menimbang

benda uji dengan timbangan.

4) Memasukkan benda uji ke dalam cincin geser yang masih terkunci

dan menutup kedua cincin geser hingga menjadi satu bagian. Posisi

benda uji berada diantara dua batu pori.

5) Meletakkan cincin geser serta sampel tanah pada shear box dan

mengatur stang penekan dalam posisi vertical dan tepat menyentuh

bidang penekan.

6) Mengatur kecepatan geser pada layer yang telah dikonsolidasikan.

7) Membuka cincin geser dan memberikan beban pertama sebesar 2000

gram dan mengisi shear box dengan air sampai penuh sehingga

(64)

8) Menekan tombol start/run dan setiap 15 detik sambil membaca dial

proving ring sampai pembacaan terjadi penurunan.

9) menekan tombol stop bila pembacaan proving ring maksimum telah

tercapai.

10) Percobaan dihentikan bila pembacaan proving ring maksimum dan

mulai menurun dua atau tiga kali pembacaan.

11) Membersihkan cincin geser dan shear box dari kotoran sampel tanah.

12) mengulangi langkah kerja 3 sampai 10 untuk melakukan percobaan

kedua sebeart dua kali beban pertama (4000gram) dan sampel ketiga

seberat tiga kali beban pertama (6000gram).

d. Perhitungan

1) Perhitungan luas permukaan sampel :

A = ¼ . 3,14 . D2

2) Perhitungan tegangan normal :

T = P / A

3) Pembacaan dial maksimum :

T max = Dial max . kalibrasi alat Luas

4) Menentukan nilai kohesi (c) dan sudut geser (Ø) dari grafik.

Dimana :

D = Diameter sampel (cm)

P = Beban yang diberikan (gram)

(65)

43

D. Pengolahan dan Analisis Data

1. Pengolahan Data

Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian di laboratorium diolah menurut

klasifikasi data dengan menggunakan persamaan-persamaan dan

rumus