HUBUNGAN NILAI KONSOLIDASI DAN NILAI KUAT TEKAN BEBAS PADA TANAH LEMPUNG YANG DISUBTITUSI MATERIAL PASIR

TEKAN BEBAS PADA TANAH LEMPUNG YANG

DISUBTITUSI DENGAN MATERIAL PASIR

( Skripsi)

Oleh

DEDY KURNIAWAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2015

ABSTRACT

CORRELATION CONSOLIDATION VALUE AND COMPRESSIVE STRENGTH VALUE ON CLAY THAT SUBSTITUTED BY SAND

MATERIAL

By:

DEDY KURNIAWAN

This study was conducted to determine the behavior of reduction and compressive strength in clay which is substituted with sand material and to see the correlation between the value of consolidation and the compressive strength on the soil. Because the clay when getting loading there will be a significant reduction in soil that affects the reduction in carrying capacity or compressive strength of the soil. In this study used clay from the village of Belimbing Sari, Jabung district, East Lampung with the coordinates of 105° 39 '10.74 "T and 5 ° 31' 44.26" S.

The research was done by testing on samples without a mixture of clay and the clay soil mixed with sand with varying amounts of sand mixture of 10%, 20%, and 30%. Testing was conducted on a standard compaction test to find the optimum water content, consolidation testing to find the value of the coefficient of consolidation (Cv), compression index (Cc) and coefficient of compression (Av) and compressive strength testing are free to seek the compressive strength on the soil.

Based on the results of this study can be seen in the behavior of a mixture of clay and sand without once mixed with sand material that is an increase in the value of the coefficient of consolidation (Cv), a decrease in the value of compression index (Cc) and coefficient of compression (Av) and an increase in the compressive strength (qu) in the clay soil. Value increases and decreases that occur without a mixture of clay and after mixed variations mixture of 10%, 20%, and 30% tend to be stable. From this study it can be concluded that the value of consolidation and strong correlation press substituted clay with sand material that is smaller then the consolidation of soil compressive strength will be greater as well.

ABSTRAK

HUBUNGAN NILAI KONSOLIDASI DAN NILAI KUAT TEKAN PADA TANAH LEMPUNG YANG DISUBTITUSI MATERIAL PASIR

Oleh

DEDY KURNIAWAN

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perilaku penurunan dan kuat tekan pada tanah lempung yang disubtitusi dengan material pasir serta untuk melihat hubungan antara nilai konsolidasi dan nilai kuat tekan pada tanah tersebut. Karena pada tanah lempung apabila mendapat pembebanan maka akan terjadi penurunan yang signifikan pada tanah yang mempengaruhi berkurangnya daya dukung atau kuat tekan tanah tersebut. Pada penelitian ini tanah lempung yang digunakan berasal dari desa Belimbing Sari Kec. Jabung, Lampung Timur dengan titik koordinat 105o 39’ 10.74”T dan 5o 31’ 44.26”S.

Penelitian ini dilakukan dengan cara pengujian pada sampel tanah lempung tanpa campuran dan pada tanah lempung yang dicampur pasir dengan variasi jumlah campuran pasir sebesar 10%, 20% dan 30%. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian pemadatan standar untuk mencari nilai kadar air optimumnya, pengujian konsolidasi untuk mencari nilai koefisien konsolidasi (Cv), indeks pemampatan (Cc) dan koefisien pemampatan (Av) serta pengujian kuat tekan bebas untuk mencari nilai kuat tekan pada tanah tersebut.

Berdasarkan hasil penelitian ini dapat dilihat perilaku tanah lempung tanpa campuran pasir dan setelah dicampur dengan material pasir yaitu terjadi peningkatan pada nilai koefisien konsolidasi (Cv), penurunan pada nilai indeks pemampatan (Cc) dan koefiensien pemampatan (Av) serta peningkatan pada nilai kuat tekan (qu) pada tanah lempung tersebut. Nilai peningkatan dan penurunan yang terjadi dari tanah lempung tanpa campuran dan setelah dicampur variasi campuran 10%, 20%, 30% cenderung stabil. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa hubungan nilai konsolidasi dan kuat tekan tanah lempung yang disubtitusi dengan material pasir yaitu semakin kecil penurunan yang terjadi maka kuat tekan tanahnya akan semakin besar juga.

HUBUNGAN NILAI KONSOLIDASI DAN NILAI KUAT

TEKAN BEBAS PADA TANAH LEMPUNG YANG

DISUBTITUSI DENGAN MATERIAL PASIR

Oleh

DEDY KURNIAWAN

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2014

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Dedy Kurniawan lahir di Margo Mulyo, pada tanggal 30 Mei 1991, merupakan anak pertama dari pasangan Bapak Taryono dan Ibu Sulastri. Penulis memiliki dua orang saudara laki-laki bernama Danang Hadi Sasmita dan Sigit Pria Atmaja.

