i
TUGAS AKHIR
HUBUNGAN NILAI N-SPT TERHADAP PARAMETER DAYA DUKUNG TANAH PADA PROYEK PENGERUKAN DANAU TEMPE
DI KABUPATEN SIDRAP
Disusun Oleh YULIUS APOLONARIS
45 14 041 043
PROGRAM STUDI SARJAN TEKNIK SIPIL JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BOSOWA MAKASSAR
2019
iv
SURAT PERNYATAAN
KEASLIAN DAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Yulius APolonaris
Nomor Stambuk : 4514041043 Program Studi : Teknik Sipil
Judul Tugas Akhir : "HUBUNGAN NILAI N-SPT TERHADAP PARAMETER DAYA DUKUNG TANAH PADA PROYEK PENGERUKAN DANAU TEMPE DI KABUPATEN SIDRAP”
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa :
1. Tugas akhir yang saya tulis ini merupakan hasil karya saya sendiri dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
2. Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya tidak keberatan apabila Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa menyimpan, mengalih mediakan / mengalih formatkan, mengelola dalam bentuk data base, mendistribusikan dan menampilkanya untuk kepentingan akademik.
3. Bersedia dan menjamin untuk menanggung secara pribadi tanpa melibatkan pihak Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa dari semua bentuk tuntutan hukum yang timbul atas pelanggaran hak cipta dalam tugas akhir ini.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya untuk dapat digunakan sebagaimana mestinya.
Makassar, Maret 2019 Yang Menyatakan
Yulius Apolonaris
v
KATA PENGANTAR
Dengan penuh kerendahan hati penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa oleh karena anugerah, kemurahan dan kasih setia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang merupakan salah satu persyaratan akademik guna menyelesaikan studi pada jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar.
Dalam tulisan ini penulis menyajikan pokok bahasan menyangkut masalah dibidang tanah sebagai tanah dasar, dengan judul :
“HUBUNGAN NILAI N-SPT TERHADAP PARAMETER DAYA DUKUNG TANAH PADA PROYEK PENGERUKAN DANAU TEMPE
DI KABUPATEN SIDRAP ”
Penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada semua pihak yang membantu kelancaran penulisan skripsiini, baik berupa dorongan moril maupun materil. Karena penulis yakin tanpa bantuan dan dukungan tersebut, sulit rasanya penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini.
1. Bapak Dr. Ridwan, S.T.,M.si. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar
2. Ibu Nurhadijah Yunianti, S.T., M.T. Selaku Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar
vi
3. Bapak Dr. Ir. M. Natsir Abduh, Msi. selaku Dosen Pembimbing I, yang senantiasa meluangkan waktunya untuk membimbing dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Fauzy Lebang, ST.,MT. Selaku Dosen Pembimbing II, yang senantiasa meluangkan waktunya untuk membimbing dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini dan telah membantu pada waktu pengambilan sampel tanah di Danau Tempe.
5. Bapak Hasrullah, S.T. Selaku Asisten Laboratorium yang selalu meluangkan waktunya untuk membimbing dan memberikan masukan sehubungan dengan penelitian ini.
6. Seluruh staf Dosen jurusan Sipil Universitas Bosowa Makassar.
7. Kedua orang tua yang telah memberi bantuan moral dan materil yang tak terhitung jumlahnya serta doa-doanya yang tiada henti untuk kesuksesan dan kebahagiaan penulis.
8. Rekan-rekan Mahasiswa jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar, Khususnya angkatan 2014 yang telah menjadi keluarga baru bagi penulis “senantiasa membagi kebahagian hingga penulisan skripsi ini.
9. Semua rekan-rekan seperjuangan di Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bosowa Makassar yang telah banyak membantu, memberikan semangat dan dukungan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, semoga Tuhan senantiasa menyertai mereka.
vii
10. Teman – teman Elia, Sabry, Bismar, Joko, Putu, Mingkat, Sisil, Cica, Ratna Ayu, yang telah membagi suka dan duka dengan penulis selama menempuh perkuliahan di Universitas Bosowa.
Menyadari akan keterbatasan penulis sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis meminta maaf apabila terdapat kesalahan pada penyusunan laporan Tugas Akhir ini.Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran guna perbaikan penulisan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis menghaturkan doa kepada Tuhan Yang Maha Kuasa semoga kita semua selalu dituntun dan dilindungi-Nya, kiranya damai, kasih dan berkat-Nya selalu mengalir dan kita rasakan dalam kehidupan kita sehari – hari, Amin.
Salam Sejahtera Bagi Kita Semua
Makassar, February 2019
YULIUS APOLONARIS
1) Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bosowa 2) Dosen Teknik SIpil Universitas Bosowa 3) Dosen Teknik Sipil Universitas Bosowa
viii
RELATIONSHIP OF N-SPT VALUES ON SOIL SUPPORT PARAMETERS IN TEMPE LAKE DRYING PROJECTS
IN SIDRAP DISTRICT
Yulius Apolonaris1) M. Natsir Abduh2), Fauzy Lebang3) ABSTRACT
Lake Tempe is administratively located in South Sulawesi Province which covers 3 (three) districts, namely Wajo, Soppeng and Sidrap. This lake will be built three new islands. These three islands are a plan in the form of land in the lake area. The island development plan requires data on soil parameters obtained from the results of field investigations and laboratories. N-SPT data obtained from the results of land investigation to obtain an overview of the carrying capacity of land for planning. The data obtained is not enough to do the testing, so the parameter relationship through the existing graphs is searched. Soil correlation is used to provide images of soil properties. The N value is very influential to determine the behavior of soil carrying capacity with parameters of shear strength and compressive strength of the soil. N-SPT data is widely used to determine the carrying capacity of the soil directly with a value of N > 60 indicating hard soil. One method used is the N-SPT relationship with the parameters of shear strength and compressive strength. This method is used to determine the N-SPT relationship with parameters of shear strength and compressive strength. The shear strength and compressive strength test data obtained from the results of laboratory testing between the values of ϕ, c, qu. The results of the N-SPT correlation with ϕ for island 1 = 0.7796, island 2 = 0.9733, island 3 = 0.9982 and N-SPT with c for island 1 = 0.9312, island 2 = 0.9908, island 3 = 0.9013. The results of the N-SPT correlation with qu for island 1 = 0.9995, island 2 = 0.9314, island 3 = 0.9998. This result shows that the N-SPT value increases followed by the values ϕ and c also increases. N-SPT with qu also increases from the results of linear regression analysis showing N-SPT data with shear strength and compressive strength directly proportional. The value of N is very important for the correlation of soil carrying capacity parameters. The carrying capacity of the soil can be obtained by the laboratory based on the results of CBR testing. CBR and N-SPT values both show ground support. The results of the N-SPT comparison with CBR show that the value of N will increase followed by the CBR value. N-SPT data is very useful in determining the carrying capacity of the soil. N-SPT data with shear strength and compressive strength have a strong relationship, which can be used as a reference in a plan.
Keywords: N-SPT,bearing capacity, shear strength, compressive strength, CBR.
4) Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bosowa 5) Dosen Teknik SIpil Universitas Bosowa 6) Dosen Teknik Sipil Universitas Bosowa
ix
HUBUNGAN NILAI N-SPT TERHADAP PARAMETER DAYA DUKUNG TANAH PADA PROYEK PENGERUKAN DANAU TEMPE
DI KABUPATEN SIDRAP
Yulius Apolonaris1) M. Natsir Abduh2) Fauzy Lebang3)
ABSTRAK
Danau Tempe secara administratif berada pada Provinsi Sulawesi Selatan yang meliputi 3 (tiga) kabupaten, yakni Kabupaten Wajo, Soppeng dan Sidrap. Danau ini akan dibangun tiga pulau baru. Ketiga pulau ini adalah sebuah rencana yang berupa daratan yang terdapat di area danau.
Rencana pembangunan pulau-pulau membutuhkan data-data tentang parameter tanah yang di peroleh dari hasil penyelidikan lapangan maupun dilaboratorium. Data N-SPT didapat dari hasil penyelidikan tanah untuk memperoleh gambaran tentang daya dukung tanah untuk perencanaan.