Penulis menempuh pendidikan dasar di SDN 1 Margo Dadi kec. Tumijajar, kab. Tulang Bawang Barat yang diselesaikan pada tahun 2003. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SMPN 1 Tumi Jajar yang diselesaikan pada tahun 2006. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMAN 1 Tumi Jajar, Tulang Bawang Barat yang diselesaikan pada tahun 2009.

Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung pada tahun 2009. Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten dosen untuk mata kuliah Menggambar Rekayasa Tahun Akademik 2014/2015. Penulis selama kuliah aktif dalam organisasi internal kampus yaitu UKMF MATALAM ( Mahasiswa Teknik Cinta Alam ) Fakultas Teknik Universitas Lampung dengan Jabatan Sekretaris Umum pada Periode 2012/2013 dan Jabatan Ketua Umum pada Periode 2013/2014, Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Teknik sebagai anggota penelitian dan pengembangan kreatifitas mahasiswa masa jabatan 2009-2010 dan HMJ Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (Himateks) masa jabatan 2011-2012.

MOTO

“Spirit Like a Sea, Brave Like a Mountain”

(MATALAM FT UNILA)

“

Jangan Pernah Menyerah Sebelum Mencoba

”

“

Pengetahuan tidaklah cukup; kita harus mengamalkannya. Niat tidaklah

cukup; kita harus melakukannya

”

(Johann Wolfgang von Goethe)

“

Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu be

lajarlah untuk tenang dan sabar”

(

Khalifah „Umar

)

“Hidup adalah pengorbanan, karena hidup tidak akan mencapai kesuksesan

tanpa suatu pengorbanan”

“Jangan pernah menyerah pada nasib karena Allah tidak akan merubah

nasib

seseorang kecuali kita yang merubahnya sendiri”

“Sesungguhnya dibalik kesukaran itu ada kemudahan”

(Al-Quran : Al-ayat)

Kebahagiaan dan kesuksesan ku adalah ketika mereka orang yang kusayangi

dan kucintai merasa bangga dan bahagia karena aku..

Persembahan

Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,

Ayahandaku tercinta Taryono

Ibundaku tercinta Sulastri

Adinda Danang Hadi Sasmita Dan Sigit Pria Atmaja

Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009 dan

saudara-saudara tercinta MATALAM FT UNILA

SIPIL JAYA !!!!!

SANWACANA

Alhamdulillahi Robbil ‘Alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

Subhanahu Wa Ta’ala yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga skripsi dengan judul Hubungan nilai konsolidasi dan kuat tekan pada tanah lempung yang disubtitusi dengan material pasir dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik pada program reguler Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa pada penulisan skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan, oleh sebab itu penulis mohon maaf dan mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setulusnya kepada :

1. Prof. Drs. Suharno, M.sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

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

3. Iswan S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I skripsi. 4. Ir. Setyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing II skripsi.

ii

5. Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A. selaku Dosen Penguji skripsi. 6. Ir. Laksmi Irianti, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademis

7. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. 8. Kedua orang tua penulis ( Taryono dan Sulastri) yang telah memberikan restu

dan doanya, Adinda (Danang Hadi Sasmita dan Sigit Pria Atmaja) yang selalu

memberi warna dan do’a di kehidupan penulis.

9. Rekan-rekan seperjuangan di Lab. (Catur, Dony, Renol, Ade, Syahreza, Rian, Armen, Dedy, Iqbal, Aulia, Rizky, dan Willy ) yang telah banyak membantu penulis selama di laboratorium.

10.Teknisi di laboratorium (Mas Pardin, Mas Miswanto, Mas Budi, Mas Bayu, Mas Andi).

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, Desember 2014 Penulis,

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PENGESAHAN

SANWACANA ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR NOTASI ... x

BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Batasan Masalah ... 3

C. Lokasi ... 4

D. Tujuan Penelitian ... 4

E. Manfaat Penelitian ... 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah ... 6

1. Pengertian Tanah ... 6

2. Sistem Klasifikasi Tanah ... 8

iv

C. Pasir ... 18

D. Penurunan ... 19

E. Konsolidasi ... 21

F. Analogi konsolidasi satu dimensi ... 22

G. Lempung Normal Normally Consilidated dan Overconsildated...... 26

H. Pengaruh Gangguan Benda Uji pada Grafik e-log p ... 28

I. Kuat Tekan Bebas ... 31

J. Landasan Teori ... 34

1. Pengujian Konsolidasi ... 34

2. Analisis Perhitungan Pengujian Konsolidasi ... 34

3. Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 40

4. Analisis Perhitungan Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 40

K. Penelitian Terdahulu ... 41

BAB III. METODE PENELITIAN A. Sampel Tanah ... 47

B. Cara Pengambilan Sampel Tanah... ... 47

C. Pelaksanaan Pengujian ... 49

1. Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 49

2. Pengujian Konsolidasi ... 50

3. Pengujian kuat tekan bebas ... 51

D. Pengujian Utama ... 52

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Uji Fisik... 59

B. Data Hasil Pengujian Pemadatan Tanah... 66

C. Klasifikasi Tanah... 72

D. Analisa Hasil Pengujian Konsolidasi... 73

E. Analisa Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas... 82

F. Hubungan Nilai konsolidasi dan kuat tekan bebas ... 86

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 90

B. Saran ... 92 DAFTAR PUSTAKA

vi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. klasifikasi tanah berdasarkan AASTHO ... 10

2.2. Sistemklasifikasi Unified ... 12

2.3. Nilai indeks plastisitas dan sifat tanah (Hardiyatmo, 2002)... 16

2.4. Hubungan kuat tekan bebas (qu) tanah lempung dengan konsistensinya (Christady, 2006) ... 32

2.5. Hasil penelitian terhadap kuat tekan bebas berbagai variasi penambahan kapur dan waktu pemeraman ... 42

2.6. Hasil pengujian konsolidasi ... 44

3.1. Jumlah kebutuhan bahan masing-masingcampuran ... 53

4.1. Hasil pengujian sifat fisik tanah lempung (Soft Clay) ... 58

4.2. Hasil pengujian berat jenis ... 60

4.3. Hasil pengujian berat volume tanah asli ... 62

4.4. Hasil pengujian analisis saringan ... 63

4.5. Hasil pengujian hydrometer ... 64

4.6. Hasil Pengujian Batas Atterberg ... 65

4.7. Hasil uji pemadatan standar ... 70

4.8. Hasil perhitungan T90 ... 73

4.9. Hasil perhitungan koefisien konsolidasi (Cv) pada tanah lempung dan campuran pasir ... 74

4.10.Nilai rata-rata campuran tanah lempung dan pasir dengan koefisien

konsolidasi (Cv) ... 75 4.11. Hasil perhitungan indeks pemampatan (Cc) pada tanah lempung dan

campuran pasir.. ... 77 4.12. Nilai rata-rata campuran tanah lempung dan pasir dengan indeks

pemampatan (Cc). ... 78 4.13. Hasil Perhitungan koefisien pemampatan (Av) pada tanah lempung dan campuran pasir ... 80 4.14. Nilai rata-rata campuran tanah lempung dan pasir dengan koefisien

pemampatan (Av). ... 81 4.15. Hasil Perhitungan kuat tekan bebas (qu) pada tanah lempung dan

campuran pasir ... 83 4.16. Nilai rata-rata campuran tanah lempung dan pasir dengan kuat tekan

bebas (qu). ... 84 4.17. Hubungan nilai konsolidasi dengan Kuat tekan bebas ... 86

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Batas konsistensi ... 15

2.2. Analogipiston dan pegas ... 23

2.3. Reaksi tekanan air pori terhadap beban pondasi ... 25

2.4. Pengaruh gangguan contoh pada kurva pemampatan ... 30

2.5. Skema uji tekan bebas ... 31

2.6. Hubungan antara kenaikan UCS kadar kapur dan lama pemeraman (Hatmoko, J.T dan Lulie Y, 2007) ... 41

2.7. Perbandingan nilai kuat tekan bebas maksimum tanah lempung yang telah di campur Ca(OH)2 dengan berbagai variasi kadar kapur dan waktu pemeraman (Ghazali F, 2010 ) ... 43