Data yang diperoleh tidak cukup untuk dilakukan pengujian, sehingga di cari hubungan parameter melalui grafik-grafik yang sudah ada. Korelasi tanah digunakan untuk memberikan gambar tentang sifat-sifat tanah. Nilai N sangat berpengaruh untuk mengetahui perilaku daya dukung tanah dengan parameter kuat geser dan kuat tekan tanah. Data N-SPT banyak digunakan untuk menentukan daya dukung tanah secara langsung dengan nilai N > 60 menunjukan tanah keras. Salah satu cara digunakan yaitu hubungan N-SPT dengan parameter kuat geser dan kuat tekan.
Cara ini digunakan untuk mengetahui hubungan N-SPT dengan parameter kuat geser dan kuat tekan. Data pengujian kuat geser dan kuat tekan didapat dari hasil pengujian laboratorium diantara nilai ϕ, c, qu. Hasil korelasi N-SPT dengan ϕ untuk pulau 1 = 0,7796, pulau 2 = 0,9733, pulau 3 = 0,9982 dan N-SPT dengan c untuk pulau 1 = 0,9312, pulau 2 = 0,9908, pulau 3 = 0,9013. Hasil korelasi N-SPT dengan qu untuk pulau 1 = 0,9995, pulau 2 = 0,9314, pulau 3 = 0,9998. Hasil ini menunjukan nilai N- SPT meningkat diikuti oleh nilai ϕ dan c juga meningkat. N-SPT dengan qu juga meningkat dari hasil analisis regresi linear menunjukan data N- SPT dengan kuat geser dan kuat tekan berbanding lurus. Nilai N sangat berperan penting untuk korelasi parameter daya dukung tanah. Daya dukung tanah bisa diperoleh laboratorium berdasarkan hasil pengujian CBR. Nilai CBR dan N-SPT sama-sama menunjukan daya dukunng tanah. Hasil perbandingan N-SPT dengan CBR menunjukan nilai N akan meningkan diikuti oleh nilai CBR. Data N-SPT sangat berguna menentukan daya dukung tanah. Data N-SPT dengan kuat geser dan kuat tekan mempunyai hubungan yang kuat, yang bisa digunakan sebagai suatu refrensi dalam suatu perencanaan.
Kata Kunci : N-SPT, daya dukung tanah, kuat geser, kuat tekan, CBR.
x DAFTAR ISI
Halaman Judul... i
Lembar Pengajuan ... ii
Lembar Pengesahan ... iii
Pernyataan Keaslian Disertai ... iv
Kata Pengantar ... v
Abstrak ... viii
Daftar Isi ... x
Daftar Notasi ... xiv
Daftar Gambar ... xvi
Daftar Tabel ... ixx
Daftar Lampiran ... xxi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Masalah ... I-5 1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... I-5 1.3. Pokok Bahasan dan Batasan Masalah... I-6 1.4. Sistematika Penulisan ... I-7
xi BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum ... II-1 2.2 Standar Penetrasi Test (SPT) ... II-1 2.3 Korelasi Nilai N-SPT dengan Parameter Lainnya ... II-4 2.4 Tanah... II-11 2.4.1 Pengertian Tanah ... II-11 2.4.2 Tanah Lempung ... II-12 2.4.3 Susunan Tanah Lempung ... II-14 2.4.4 Pengaruh Air Pada Tanah Lempung ... II-15 2.4.5 Sifat-sifat Tanah Lemoung ... II-16 2.4.6 Karakteristik Tanah Lempung ... II-17 2.5. Sistem Klasifikasi Tanah ... II-18 2.5.1. Sistem AASHTO ... II-18 2.5.2. Sistem Unified Soil Clasification System (USCS) ... II-21 2.6. Penelitian Sifat Fisis Tanah ... II-26 2.6.1. Kadar Air ... II-26 2.6.2. Pengujian Berat Jenis ... II-26 2.6.3. Batas-Batas Konsistensi ... II-27 2.6.4. Pemeriksaan Analisa Saringan ... II-30 2.6.5. Pemeriksaan Hidrometer... II-31 2.7. Uji sifat Fisik Mekanik Tanah ... II-34 2.7.1. Pemadatan Tanah (Standart Proctor Test) ... II-34 2.8. Daya Dukung Tanah ... II-36 2.8.1. Kuat Geser Tanah ... II-37 2.8.2. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) ... II-40
xii
2.8.3. Uji Kuat Tekan Bebas (Uncofined Compression Test) ... II-41 2.9. Pengujian CBR ... II-43 2.10. Penelitian Terdahulu ... II-46
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian ... III-1 3.2 Lokasi Danau Tempe ... III-1 3.3 Pekerjaan Persiapan ... III-2 3.4 Lokasi Penelitian ... III-2 3.5 Pengujian Sampel ... III-3 3.6 Variabel Penelitian ... III- 3 3.7 Notasi Sampel ... III-4 3.8 Metode Analisis ... III-5 3.9 Diagram Alur Penelitian ... III-7
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Tanah ... II-1 4.2. Rekapitulasi Hasil Pemeriksaan Sifat Tanah Asli ... II-2 4.3. Hasil Pemriksaan Karakteristik Fisik Tanah ... II-2 4.3.1. Kadar Air ... II-2 4.3.2. Berat Jenis ... II-3 4.3.3. Pengujian Batas-Batas Atterberg ... II-3 4.3.4. Analisa Gradasi Butiran ... II-7 4.3.5. Pengujian Kompaksi (Pemadatan) ... II-8 4.4. Klasifikasi Tanah ... II-10
xiii
4.4.1. AASHTO ... II-10 4.4.2. USCS (Unified Soil Classification System) ... II-12 4.5. Sifat Mekanik Tanah ... II-14 4.5.1. Pengujian Kuat Geser Dan Kuat Tekan ... II-14 4.6. Korelasi Nilai N-SPT dengan Parameter Daya Dukung Tanah ... II-14 4.6.1. Data Pulau 1 ... II-14 4.6.2. Data Pulau 2 ... II-17 4.6.3. Data Pulau 3 ... II-20 4.5.2. Pengujian CBR Laboratorium ... II-22
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... II-1 5.2. Saran ... II-2
Daftar Pustaka ... xxii
xiv
DAFTAR NOTASI
ASTM American Society for Testing and Material
AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials
A Luas penampang
C Cohesi
Ø Sudut Geser
Clay Lempung
Gs Berat Jenis
IP Indeks Plastis
LL Batas Cair
MMD Kadar air maksimum
OMC Kadar air optimum
PL Batas Plastis
qu Kuat Tekan Bebas
Slit Lanau
Subgrade Tanah Dasar
Va Volume udara
Vs Volume butiran padat
Vw Volume air
W Kadar air
Wopt Kadar Air Optomum
xv
Ws Berat butiran padat
Ww Berat air
b Berat volume basah
d Berat volume kering
s Berat isi butir
w berat isi air
T Temperatur
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Alat standar penetrasi test ... II-4 Gambar 2.2 Korelasi nilai N-SPT vs Su (Terzagi & Peck, 1976;
Sowers, 1976 ... II-5 Gambar 2.3 Hubungan antara kohesi (c) dan nilai N-SPT untuk tanah
kohesif (Rekayasa Pondasi, Mahsyur Irsyam) ... II-6 Gambar 2.4 Hubungan sudut geser dalam dengan N-SPT ... II-11 Gambar 2.5 Nilai-nilai batas-batas atterberg untuk subkelompok tanah
(Hary Christady, 1992) ... II-21 Gambar 2.6 Kurva hubungan kadar air dan berat volume kering ... II-21 Gambar 2.7 Hubungan antara kohesi dan sudut geser dalam dari rumus
coloumb-mohr ... II-39 Gambar 2.8 Susunan contoh dan kotak geser ... II-41 Gambar 2.9 Sistem pengujian kuat tekan bebas (Braja M. Das, 1998)
... II-41 Gambar 2.10 Alat pemeriksa nilai CBR laboratorium ... II-46 Gambar 3.1 Lokasi penyelidikan tanah ... III-1 Gambar 3.2 Titik lokasi layout penyelidikan tanah ... III-2 Gambar 4.1a Grafik hasil uji hubungan antara pukulan dengan kadar air
(Pulau 1) ... III-4 Gambar 4.1b Grafik hasil uji hubungan antara pukulan dengan kadar air
(Pulau 2) ... III-4