2.8. Grafik hubungan variasi tanah Gadong terhadap nilai Cv ... 44

2.9. Grafik hubungan variasi tanah Gadong terhadap nilai Cc. ... 45

2.10. Grafik hubungan variasi tanah Gadong terhadap nilai Sc... 46

3.1. Lokasi pengambilan sampel ... 47

3.2. Pengambilan contoh tanah asli ... 48

3.3. Pengambilan contoh tanah terganggu ... 48

3.4. Susunan modul uji konsolidasi ... 55

3.5. Bagan alir penelitian... 58

4.1. Grafik hasil pengujian berat jenis ... 61

4.3. Grafik hasil pengujian batas atterberg ... 65

4.4. Grafik kadar air optimum pada tanah asli ... 67

4.5. Grafik kadar air optimum campuran tanah asli 90 % dan pasir 10 %... 68

4.6. Grafik kadar air optimum campuran tanah asli 80 % dan pasir 20% ... 68

4.7. Grafik kadar air optimum campuran tanah asli 70 % dan pasir 30 %... 69

4.8. Grafik hubungan persentase campuran tanah lempung dan pasir dengan nilai kadar air optimum... . 70

4.9. Grafik hubungan persentase campuran tanah lempung dan pasir dengan nilai berat volume kering... 70

4.10. Diagram plastisitas berdasarkan USCS... 72

4.11. Grafik nilai koefisien konsolidasi (Cv) pada tiap sampel... 74

4.12. Grafik hubungan persentase campuran tanah lempung dan pasir dengan nilai koefisien konsolidasi (Cv)... . 76

4.13. Grafik nilai indeks pemampatan (Cc) pada tiap sampel... 77

4.14. Grafik hubungan persentase campuran tanah lempung dan pasir dengan nilai Indeks Pemampatan (Cc)... 79

4.15. Grafik nilai koefisien pemampatan (Av) pada tiap sampel... 80

4.16. Grafik hubungan persentase campuran tanah lempung dan pasir dengan nilai koefisien pemampatan (Av)... 82

4.17. Grafik nilai kuat tekan bebas (qu) pada tiap sampel... 83

4.18. Grafik hubungan persentase campuran tanah lempung dan pasir dengan nilai dengan kuat tekan bebas (qu)... 85

4.19. Grafik hubungan nilai indeks pemampatan (Cc) dan pasir dengan nilai dengannilai kuat tekan bebas (qu). ... ... 86

4.20. Grafik hubungan nilai indeks pemampatan (Cc) dan pasir dengan nilai dengan nilai kuat tekan bebas (qu)... 87

4.21. Grafik hubungan nilai koefisien pemampatan (Av) dan pasir dengan nilai dengan nilai kuat tekan bebas (qu)... 87

x

DAFTAR NOTASI

γ = Berat Volume

γd = Berat Volume Kering

γu = Berat Volume Maksimum

ω = Kadar Air

Gs = Berat Jenis LL = Batas Cair PI = Indeks Plastisitas PL = Batas Plastis

q = Persentase Berat Tanah yang Lolos Saringan Wai = Berat Tanah Tertahan

Wbi = Berat Saringan + Tanah Tertahan Wc = Berat Container

Wci = Berat Saringan

Wcs = Berat Container + Sampel Tanah Sebelum dioven Wds = Berat Container + Sampel Tanah Setelah dioven Wm = Berat Mold

Wms = Berat Mold + Sampel

Wn = Kadar Air Pada Ketukan ke-n

Ww = Berat Air

W1 = Berat Picnometer

W2 = Berat Picnometer + Tanah Kering

W3 = Berat Picnometer + Tanah Kering + Air

W4 = Berat Picnometer + Air

e = Angka Pori

Cc = Indeks Pemampatan Cr = Rekompresi indeks Cv = Koefisien Konsolidasi

Pc’ = Tekanan Prakonsolidasi

ΔH = Perubahan Tinggi H = Tinggi Awal

ΔV = Perubahan Volume V = Volume Awal U = Derajat Konsolidasi Sr = Derajat Kejenuhan aV = Koefisien Pemampatan qu =Nilai Kuat Tekan

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tanah merupakan material yang sangat penting dalam bidang Teknik Sipil. Semua sistem pembebanan produk Teknik Sipil berhubungan langsung dengan tanah serta sifat – sifatnya, baik itu sifat fisik, mekanis, maupun kimiawi. Tanah pada kondisi alam, terdiri dari campuran butiran-butiran mineral dengan atau tanpa kandungan bahan organik. Butiran-butiran tersebut dapat dengan mudah dipisahkan satu sama lain dengan kocokan air. Material ini berasal dari hasil pelapukan batuan, baik secara fisik maupun kimia. Sifat-sifat fisik tanah, kecuali dipengaruhi oleh sifat batuan induk yang merupakan material asalnya, juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menjadi penyebab terjadinya pelapukan batuan tersebut (Setyanto, 1999).

Permasalahan akan kekuatan dan ketahanan tanah merupakan salah satu halyang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan dan pekerjaan suatukonstruksi bangunan sipil. Hal ini dikarenakan tanah berfungsi sebagai penahan beban akibat konstruksi di atas tanah yang harus bisa memikul seluruh beban bangunan dan beban lainnya yang turut diperhitungkan, kemudian dapat meneruskannya ke dalam tanah sampai ke lapisan atau kedalaman tertentu. Sehingga kuat atau tidaknya bangunan atau konstruksi itu juga dipengaruhi oleh kondisi tanah yang

ada. Salah satu tanah yang biasa ditemukan pada suatu konstruksi yaitu jenis tanah lempung.