xvii
Gambar 4.1c Grafik hasil uji hubungan antara pukulan dengan kadar air (Pulau 3) ... III-4 Gambar 4.2a Grafik hasil uji kompaksi hubungan kadar air dan berat
volume tanah kering (Pulau 1) ... III-9 Gambar 4.2b Grafik hasil uji kompaksi hubungan kadar air dan berat
volume tanah kering (Pulau 2) ... III-9 Gambar 4.2c Grafik hasil uji kompaksi hubungan kadar air dan berat
volume tanah kering (Pulau 3) ... III-10 Gambar 4.3 Grafik hasil uji plastisitas sistem klasifikasi aashto (Pulau
1,2 dan 3) ... III-12 Gambar 4.4 Grafik hasil uji plastisitas sistem klasifikasi unifed (Pulau 1,2 dan 3) ... III-12 Gambar 4.5 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan sudut geser pulau 1
... III-15 Gambar 4.6 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan kohesi pulau 1 . III-15 Gambar 4.7 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan qu pulau 1 ... III-17 Gambar 4.8 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan sudut geser pulau 2
... III-18 Gambar 4.9 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan kohesi pulau 2 .. III-18 Gambar 4.10 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan qu pulau 2 ... III-19 Gambar 4.11 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan sudut geser pulau 3
... III-20 Gambar 4.12 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan kohesi pulau 3 .. III-21
xviii
Gambar 4.13 Grafik hubungan nilai N-SPT dengan kohesi pulau 3 .. III-22 Gambar 4.14 Grafik hubungan hubungan kompaksi dan CBR (pulau 1)
... III-22 Gambar 4.15 Grafik hubungan hubungan kompaksi dan CBR (pulau 2)
... III-23 Gambar 4.16 Grafik hubungan hubungan kompaksi dan CBR (pulau 3)
... III-23 Gambar 4.17 Grafik hubungan CBR terhadap kuat tekan ... III-24 Gambar 4.18 Grafik hubungan CBR terhadap sudut geser ... III-25
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Korelasi antara qu N-SPT (Tezagi & Peck 1976) ... II-1 Tabel 2.2 Hubungan konsistensi, identifikasi dan kuat geser tekan
bebas (qu) ... II-6 Tabel 2.3 Hubungan antara relative density dengan nilai N ... II-7 Tabel 2.4 Hubungan antara harga N, kepekaan relative dan qu pada
tanah kohesif oleh terzagi & peck ... II-7 Tabel 2.5 Nilai-nilai empiris untuk ᶲ, Dr, dan berat satuan tanah berbutir
berdasarkan SPT pada kedalaman 6 m dan terkosolidasi normal ... II-8 Tabel 2.6 Korelasi uji penetrasi test (SPT) ... II-9 Tabel 2.7 Berat speksifikasi mineral-mineral tanah lempung ... II-15 Tabel 2.8 Sifat tanah lempung ... II-17 Tabel 2.9 Tabel klasifikasi tanah menurut AASTHO ... II-20 Tabel 2.10 Klasifikasi tanah sistem USCS ... II-25 Tabel 2.11 Specific gravity tanah ... II-27 Tabel 2.12 Hubungan antara indeks plastisitas dengan tingkat plastisitas dan jenis tanah ... II-29 Tabel 2.13 Skema jenis tanah dan batas-batas ukuran butirannya .. II-33 Tabel 2.14 Faktor koreksi a, untuk hidrometer 152 H terhadap berat
jenis butir tanah (ASTM D 1140-00) ... II-33
xx
Tabel 2.15 Harga kedalaman efektif L hidrometer 152 H, ditentukan oleh macam hidrometer, ukuran silinder pengendapan (ASTM D 1140-00) ... II-33 Tabel 3.1 Jumlah sampel dalam setiap pengujian ... II-4 Tabel 4.1a N-SPT pulau 1 ... II-1 Tabel 4.1b N-SPT pulau 2 ... II-1 Tabel 4.1c N-SPT pulau 3 ... II-1 Tabel 4.2 Rakapitulasi hasil pemeriksaan karakteristik tanah ... II-2 Tabel 4.3 Presentase analisa butiran tanah ... II-8 Tabel 4.4 Hasil pengujian batas-batas atterberg ... II-8 Tabel 4.5 Hasil pengujian laboratorium ... II-14 Tabel 4.6 Hasil nilai sudut geser, kohesi dan N-SPT pulau 1 ... II-14 Tabel 4.7 Hasil nilai qu dan N-SPT pulau 1 ... II-16 Tabel 4.8 Hasil nilai sudut geser, kohesi dan N-SPT pulau 2 ... II-17 Tabel 4.9 Hasil nilai qu dan N-SPT pulau 2 ... II-19 Tabel 4.10 Hasil nilai sudut geser, kohesi dan N-SPT pulau 3 ... II-20 Tabel 4.11 Hasil nilai qu dan N-SPT pulau 3 ... II-21 Tabel 4.12 Hasil pengujian CBR laboratorium ... II-24
xxi
DAFTAR GAMBAR
Lampiran I Hasil Pengujian Sifat-Sifat Fisis Tanah Lampiran II Hasil Pengujian Sifat Mekanis Tanah LL II-1 Hasil Pengujian Kuat Geser Tanah LL II-2 Hasil Pengujian Kuat Tekan
LL II-3 Hasil Pengujian CBR
I-1 BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Danau Tempe secara administratif berada pada Provinsi Sulawesi Selatan yang meliputi 3 (tiga) kabupaten, yakni Kabupaten Wajo, Soppeng dan Sidrap. Menurut Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat (PUPR) danau ini merupakan salah satu dari 15 danau kritis di Indonesia yang dilakukan revitalisasi. Kondisi Danau Tempe mengalami pendangkalan akibat masifnya pertumbuhan eceng gondok, sedimentasi dan okupasi lahan. Tumbuhnya eceng gondok merupakan tipikal dari danau pada daerah tropis dengan kandungan nutrient terutama nitrogen, fosfat dan potasium yang tinggi di dalam sedimennya. Jumlah dan pertumbuhan eceng gondok yang cepat, maka fungsi utama danau terganggu dan menjadi dangkal. Revitalisasi danau untuk mengembalikan fungsi alami danau sebagai tampungan air, penataan kawasan daerah aliran sungai, pengerukan sedimen dan pembersihan eceng gondok.
(pu.go.id).
Dalam bidang geoteknik, tanah mempunyai peran yang sangat penting dalam sebuah pondasi bangunan. Dalam hal ini, tanah berfungsi sebagai penahan beban akibat konstruksi di atas tanah yang harus bisa memikul seluruh beban bangunan dan beban lainnya yang turut diperhitungkan, kemudian dapat meneruskannya ke dalam tanah sampai ke lapisan atau kedalaman tertentu. Pembaungunan pulau 1, 2 dan 3
I-2
adalah sebuah rencana dengan bentuk berupa daratan yang terdapat dalam area danau. Pulau-pulau ini tentunya membutuhkan data-data tentang parameter tanah yang diperoleh dari hasil penyelidikan tanah baik dilapangan maupun dilaboratorium, guna mengetahui daya dukung tanah pada pulau 1, 2 dan 3. Data Standar Penetrasi Test (N-SPT) hasil penyelidikan tanah yang lengkap berguna memperoleh gambaran yang memadai tentang sistematis penyelidkan tanah.
Penyelidikan tanah untuk mendapatkan informasi berupa gambaran tanah yang diperlukan, baik untuk perencanaan maupun untuk pelaksanaan. Namun data tanah yang diperoleh dari penyelidikan lapangan tidak cukup dan tidak mungkin dilakukan pengujian, sehingga interpetrasi dan korelasi parameter melalui grafik-grafik yang ada. Grafik maupun tabel korelasi parameter masih sangat diperlukan. Korelasi tanah digunakan untuk memberikan gambaran umum mengenai sifat-sifat tanah.