Mendirikan bangunan di atas tanah lempung akan menimbulkan beberapa permasalahan, diantaranya kuat tekan tanah dan penurunan tanah. Terjadinya penurunan (konsolidasi) tanah apabila mengalami pembebanan diatasnya maka tekanan air pori akan naik sehingga air-pori ke luar yang menyebabkan berkurangnya volume tanah, oleh karena itu akan terjadi penurunan signifikan pada tanah yang akan mempengaruhi berkurangnya daya dukung tanah untuk menahan beban yang ada di atas tanah tersebut.

Pada tanah lempung jika menerima beban diatasnya akan mengalami penurunan yang tinggi. Dalam waktu lama hal ini dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada bangunan akibat penurunan yang berlebihan. Tanah lempung merupakan jenis tanah yang berbutir halus yang mempunyai nilai daya dukung yang rendah dan sangat sensitif terhadap perubahan kadar air, yaitu mudah terjadi perubahan volume dan kembang susut. Hal ini sangat tidak menguntungkan bila tanah lempung digunakan sebagai tanah dasar untuk menopang suatu bangunan. Maka salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut, perlu dilakukan penelitian tentang perilaku tanah lempung tersebut dengan pengujian konsolidasi dan pengujian kuat tekan.

Untuk mengetahui pengaruh dari pencampuran pasir terhadap perilaku penurunan dan kuat tekan tanah lempung Desa Belimbing Sari Kabupaten Lampung Timur, dilakukan pengujian Konsolidasi dan kuat tekan yang disubtitusi dengan material pasir. Pada pengujian ini, variasi pencampuran pasir dibuat berbeda-beda yaitu

3

dengan presentase 10 % , 20 % dan 30 % dengan tujuan untuk mengetahui perbandingan penurunan dan kuat tekan pada tiap variasi.

B. Batasan Masalah

Pada penelitian ini lingkup pembahasan dan masalah yang akan dianalisis dibatasi dengan:

1. Sampel tanah yang diuji menggunakan material tanah lempung yang disubtitusi dengan material pasir. Sampel tanah yang digunakandari desa Belimbing sari, Lampung Timur sedangkan pasir yang digunakan pada penelitian ini yaitu pasir dari daerah Gunung Sugih.

2. Pengujian sifat fisik tanah yang dilakukan di Laboratorium : a. Pengujian kadar air.

b. Pengujian berat volume. c. Pengujian analisa saringan. d. Pengujian berat jenis. e. Pengujian batas atterberg.

f. Pengujian hidrometer.

3. Pengujian sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah:

Pengujian Konsolidasi dan kuat tekan pada tanah lempung untuk mengetahui penurunan tanah yang terjadi dan kuat tekan tanah lempung yang telah disubtitusi dengan pasir.

C. Lokasi

1. Pengujian sifat fisik tanah untuk menentukan karakterisktik tanah lempung dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Pengujian sifat mekanik tanah untuk menentukan hubungan nilai konsolidasi tanah lempung dengan kuat tekan dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Lampung.

D. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui hubungan nilai konsolidasi dengan nilai kuat tekan pada tanah lempung yang disubtitusi dengan material pasir.

2. Untuk mengetahui besarnya penurunan tanah yang terjadi pada tanah lempung yang disubtitusikan dengan material pasir.

3. Untuk mengetahui besarnya kuat tekan tanah pada tanah lempung yang disubtitusikan dengan material pasir.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan kepada ilmu pengetahuan tentang sifat – sifat fisik dan mekanik tanah lempung.

2. Penelitian ini diharapkan mampu memberikan informasi tentang perilaku tanah lempung dengan pengujian konsolidasi dan kuat tekan.

5

3. Sebagai bahan pertimbangan bagi para engineer dibidang teknik sipil untuk penerapan di lapangan khususnya pondasi pada tanah yang kurang baik. 4. Sebagai bahan untuk penelitian lanjutan dalam bidang teknologi material.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah

Dalam pengertian teknik secara umum, 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. Tanah merupakan material yang sangat penting dalam bidang Teknik Sipil. Semua sistem pembebanan produk Teknik Sipil berhubungan langsung dengan tanah serta sifat

– sifatnya, baik itu sifat fisik, mekanis, maupun kimiawi.

1. Pengertian Tanah

Pengertian tanah menurut Bowles (1984), tanah merupakan campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis unsur-unsur sebagai berikut : a. Berangkal (Boulder) adalah potongan batuan batu besar, biasanya lebih besar dari 200 mm - 300 mm dan untuk kisaran ukuran-ukuran 150 mm - 250 mm, batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles).

b. Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074 mm – 5 mm, yang berkisar dari kasar (3 mm – 5 mm) sampai halus (< 1 mm).