Pemakaian korelasi paremeter-paremeter tanah hasil uji laboratorium pada saat ini telah banyak dikembangkan dan dipublikasikan oleh para ahli tanah. Namun pembuatan grafik-grafik korelasi tanah banyak dipakai dari luar negeri. Grafik korelasi yang sudah ada lainnya yaitu grafik korelasi antara N-SPT dengan Su oleh Terzagi & Peck 1967 dan Sowe 1979, grafik korelasi antara N-SPT dengan ϕd oleh Ohsaki dkk 1959, garfik korelasi antara N-SPT dengan ϕd oleh Hatanaka & Uchida 1996, dan grafik korelasi antara kohesi dan nilai N-SPT untuk tanah kohesif oleh Terzagi 1943.
I-3
Daya dukung lapisan tanah diketahui dari pengujian Standar Penetrasi Test (N-SPT). Pengujian N-SPT mendapatkan nilai N-value sebagai kerapatan relatif dari suatu lapisan tanah yang diuji dan mendapatkan gambaran lapisan tanah berdasarkan jenis dan warna melalui pengamatan visual. Berdasarkan data N-SPT yang diambil dan telah banyak korelasi empiris dengan parameter tanah telah banyak dilakukan.
Pembungan pulau-pulau baru khususnya di danau Tempe Kabupaten Sidrap terdapat tida pulau. Pulau 2 nantinya akan dibangun pusat perekonomian yang nantinya akan memancarkan pesona alam yang indah dan eksotis, sedangkan pulau 1 (satu) dan 3 (tiga) akan dibangun pusat pariwisata yang akan mendatangkan banyak manfaat dan akan mensejahterakan masyarakat terutama masyarakat nelayan yang berada di sekitar Danau Tempe dan menjadi simbol danau tempe. Ketigan pulau ini akan dibangunan jalan baru yang menghubungan antara daratan dengan pulau 1, 2 dan 3.
Pulau baru Danau Tempe khususnya dikabupaten Sidrap, ini merupakan salah satu daya tarik bagi Danau Tempe sendiri untuk menarik wisatawan untuk berkujung ke tempat ini dengan alasan. Karena Danau Tempe berjarak sekitar 23 kilometer (km) dari pusat kota Pankajene, ibukota Kabupaten Sidrap.
I-4
Melihat permasalahan tersebut, maka dibutuhkan sebuah data awal, yaitu data yang nantinya berupa korelasi nilai N dengan kuat geser tanah dan kuat tekan, sehingga dapat memberikan informasi awal mengenai kondisi dan daya dukung tanah khususnya pada lokasi pulau 1, pulau 2 dan 3. Hal inilah yang menjadi dasar peneliti dalam mengambil dan mengimplementasikan judul ini dalam analisis penelitian.
Dari uraian di atas menjadi latar belakang untuk mengadakan penelitian di laboratorium dan menuliskannya dalam bentuk tugas akhir yang berjudul:
“HUBUNGAN NILAI N-SPT TERHADAP PARAMETER DAYA DUKUNG TANAH PADA PROYEK PENGERUKAN DANAU TEMPE
DI KABUPATEN SIDRAP”
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka perumusan masalah yang akan dibahas sebagai berikut :
1. Bagaimanakah perilaku nilai N-SPT terhadap daya dukung tanah berdasarkan parameter kuat geser tanah, kuat tekan bebas?
2. Bagaimanakah hubungan antara nilai N-SPT terhadap kuat geser, dan kuat tekan bebas?
I-5 1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan 1.3.1 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui perilaku nilai N-SPT terhadap daya dukung tanah berdasarkan parameter kuat geser dan kuat tekan bebas.
2. Mengetahui hubungan antara nilai N-SPT terhadap kuat geser, dan kuat tekan bebas.
1.3.2 Manfaat Penulisan
Manfaat yang diambil dari penelitian ini adalah :
a. Mengembangkan penelitian yang sudah pernah dilakukan sebelumnya serta memahami variabel-variabel yang berhubungan.
b. Dapat memberikan suatu wawasan tentang hubungan nilai N- SPT terhadap daya dukung tanah berdsarkan parameter kuat geser tanah dan kuat tekan bebas.
c. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan kepada ilmu pengetahuan tentang sifat-sifat fisik tanah lempung.
1.4 Pokok Bahasan dan Batasan Masalah 1.4.1 Pokok Bahasan
a. Melakukan pengujian sifat-sifat mekanik (kuat geser, kuat tekan bebas dan CBR laboratorium).
I-6
b. Mengetahui hubungan nilai N-SPT terhadap kuat geser dan kuat tekan bebas.
1.4.2 Batasan Masalah
a. Data yang digunakan pada penelitian ini hanya data sekunder berupa data tanah.
b. Data N-SPT diambil dari lokasi penyelidikan tanah Danau Tempe Kabupaten Sidrap yaitu pulau 1, 2 dan 3.
c. Sampel tanah yang diambil berasal dari hasil pengerukan Danau Tempe Kabupaten Sidrap yaitu pulau 1, 2 dan 3 dengan kedalaman sampai 6 meter.
d. Pengujian CBR dilakukan untuk satu sampel kedalam 6 meter pada pulau 1, 2 dan 3.
e. Penelitian ini hanya terbatas pada sifat fisik dan mekanis tanah lempung.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari lima bab yang berurutan sebagai berikut :
➢ BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, pokok bahasan dan batasan masalah dan sistematika penulisan.
I-7
➢ BAB II : KAJIAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang teori-teori pendukung mengenai penelitian yang dilakukan.
➢ BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang bagan alir penelitian, bahan, lokasi, dan waktu penelitian, metode pengambilan sampel, persiapan dan pembuatan benda uji.
➢ BAB IV : ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas tentang bagan alur penelitian, bahan, lokasi dan waktu penelitian, metode pengambila sampel, persiapan bahan campuran dan pembuatan benda uji.
➢ BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang memberikan kesimpulan dan saran-saran yang diharapkan sesuai dengan tujuan dan manfaat penulisan.
II-1 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum
Pulau 1, 2, dan 3 merupakan pulau yang dibangunan dari hasil pengerukan sedimen dasar danau. Tanah mempunyai peran yang sangat vital dalam sebuah konstruksi bangunan. Fungsi tanah sebagai pendukung pondasi bangunan memerlukan kondisi tanah yang stabil, sehingga apabila ada sifat tanah yang kurang mampu mendukung bangunan harus diperbaiki terlebih dahulu agar mencapai daya dukung tanah yang diperlukan. Bangunan yang berdiri nantinya diharapkan akan kokoh, tidak rusak karena penurunan yang tidak merata ataupun bahkan longsoran. Hal yang sangat diperhitungkan dalam pembangunan sebuah bangunan konstruksi adalah daya dukung tanah. Salah pengujian langsung yang di lakukan lapangan di Danau Tempe ialah Standart Penetration Test (SPT), mengingat alat ini banyak digunakan dan tersebar di Indonesia.
2.2 Standar Penetrasi Test (SPT)
Uji penetrasi standar pertama kali diperkenalkan oleh Joseph E.
Bowles secara luas pada tahun 1927. Uji penetrasi test (standar penetration test) merupakan alat paling popular dan ekonomis untuk mendapkan informasi dari lapisan tanah bawah tanah permukaan tanah.
Alat ini meruapakan pengujian paling banyak digunakan Indonesia untuk mendapkan daya dukung tanah secara langsung dilokasi.
II-2
Standard Penetration Test (SPT) dilakukan dengan memasukkan alat split spoon atau split barrel sampler pada lubang bor, dan dengan memakai sebuah beban penumbuk (drive weight) seberat 63,5 kg, dilakukan penetrasi sedalam 45 cm, 15 cm pertama tidak diperhitungkan.
Jumlah pukulan ditentukan untuk memasukkan 30 cm. Jumlah pukulan ini disebut nilai N dengan satuan blow/feet. Diperoleh nilai N yang menunjukkan kepadatan relatif dari tanah berbutir kasar dan konsistensi dari tanah berbutir halus. Bila tiga kali bacaan test SPT secara berurutan memperoleh nilai N ≥ 60 maka dikatakan tanah keras.
Menurut Joseph E. Bowles percobaan Standar Penetrasi Test (SPT) ini adalah untuk menentukan kepadatan relative lapisan tanah dari pengambilan contoh tanah dengan tabung sehingga diketahui jenis tanah dan ketebalan tiap-tiap lapisan kedalaman tanah dan untuk memperoleh data yang kualitatif pada perlawanan penetrasi tanah secara menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasa sulit diambil sampelnya. Percobaan Standar Penetrasi Test (SPT) menurut SNI 2008 ini dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Mempersiapkan alat pengujian SPT (mesin bor, batang bor, spilt spoon sampler, hammer, dan alat penunjang lainnya) dalam kondisi yang prima.
2. Siapkan/dirikan tower penyanggah (tripod) di atas mesin bor dengan baik tempat bergantungnya hammer (penumbuk) SPT.
II-3
3. Melakukan pengujian dengan membuat lobang bor dan membuat lobang sampai kedalaman testing yang sudah direncanakan.
4. Melakukan pengujian pengambilan sampel dengan alat spilt spoon sampler dengan bantuan penumbuk (hammer) yaitu melakukan tumbukan dengan pukulan palu seberat 63,5 kg dan ketinggian jatuh 76 cm dengan penetrasi pukulan setiap 15 cm dan dicatat jumlah pukulan dalam N
Contoh:
N1= 10 pukulan/15 cm N2 = 5 pukulan/15 cm N3 = 7 pukulan/15 cm
Maka total jumlah pukulan yang dipakai adalah jumlah N2 + N3=
nilai N (5+7 =12). N1 tidak dipakai karena dianggap sisa kotoran pengeboran yang tersisa yang tertinggal di dasar lobang bor, sehingga perlu dibersihkan untuk memperkecil efisiensi gangguan sehingga data lebihakurat.
Hasil contoh tanah dikeluarkan dari alat spilt spoon sampler dan dideskripsikan jenis dan gambaran tanah yang meliputi komposisi, struktur, warna, dan konsistensi tanah dan diamankan ke dalam tempat sampel yaitu core box. Pada saat pengujian apabila dalam interval 4x penumbukan nilai SPT = 50 dalam pengambilan SPT= 2 m maka hentikan pengujian dan catat hasil.
II-4
Keuntungan pengujian SPT menurut Laurence D. Wesley adalah sebagai berikut :
o Dipakai dimana-mana
o Dapat dilakukan pada segala macam tanah, termasuk tanah yang sangat keras atau padat.
o Ada banyak korelasi dengan sifat tanah lain, khususnya kepadatan relative, kemungkinan terjadi liquefaction dan kekuatan geser tak terdrainase.
Kerugian pengujian SPT menurut Laurence D. Wesley adalah sebagai berikut :
o Perlu ada lubang bor sehingga harus ada mesin bor, yang berarti tanah pada dasar lubang bor sudah tidak asli akibat cara melaksanakan pengeboran.
o Pengujian ini adalah cara dinamis dan peralatan untuk melakukannya agak kasar.
o Pengujian empiris, sehingga diperlukan korelasi dengan parameter- parameter lain.
o Belum ada standar yang lengkap tentang cara melakukan pengujian SPT, khususnya cara menjatuhkan beban penumbuk boleh dengan cara “jatuh bebas” atau dengan kabel tetap disambung pada tabung.
II-5 1
2 Gambar 2.1. Alat standar penetrasi test
2.3 Korelasi Nilai N-SPT Dengan Parameter Daya Dukung Tanah Nilai NSPT telah digunakan dalam korelasi dengan berat isi, kepadatan relative tanah pasir, sudut geser dalam tanah dan kuat geser tidak terdrainase berdasarkan hubungan empirik. Harga N yang diperoleh dari SPT tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah.
a. Kuat geser tanah dan kuat tekan pada tanah lempung
Kekuatan geser pada tanah lempung diistilahkan dengan kohesi (c) atau kekuatan tekan tak tersekap (unconfined compressive strength), yaitu qu. Khusus untuk undrained shear strength (Su), diperoleh dari pengujian triaksial UU (unconsolidated undrained triaxial test) maupun unconfined compressive strength (UCS). Adapun harga Su dari UCS yang menhasilkan harga qu, dihitung melalui persamaan 1. (Hara,dkk,1974)
Su = 0,5 qu
II-6
Banyak usaha telah dilakukan untuk mengkorelasikan nilai N-SPT dengan kuat geser undrained, Su (undrained shear strength), atau kuat tekan bebas qu (unconfined compressive strength). Penelitian awal mengenai hubungan antara qu vs N-SPT dilaksanakan oleh Terzagi &
Peck (1967), sedangkan korelasi nilai N vs undrained shear strength.
Tabel 2. 1. Korelasi antara qu N-SPT (Terzagi & Peck 1967) 3 Consistency 4 SPT-N 5 qu (kPA)
6 Very soft 7 Soft 8 Medium 9 Stiff 10 Very stiff 11 Hard
12 < 2 13 2 – 4 14 4 – 8 15 8 – 15 16 15 – 30 17 > 30
18 < 25 19 25 – 100 20 50 – 100 21 100 – 200 22 200 – 400 23 > 400
24
25 Gambar 2.2. Korelasi nilai N SPT vs Su (Terzaghi & Peck, 1967;
Sowers, 1979)
II-7 2.3.1 Sudut Geser Tanah
Sudut geser dalam bersama dengan kohesi merupakan faktor dari kuat geser tanah yang menentukan ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada tanah. Deformasi dapat terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Nilai dari sudut geser dalam didapat dari engineering properties tanah, yaitu dengan Triaxial Test dan Direct Shear Test.
2.3.2 Kohesi
Sunggono (1984) kohesi merupakan gaya tarik menarik antar partikel tanah. Bersama dengan sudut geser dalam, kohesi merupakan parameter kuat geser tanah yang menentukan ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada tanah dalam hal ini berupa gerakan lateral tanah. Deformasi ini terjadi akibat kombinasi keadaan kritis pada tegangan normal dan tegangan geser yang tidak sesuai dengan faktor aman dari yang direncanakan. Nilai ini didapat dari pengujian Triaxial Test dan Direct Shear Test. Nilai kohesi (c) diperoleh dari pengujian laboratorium yaitu pengujian kuat geser langsung (direct shear strength test) dan pengujian triaxial (triaxial test). Parameter kohesi (c) dapat ditentukan dari nilai N-SPT.
II-8
Gambar 2.3. Hubungan antara kohesi (c) dan nilai N-SPT untuk tanah kohesif (Rekayasa Pondasi, Mahsyur Irsyam)
Tabel 2.2. Hubungan konsistensi, identifikasi, dan kuat geser tekan bebas (qu)
Konsistensi Tanah Lempung
Identifikasi di lapangan qu (kg/cm²)
Sangat lunak
Lunak
Sedang
Kaku Sangat Kaku
Keras
Dengan mudah ditembus beberapa inchi dengan kepala tangan
Dengan mudah ditembus bebrapa inchi dengan ibu jari
Dapat ditembus beberapa inchi pada kekuatan sedang dengan ibu jari
Melekuk bila ditekan dengan ibu jari Melekuk bila ditekan dengan ibu jari, tetapi dengan kekuatan besar
Dengan kesulitan, melekuk bila ditekan dengan ibu jari.
< 0,25
0,25 – 0,50
0,50 – 1,00
1,00 – 2,00
2,00 – 4,00
> 4,00
Sumber : Sosrodarsono dan Nakazawa, 1983
II-9
Tabel 2.3. Hubungan antara relative density dengan nilai N
No. Relative Density Nilai N
1.
2.
3.
4.
5.
Very soft/lunak sekali Soft/lunak
Medium/kenyal Stiff/sangat kenyal Hard/keras
2 2 – 4 4 – 8 15 – 30
30 Sumber : Sosrodarsono dan Nakazawa, 1983
Tabel 2.5. Nilai-nilai empiris untuk ᶲ, Dr, dan berat satuan tanah berbutir berdasarkan SPT pada kedalaman 6 m dan terkosolidasi normal.