7

c. Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002 mm – 0,074 mm.

d. Lempung (clay) adalah partikel yang berukuran lebih dari 0,002 mm, partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi dari tanah yang kohesif.

e. Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam, berukuran lebih dari 0,01 mm.

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 suatu lingkungan alami (Soil Survey Staff, 1999).

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).

2. Sistem Klasifikasi Tanah

Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem yang mengatur jenis-jenis tanah yang berbeda-beda, tetapi mempunyai sifat-sifat yang serupa kedalam kelompok - kelompok dan subkelompok berdasarkan pemakaiannya. Dengan adanya sistem klasifikasi ini akan menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang rinci. 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.

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. Maksud klasifikasi tanah secara umum adalah pengelompokkan berbagai jenis tanah ke dalam kelompok yang sesuai dengan sifat teknik dan karakteristiknya. Klasifikasi ini pada umumnya didasarkan sifat-sifatindeks tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran dan plastisitas.

Sistem klasifikasi tanah dapat dibagi menjadi dua, yaitu : a. Klasifikasi berdasarkan tekstur dan ukuran

Sistem klasifikasi ini di dasarkan pada keadaan permukaan tanah yang bersangkutan, sehingga dipengaruhi oleh ukuran butiran tanah dalam tanah. Klasifikasi ini sangat sederhana di dasarkan pada distribusi ukuran tanah saja.

9

Pada klasifikasi ini tanah dibagi menjadi kerikil (gevel), pasir (sand), lanau (silt)

dan lempung (clay) (Das,1993). b. Klasifikasi berdasarkan pemakaian

Pada sistem klasifikasi ini memperhitungkan sifat plastisitas tanah dan menunjukkan sifat-sifat tanah yang penting. Pada saat ini terdapat dua sistem klasifikasi tanah yang sering dipakai dalam bidang teknik. Kedua sistem klasifikasi itu memperhitungkan distribusi ukuran butir dan batas-batas Atterberg. Ada beberapa macam sistem klasifikasi tanah sebagai hasil pengembangan dari sistem klasifikasi yang sudah ada. Tetapi yang paling umum digunakan adalah: a. Sistem Klasifikasi AASHTO

Dalam sistem ini tanah dikelompokkan menjadi tujuh kelompok besar yaitu A-1 sampai dengan A-7. Tanah yang termasuk dalam golongan A1, A-2, dan A-3 masuk dalam tanah berbutir dimana 35 % atau kurang dari jumlah tanah yang lolos ayakan No. 200. Sedangkan tanah yang masuk dalam golongan A-4, A-5, A-6, dan A-7 adalah tanah lempung atau lanau. A-8 adalah kelompok tanah organik (Das,1995).

Sistem klasifikasi ini didasarkan pada kriteria dibawah ini: 1) Ukuran butiran

Kerikil adalah bagian tanah yang lolos ayakan diameter 75 mm dan tertahan pada ayakan No. 200. Pasir adalah tanah yang lolos ayakan No.10 (2mm) dan tertahan ayakan No. 200 (0,075 mm). Lanau dan lempung adalah yang lolos ayakan No. 200.

2) Plastisitas

Nama berlanau mempunyai indeks plastis sebesar 10 atau kurang. Nama berlempung bila indeks plastisnya 11 atau lebih. Bila dalam contoh tanah yang akan diklasifikasikan terdapat batuan yang ukurannya lebih besar dari 75 mm maka batuan tersebut harus dikeluarkan dahulu tetapi prosentasenya harus tetap dicatat.

Data yang didapat dari percobaan laboratorium telah ditabelkan pada tabel 1. Kelompok tanah paling kiri kualitasnya paling baik, makin ke kanan semakin berkurang.

Tabel 2.1. Klasifikasi tanah berdasarkan AASTHO.

Klasifikasi umum Tanah berbutir _{(35% ataukurangdariseluruhcontohtanahlolosayakan No.200}

Klasifikasi kelompok A-1 A-3 A-2

A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

Analisis ayakan (% lolos) No.10 No.40 No.200 Maks 50 Maks 30 Maks 15 Maks 50 Maks 25 Min 51

Maks 10 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Maks 35

Sifat fraksi yang lolos ayakan No.40 Batas Cair (LL)

Indeks Plastisitas (PI) Maks 6 NP

Maks 40 Maks 10 Min 41 Maks 10 Maks 40 Min 11 Min 41 Min 41 Tipe material yang

paling dominan

Batu pecah, kerikil dan pasir

Pasir halus

Kerikil dan pasir yang berlanau atau berlempung

Penilaian sebagai bahan

tanah dasar Baik sekali sampai baik

Klasifikasi kelompok A-4 A-5 A-6 A-7

Analisisayakan (% lolos)