(Joseph E. Bowles, Analisis & Desain Pondasi Edisi.Jilid 1, hal,136)
II-10
Tabel 2.4. Hubungan antara harga N, kepekaan relative dan qu pada tanah kohesif oleh Terzagi dan Peck
No. Harga N Kerapatan relatif Nilai N 1.
2.
3.
4.
5.
< 2 2 – 4 4 – 8 8 – 15 15 – 30
> 30
Sangat Halus Sedang
Keras Lebih keras Sangat keras
0,25 0,25 – 0,51 0,51 – 1,02 1,02 – 2,04 2,04 – 4,08
> 4,08 Sumber : Tomlinson, 1977
Kaitan antara N dan Dr secara tak langsung pernah disarankan oleh Mayerhof pada tahun 1957 sebagai
𝑁
𝐷𝑟² 𝐴 + 𝐵𝑝′𝑜
Menurut Marcusson dan Bieganousky tahun1977 kerapatan Dr sering dihubungkan dengan N tetapi sering pula merupakan korelasi yang kurang tetap, disebapkan oleh nilai N tergantung lokasi proyek.
Dr = 0,086 + 0,0083 (2311 + 222𝑁 − 711(𝑂𝐶𝑅) − 𝐶1𝜎𝑣)1/2
Sejumlah korelasi antara N dan sifat-sifat tanah telah banyak digunakan. SPT telah banyak dipakai dalam kaitan dengan berat satuan, kerapatan Dr, sudut gesekan dalam ᶲ dan kekuatan tanah tak terdrainase qu.
II-11
Tabel 2.6. Korelasi uji penetrasi test (SPT)
Adapun korelasi-korelasi parameter tanah lapangan dan laboratorium ini akan diuraikan sebagai berikut :
1. Hubungan antara N-SPT dengan kekuatan geser undrained (CU) a. Menurut Stroud tahun 1974 adalah:
Cu = K.N
Dimana :
Cu = kekuatan geser undrained
K = konstanta = 3,5 – 6,5 kN/m² dan nilai rata-rata konstanta = 4,4 kN/m²)
N = Nilai SPTyang diperoleh dari lapangan b. Menurut Haraet. Al tahun 1971 adalah:
Cu (kN/m²)=29 N-0,79
Tanah Tidak Kohesif
N 0 - 10 11 - 30 31 - 50 > 50
12 - 16 14 - 18 16 - 20 18 - 23 25 - 32 28 - 36 30 - 40 > 35
Keadaan Lepas Sedang Padat
Tanah Kohesif
N < 4 4 - 6 6 - 15 16 - 25 > 25
14 - 18 16 - 18 16 - 18 16 - 18 > 20
< 25 20 - 25 30 - 60 40 - 200 > 100
Kosistensi Sangat Lunak Sedang Kenyal Keras
lunak (stiff)
+ Nilai-nilai yang sangat tergantung kepada kadar air
Sangat Padat
Sumber Joseph E. Bowles & Johan K. Hainim
Berat isi , 𝑁/ ³ S
Berat isi , 𝑁/ ³ , +
II-12 Dimana :
Cu = kekuatan geser tanah undrained N = nilai SPT yang diperoleh dari lapangan
2. Hubungan antara sudut geser dalam dengan nilai SPT setelah dikoreksi menurut Peck, Hanson dan Thornburn tahun 1974 adalah:
Ψ(0) = 27,1 + (0,3.NCOR) – (0,00054.N2) NCOR = CN.NF
Dimana :
NCOR = Harga N yang dikoreksi CN = Faktor koreksi
NF = Harga N yang diperoleh dari lapangan
3. Meyerhoff (1976) memberikan hubungan sudut geser dalam dengan nilai N-SPT lapangan. Hubungan sudut geser dalam (ᶲ) dengan nilai N-SPT ini dapat digunakan untuk tanah-tanah kedalaman kira-kira 12 meter sampai dengan 15 meter dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.4. Hubungan sudut geser dalam dengan N-SPT
II-13 2.4 Tanah
2.4.1 Pengertian 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).
Pengertian tanah menurut Bowles (1984), tanah merupakan campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis unsur-unsur sebagai berikut:
1. Berangkal (Boulder) adalah potongan batuan batu besar, biasanya lebih besar dari 200mm-300mm dan untuk kisaran ukuran-ukuran 150mm-250mm, batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles).
2. Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074mm–
5mm, yang berkisar dari kasar (3mm–5mm) sampai halus (< 1 mm).
3. Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002mm–
0,074mm.
4. Lempung (clay) adalah partikel yang berukuran lebih dari 0,002mm, partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi dari tanah yang kohesif.
5. Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam, berukuran lebih dari 0,01mm.
II-14 2.4.2 Tanah Lempung
Lempung (Clay) merupakan partikel tanah yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm (Bowles, 1993). Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering, dan tak mudah terkelupas hanya dengan jari tangan.
Permeabilitas lempung sangat rendah, bersifat plastis pada kadar air sedang. Sedangkan pada keadaan air yang lebih tinggi tanah lempung akan bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak.
Sifat-sifat yang dimiliki dari tanah lempung yaitu antara lain ukuran butiran halus lebih kecil dari 0,002 mm, permeabilitas rendah, kenaikan air kapiler tinggi, bersifat sangat kohesif, kadar kembang susut yang tinggi dan proses konsolidasi lambat. Dengan adanya pengetahuan mengenai mineral tanah tersebut, pemahaman mengenai perilaku tanah lempung dapat diamati.
Lempung didefinisikan sebagai golongan partikel yang mempunyai ukuran kurang dari 0,002 mm sama dengan 2 mikron (Das, 1983). Hal ini disebabkan karena terjadinya proses kimiawi yang mengubah susunan mineral batuan asalnya yang disebabkan oleh air yang mengandung asam atau alkali, oksigen dan karbondioksida. Ditinjau dari segi mineralnya lempung didefinisikan sebagai tanah yang menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila tanah tersebut dicampur dengan air. Lempung terdiri dari partikel mikroskopis dan submikroskopis yang berbentuk lempengan pipih dan merupakan partikel dari mika, mineral yang sangat halus lainnya.
II-15
Chen (1975) mengemukakan bahwa suatu mineral lempung tidak dapat dibedakan melalui ukuran partikel saja, sebagai contoh partikel quartz dan feldspar, meskipun terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil namun tidak bisa disebut tanah lempung karena umumnya partikel- partikel tersebut tidak dapat menyebabkan terjadinya sifat plastis dari tanah. Perubahan sifat fisik dan mekanis tanah lempung dikendalikan oleh kelompok mineral yang mendominasi tanah tersebut.
Tabel 2.7. Berat Spesifikasi mineral-mineral Tanah Lempung
Jenis Mineral Berat Jenis (GS)
Kaolinite 2,6
Illite 2,8
Montmorilonite 2,65 – 2,8
Halloysite 2,0 – 2,55
Chlorite 2,6 – 2,9
Sumber : Braja.M.Das,1998.Jilid 1, hal,16 2.4.3 Susunan Tanah Lempung
Pelapukan tanah akibat reaksi kimia menghasilkan susunan kelompok pertikel berukuran koloid dengan diameter butiran lebih kecil dari 0,002 mm, yang disebut mineral lempung. Partikel lempung berbentuk seperti lembaran yang mempunyai permukaaan khusus, sehingga lempung mempunyai sifat yang dipengaruhi oleh gaya-gaya permukaan.
Terdapat banyak mineral yang diklasifikasikan sebagai mineral lempung.
Di antaranya terdiri dari kelompok-kelompok montmorillonite, illite, kaolinite, dan polygorskite. Terdapat pula kelompok lain, misalnya:
chlorite, vermiculite, dan halloysite.
II-16
Partikel lempung berbentuk seperti lembaran yang mempunyai permukaan khusus karena itu tanah lempung mempunyai sifat sangat dipengaruhi oleh gaya-gaya permukaan. Secara umum mineral lempung terdiri atas kelompok-kelompok montmorillonite, illite dan kaolinite. Ketiga mineral tersebut membentuk kristal Hidro Aluminium Silikat, namun demikian ketiga mineral tersebut mempunyai sifat dan struktur dalam yang berbeda satu dengan lainnya, yaitu :
1. Mineral Montmorilonite, disebut juga smectite, adalah mineral yana dibentuk oleh dua lembar silica dan satu lembar alumunium (gibbsite). Tanah-tanah yang mengandung montmorillonite sangat mudah mengembang oleh tambahan kadar air. Tekanan pengembangannya yang dihasilkan dapat merusak struktur ringan dan perkerasan jalan raya.
2. Mineral Illite, bentuk mineral lempung yang teriri dari mineral-mineral kelompok illite. Bentuk susunan dasarnya terdiri dari sebuah lembaran alumunium oktahedra yang terikat diantara dua lembaran silica tetrahdra.
3. Mineral Kaolinite, Kaolinite merupakan mineral dari kelompok kaolin, terdiri dari susnan satu lembar silica tetrahedra dengan satu lembar alumunium oktahedra dengan satuan susunan setebal 7,2 A. Halloysite hampir sama dengan kaolinite, tetapi kesatuan yang berurutan lebih acak ikatannya dan dapat dipisahkan oleh lapisan tunggal molekul air.
II-17 2.4.4 Pengaruh Air pada Tanah Lempung
Air biasanya tidak banyak mempengaruhi kelakuan tanah non- kohesif (granuler) sebagai contoh, kuat geser tanah pasir mendekati sama pada kondisi kering maupun jenuh air. Tetapi, jika air berada pada lapisan pasir yang tidak padat, beban dinamis seperti gempa bumi dan getaran lainnya sangat mempengaruhi kuat gesernya. Sebaliknya tanah berbutir halus khususnya tanah lempung akan banyak dipengaruhi oleh air.
Karena pada tanah berbutir halus, luas permukaan spesifik menjadi lebih besar, variasi kadar air akan mempengaruhi plastisitas tanah. Distribusi ukuran butir tanah umumnya bukan faktor yang mempengaruhi kelakuan tanah berbutir halus. Identifikasi tanah jenis ini dilakukan dengan mengadakan uji batas-batas Atterberg.
2.4.5 Sifat-sifat Tanah Lempung
Sifat khas yang dimiliki oleh tanah lempung adalah dalam keadaan kering akan bersifat keras, dan jika basah akan bersifat lunak plastis, dan kohesif, mengembang dan menyusut dengan cepat, sehingga mempunyai perubahan volume yang besar dan itu terjadi karena pengaruh air. 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.
II-18 d) Bersifat sangat kohesif.
e) Kadar kembang susut yang tinggi.
2.4.6 Karakteristik Mineral Lempung
Adapun cara mengidentifikasi sifat tanah lempung langsung dari uji lapangan dapat dilihat pada Tabel 2.8.
Tabel 2.8. Sifat Tanah Lempung
Tipe Tanah Sifat Uji Lapangan
Lempung Sangat Lunak Meleleh diantara jari ketika diperas Lunak Dapat diperas dengan mudah Keras Dapat diperas dengan tekanan jari yang
kuat
Kaku Tidak dapat diperas dengan jari, tapi dapat ditekan dengan jari.
Sangat Kaku Dapat ditekan dengan jari Sumber : Hary Christady (2002)
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. Tanah lempung lunak mempunyai karakteristik yang khusus diantaranya kemampatan yang
II-19
tinggi, indeks plastisitas yang tinggi, kadar air yang relatif tinggi, dan mempunyai gaya geser yang kecil.
2.5 Sistem Klasifikasi tanah
Sistem klasifikasi tanah dibuat pada dasarnya untuk memberikan informasi tentang karakteristik dan sifat-sifat fisis tanah. Karena variasi sifat dan perilaku tanah yang begitu beragam, sistem klasifikasi secara umum mengelompokan tanah ke dalam kategori yang umum dimana tanah memiliki kesamaan sifat fisis. Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terperinci mengenai keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk menentukan sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan tanah, berat isi dan sebagainya (Bowles, 1989).
Sistem klasifikasi bukan merupakan sistem identifikasi untuk menentukan sifat-sifat mekanis dan geoteknis tanah. Karenanya, klasifikasi tanah bukanlah satu-satunya cara yang digunakan sebagai dasar untuk perencanaan dan perancangan konstruksi. Adapun sistem klasifikasi tanah yang telah umum digunakan adalah :
2.5.1 Sistem AASHTO
Sistem ini dikembangkan pada tahun 1929 dan mengalami beberapa kali revisi hingga tahun 1945 dan dipergunakan hingga sekarang, yang diajukan oleh Commite on Classification of Material for Subgrade and Granular Type Road of the Highway Research Board
II-20
(ASTM Standar No. D-3282, AASHTO model M145). Sistem klasifikasi ini bertujuan untuk menentukan kualitas tanah guna pekerjaan jalan yaitu lapis dasar (sub-base) dan tanah dasar (subgrade). Sistem ini didasarkan pada kriteria sebagai berikut:
a. Ukuran butir
Kerikil : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter 75 mm dan tertahan pada saringan diameter 2 mm (No.10).
Pasir : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter 2 mm dan tertahan pada saringan diameter 0,0075 mm (No.200).
Lanau & lempung : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter 0,0075 mm (No.200).
b. Plastisitas
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai Indeks Plastisitas (IP) sebesar 10 atau kurang.
Nama berlempung dipakai bila bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas sebesar 11 atau lebih.
c. Apabila ditemukan batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) dalam contoh tanah yang akan diuji maka batuan-batuan tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu, tetapi persentasi dari batuan yang dikeluarkan tersebut harus dicatat.
II-21
Sistem ini mengklasifikasikan tanah kedalam kelompok, A-1 sampai A-7 (Sukirman, 1992). Pada garis besar tanah dikelompokkan menjadi 2 kelompok besar yaitu kelompok tanah berbutir kasar (= 35 % lolos saringan No. 200) dan tanah berbutir halus (> 35 % lolos saringan No.
200). Kelompok tanah berbutir kasar dibedakan atas : A – 1 : kelompok tanah yang terdiri dari kerikil dan pasir dengan sedikit atau tanpa butir- butir halus, dengan atau tanpa sifat-sifat plastis. A – 2 : kelompok batas antara kelompok tanah berbutir kasar dengan tanah berbutir halus.
Kelompok A -2 ini terdiri dari campuran kerikil/pasir dengan tanah berbutir halus yang cukup banyak (<35 %). A – 3 : kelompok tanah yang terdiri dari pasir halus dengan sedikit sekali butirbutir halus dengan sedikit sekali butir-butir lolos No. 200 dan tidak plastis.
Kelompok tanah halus dibedakan atas :
A – 4 : kelompok tanah lanau dengan sifat plastisitas rendah.
A – 5 : kelompok tanah lanau yang mengandung lebih banyak butir-butir
plastis, sehingga plastisitasnya lebih besar dari kelompok A – 4.
A – 6 : kelompok tanah lempung yang masih mengandung butir-butir pasir
dan kerikil, tetapi sifat perubahan volumenya cukup besar.
A – 7 : kelompok tanah lempung yang lebih bersifat plastis. Tanah ini
mempunyai sifat perubahan yang cukup besar.
II-22
Tabel 2.9. Tabel klasifikasi tanah menurut AASTHO
Klasifikasi Umum Tanah Berbutir
(35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos No. 200)
Klasifikasi ayakan 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
Min 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
Min 40 Maks 11
Min 41 Maks 11
Tipe material yang paling dominan
Batu pecah kerikil pasir
Pasir
halus Kerikil dan pasir yang berlanau
Penilaian sebagai
bahan tanah dasar Baik sekali sampai baik
Sumber : Braja M. Das (1998)
II-23
Gambar 2.5. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah.
(Hary Christady, 1992).
2.5.2 Klasifikasi Tanah Sistem Unified Soil Clasification System (USCS)
Metode klasifikasi tanah dengan menggunakan USCS (Unified Soil Classification System) merupakan metode klasifikasi tanah yang cukup banyak digunakan dalam bidang geoteknik. Klasifikasi ini diusulkan oleh A. Cassagrande pada tahun 1942 dan direvisi pada tahun 1952 oleh The Corps of ENgeneers and The US Bureau of Reclamation.