No.10 No.40

No.200 Min 36 Min 36 Min 36 Min 36

Sifat fraksi yang lolos ayakan No.40 Batas Cair (LL) Indeks Plastisitas (PI)

Maks 40 Maks 10 Maks 41 Maks 10 Maks 40 Maks 11 Min 41 Min 11 Tipe material yang

paling dominan Tanah berlanau Tanah Berlempung

Penilaian sebagai

11

b. Sistem Klasifikasi Unified (USCS)

Sistem ini pada awalnya diperkenalkan oleh Casagrande (1942) untuk dipergunakan pada pekerjaan pembuatan lapangan terbang (Das, 1995). Oleh Casagrade sistem ini pada garis besarnya membedakan tanah atas tiga kelompok besar (Sukirman, 1992), yaitu :

1) Tanah berbutir kasar (coarse-grained-soil), kurang dari 50 % lolos saringan No. 200, yaitu tanah berkerikil dan berpasir. Simbol kelompok ini dimulai dari huruf awal G untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil dan S untuk Pasir (Sand) atau tanah berpasir.

2) Tanah berbutir halus (fire-grained-soil), lebih dari 50 % lolos saringan No. 200, yaitu tanah berlanau dan berlempung. Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal M untuk lanau anorganik, C untuk lempung anorganik, dan O untuk lanau organik dan lempung organik.

Klasifikasi sistem Unified secara visual di lapangan sebaiknya dilakukan pada setiap pengambilan contoh tanah. Hal ini berguna di samping untuk dapat menentukan pemeriksaan yang mungkin perlu ditambahkan, juga sebagai pelengkap klasifikasi yang di lakukan di laboratorium agar tidak terjadi kesalahan label.

Tabel 2.2. Sistem klasifikasi 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 . 2 0 0 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 . L eb ih d ar i 1 2 % l o lo s s ar in g an n o .2 0 0 : G M , G C , S M , S C . 5 % 1 2 % l o lo s sari n g an N o .2 0 0 : B at as an k la si fi k as i y an g mem p u n y ai s im b o l d o b el

Cu = D60 > 4 D10

Cc = (D30)2 Antara 1 dan 3 D10 x D60

GP

Kerikil bergradasi-buruk dan campuran kerikil-pasir, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

Tidak memenuhi kedua kriteria untuk GW K er ik il d en g an B u ti ra n h al u s

GM Kerikil berlanau, campuran kerikil-pasir-lanau

Batas-batas Atterberg di bawah garis A atau PI < 4

Bila batas Atterberg berada didaerah arsir dari diagram plastisitas, maka dipakai dobel simbol GC Kerikil berlempung, campuran

kerikil-pasir-lempung

Batas-batas Atterberg di bawah garis A atau PI > 7

Pa 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 ( %)

13

B. Tanah Lempung

Tanah lempung merupakan agregat partikel-partikel berukuran mikroskopik dan submikroskopik yang berasal dari pembusukan kimiawi unsur-unsur penyusun batuan, dan bersifat plastis dalam selang kadar air sedang sampai luas. Dalam keadaan kering sangat keras, dan tak mudah terkelupas hanya dengan jari tangan. Permeabilitas lempung sangat rendah (Terzaghi dan Peck, 1987). Pelapukan kimiawi menghasilkan pembentukan kelompok-kelompok partikel yang berukuran koloid (< 0,002 mm) yang dikenal sebagai mineral lempung.

Sifat yang khas dari 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. Lempung merupakan tanah berbutir halus koloidal yang tersusun dari mineral-mineral yang dapat mengembang. Lempung ekspansif memiliki sifat khusus yaitu kapasitas pertukaran ion yang sangat tinggi yang apabila terjadi perubahan kadar air. Jika kadar air bertambah, tanah lempung ekspansif akan mengembang disertai dengan kenaikan tekanan air pori dan tekanan pengembangannya. Sebaliknya, jika kadar air turun sampai dengan batas susutnya, lempung ekspansif akan mengalami penyusutan yang cukup tinggi. Tanah Lempung mempunyai beberapa jenis, antara lain :

a. Tanah Lempung Berlanau

Lanau adalah tanah atau butiran penyusun tanah/batuan yang berukuran di antara pasir dan lempung. Sebagian besar lanau tersusun dari butiran-butiran quartz

yang merupakan pecahan dari mineral-mineral mika. Sifat-sifat yang dimiliki tanah lanau adalah sebagai berikut (Das, 1991). :

1) Ukuran butir halus, antara 0,002 – 0,05 mm. 2) Bersifat kohesif.

3) Kenaikan air kapiler yang cukup tinggi, antara 0,76 – 7,6 m. 4) Permeabilitas rendah.

5) Potensi kembang susut rendah sampai sedang. 6) Proses penurunan lambat.