Pada prinsipnya menurut metode ini, ada 2 pembagian jenis tanah yaitu tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) dan tanah berbutir halus (lanau dan lempung). Tanah digolongkan dalam butiran kasar jika lebih dari 50% tertahan di atas saringan no. 200. Sementara itu tanah digolongkan berbutir halus jika lebih dari 50% lolos dari saringan no. 200.
Selanjutnya klasifikasi yang lebih detail lagi dapat menggunakan table
II-24
USCS berikut ini. Beberapa symbol berikut ini sering digunakan dalam klasifikasi metode USCS.
Sistem klasifikasi tanah unified terbagi atas dua kelompok besar, yaitu :
1. Tanah berbutir kasar (Coarse-Grained-Soil),yaitu : tanah kerikil dan pasir dimana kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan no.200. Simbol dari kelompok ini di mulai dengan huruf awal “G” atau “S”. G adalah tuntuk kerikil (Gravel) atau tanah berkerikil,dan S adalah untuk pasir (Sand) atau tanah berpasir.
2. Tanah berbutir halus (Fine-Grained-soil),yaitu tanah dimana lebih dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan no.200. Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal “M” untuk lanau (Silt) anorganik, C untuk lempung (Clay) anorganik,dan O untuk lanau- organik dan lempung-organik. Simbol PT digunakan untuk tanah gambut (Peat), muck, dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi.
26 Simbol-simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi USCS adalah : a. Jenis tanah
27 G = gravel (kerikil)
28 S = sand (pasir) 29 M = slit (lanau)
II-25 30 C = clay (lempung)
b. Jenis gradasi
31 W = gradasi baik (well graded) 32 P = gradasi buruk (poor graded)
c. Kosistensi plastisitas
33 L = plastisitas rendah (low plasticity)(LL<50)
34 H = plastisitas tinggi (high pasticity) (LL>50) 35
Tanah berbutir kasar di tandai dengan simbol kelompok seperti : GW,GP,GM,GC,SW,SP,SM, dan SC.
36 Faktor-faktor yang perlu diperhatikan untuk klasifikasi yang benar :
1. Persentase butiran yang lolos ayakan No.200 (ini adalah fraksi halus ).
2. Persentase fraksi kasar yang lolos ayakan No.40.
3. Koefisien keseragaman ( uniformity coeffisien, Cu ) dan koefisien Gradasi ( gradiation coe ffisien ,Cc ) untuk tanah 0-12% lolos ayakan No.200
4. Batas cair (LL) dan indeks plastisitas (PI) bagian tanah yang lolos ayakan No.40 (untuk tanah dimana 5% atau lebih lolos ayakan No.200 )
II-26
Bilamana persentase butiran yang lolos ayakan No.200 adalah antara 5 sampai 12% ,simbol ganda seperti GW-GM,GP-GM,GW GC,GP-GC,SW-SM,SW-SC,SP-SM, dan SP-SC di perlukan.Klasifikasi tanah berbutir halus dengan simbol ML,CL,OL,MH,CH, dan OH,di dapat dengan cara menggambar batas cair dan indeks plastisitas tanah yang bersangkutan pada bagan plastisitas seperti pada tabel.
Berikut ini contoh klasifikasi tanah berdasarkan metode USCS (sumber: Braja M. Das: Advanced Soil Mechanics).
Diketahui Tanah lolos dari beberapa nomor saringan berikut ini:
a. Lolos saringan no. 4 : 92%
b. Lolos saringan no. 10 : 81%
c. Lolos saringan no. 40 : 78%
d. Lolos saringan no. 200 : 65%
37 Konsistensi tanah adalah sebagai berikut:
a. Batas cair (Liquid Limit) : 48%
b. Index plastisitas (Plasticity Index) : 32%
38 Klasifikasi tanah berasarkan metode USCS:
a. Lolos saringan no. 200 > 50% → termasuk tanah berbutir halus
39 40
II-27
41 Tabel 2.10. Klasifikasi Tanah Sistem USCS
42
Sumber :Hary Christady, 1996.
II-28 2.6 Penelitian Sifat Fisik Tanah 2.6.1 Kadar Air
Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui berapa besar kadar air yang terkandung di dalam contoh tanah tersebut. Nilai kadar air (w) akan dihitung dengan persamaan berikut ini :
% 100 Ws x
w = Ww
43 Dengan
w : kadar air (%)
Ww : berat air (gram) Ws : berat tanah (gram)
2.6.2 Berat jenis
Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui berat spesifik /berat jenis tanah (Gs) dari contoh tanah tersebut. Nilai berat jenis tanah (Gs) akan dihitung dengan persamaan berikut ini :
44
3
4 W
W Ws Gs Ws
−
= + 45 Dengan
46 W1 : berat piknometer + tanah 47 W2 : berat piknometer
II-29 48 Ws : berat tanah = W1 - W2
49 W3 : berat piknometer + air + tanah
50 W4 : berat piknometer + air
51 Tabel 2.11. Specific Gravity Tanah
Macam tanah Specific Gravity
Kerikil 2,65 – 2,68
Pasir 2,65 – 2,68
Lanau anorganik 2,62 – 2,68 Lanau organik 2,58 – 2,65 Lempung anorganik 2,68 – 2,75
Humus 1,37
Gambut 1,25 – 1,80
Sumber : (Hardiyatmo, 2006)
2.6.3 Batas-Batas Konsistensi
Batas-batas atterberg tergantung pada air yang terkandung dalam massa tanah, ini dapat menunjukkan beberapa kondisi tanah, seperti : cair – kental – plastis – semi plastis – padat, perubahan dari keadaan yang satu ke keadaan lainnya sangat penting diperhatikan sifat fisiknya. Batas kadar air tanah dari keadaan satu menuju keadaan berikutnya dikenal sebagai batas-batas kekentalan / konsistensi.
Menurut Hary Christady Hardiyatmo ( 2002 ) batas – batas Atterberg adalah sebagai berikut :
II-30 a. Batas cair (Liquid Limit) = LL
Menyatakan kadar air minimum dimana tanah masih dapat mengalir dibawah beratnya atau kadar air tanah pada batas antara keadaan cair ke keadaan plastis.
b. Batas plastis (Plastis Limit) = PL
Menyatakan kadar air minimum dimana tanah masih dalam keadaan plastis atau kadar air minimum dimana tanah dapat digulung-gulung sampai diameter 3,1 mm atau (1/8 inchi).
c. Batas susut (Shrinkage Limit) = SL
Menyatakan batas dimana sesudah kehilangan kadar air, selanjutnya tidak menyebabkan penyusutan volume tanah lagi.
Batas-batas Atterberg tersebut seperti yang terlihat pada
(Sumber : Wesley, L.D, 1977, Mekanika Tanah, Hal 10) 52 Disamping itu hal penting lainya antara lain :
a. Indeks plastis (Plasticity Index) = PI
Menunjukkan sejumlah kadar air pada saat kondisi tanah dalam kondisi plastis, dimana harga ini adalah selisih antara batas cair dan batas plastis.
Batas plastis
Keadaan padat (Solid)
Basah Makin kering Kering
Batas cair Batas susut
Keadaan Cair (Liquid)
Keadaan Plastis
Keadaan semi (Semi-Plastic)
II-31
PI = LL – PL
Sedangkan hubungan Antara Indeks Plastis (Plasticity Index) Dengan Tingkat Plastisitas dan Jenis Tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut
53 Tabel 2.12. Hubungan Antara Indeks Plastis Dengan Tingkat Plastisitas dan Jenis Tanah
PI Tingkat Plastisitas Jenis Tanah 0 Tidak plastis/Non PI Pasir 0 < PI < 17 Plastisitas rendah Lanau (Slit)
7 – 17 Plastisitas sedang Silty – Clay
> 17 Plastisitas tinggi Lempung (Clay)
(Sumber Hary Christady Hardyanto, 2002)
a. Indeks cair (Liquidity Index) = LI
Menyatakan perbandingan dalam prosentase antara kadar air tanah dikurangi batas plastis dengan indeks plastis.
54
LL = PI
PL - W
b. Konsistensi relatif (Relative Consistency) = RC
Menunjukkan perbandingan antara batas cair dikurangi kadar air tanah dengan indeks plastis.
55 RC = PI
W -
LL