Lempung berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau dengan material utamanya adalah lempung. Tanah lempung berlanau merupakan tanah yang memiliki sifat plastisitas sedang dengan Indeks Plastisitas 7-17 dan kohesif. b. Tanah Lempung Plastisitas Rendah

Plastisitas merupakan kemampuan tanah dalam menyesuaikan perubahan bentuk pada volume yang konstan tanpa retak-retak/remuk. Sifat dari plastisitas tanah lempung sangat di pengaruhi oleh besarnya kandungan air yang berada di dalamnya dan juga disebabkan adanya partikel mineral lempung dalam tanah. Sifat dari plastisitas tanah lempung sangat di pengaruhi oleh besarnya kandungan air yang berada di dalamnya. Atas dasar air yang terkandung didalamnya (konsistensinya) tanah dibedakan atau dipisahkan menjadi 4 keadaan dasar yaitu padat, semi padat, plastis, cair.

15

Gambar 2.1. Batas konsistensi.

Bila pada tanah yang berada pada kondisi cair (titik P) kemudian kadar airnya berkurang hingga titik Q, maka tanah menjadi lebih kaku dan tidak lagi mengalir seperti cairan. Kadar air pada titik Q ini disebut dengan batas cair (liquid limit) yang disimbolkan dengan LL. Bila tanah terus menjadi kering hingga titik R, tanah yang dibentuk mulai mengalami retak-retak yang mana kadar air pada batas ini disebut dengan batas plastis (plastic limit), PL. Rentang kadar air dimana tanah berada dalam kondisi plastis, antara titik Q dan R, disebut dengan indek plastisitas (plasticity index), PI, yang dirumuskan :

PI = LL - PL dengan,

LL = Batas Cair (Liquid Limit) PL = Batas Plastis (Liquid Plastic)

Dari Nilai PI yang dihitung dengan persamaan diatas akan ditentukan berdasarkan (Atterberg, 1911). Adapun batasan mengenai indeks plastisitas tanah ditinjau dari; sifat, dan kohesi. Seperti pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.3. Nilai indeks plastisitas dan sifat tanah (Hardiyatmo, 2002).

PI % PI % Sifat Tanah Kohesi

0 Non Plastis Non Kohesif

< 7 Plastisitas Rendah Kohesi Sebagian 7 - 17 Plastisitas Sedang Kohesif

> 17 Plastisitas Tinggi Kohesif

Pada tabel diatas dapat dilihat bahwa lempung plastisitas rendah memiliki nilai

index plastisitas (PI) < 7 % dan memiliki sifat kohesi sebagian yang disebabkan oleh mineral yang terkandung didalamnya.

Dalam sistem klasifikasi Unified (Das, 1995).

Tanah lempung plastisitas rendah memiliki simbol kelompok CL yaitu Tanah berbutir halus 50% atau lebih, lolos ayakan No. 200 dan memiliki batas cair (LL)

≤ 50 %.

c. Tanah Lempung Berpasir

Pasir merupakan partikel penyusun tanah yang sebagian besar terdiri dari mineral

quartz dan feldspar. Sifat-sifat yang dimiliki tanah pasir adalah sebagai berikut (Das, 1991).:

1) Ukuran butiran antara 2 mm – 0,075 mm. 2) Bersifat non kohesif.

3) Kenaikan air kapiler yang rendah, antara 0,12 – 1,2 m.

4) Memiliki nilai koefisien permeabilitas antara 1,0 – 0,001 cm/det. 5) Proses penurunan sedang sampai cepat.

17

Klasifikasi tanah tergantung pada analisis ukuran butiran, distribusi ukuran butiran dan batas konsistensi tanah. Perubahan klasifikasi utama dengan penambahan ataupun pengurangan persentase yang lolos saringan no.4 atau no.200 adalah alas an diperlukannya mengikutsertakan deskripsi verbal beserta simbol-simbolnya, seperti pasir berlempung, lempung berlanau, lempung berpasir dan sebagainya.

Pada tanah lempung berpasir persentase didominasi oleh partikel lempung dan pasir walaupun terkadang juga terdapat sedikit kandungan kerikil ataupun lanau. Identifikasi tanah lempung berpasir dapat ditinjau dari ukuran butiran, distribusi ukuran butiran dan observasi secara visual. Sedangkan untuk batas konsistensi tanah digunakan sebagai data pendukung identifikasi karena batas konsistensi tanah lempung berpasir disuatu daerah dengan daerah lainnya akan berbeda tergantung jenis dan jumlah mineral lempung yang terkandung di dalamnya. Suatu tanah dapat dikatakan lempung berpasir bila lebih dari 50% mengandung butiran lebih kecil dari 0,002 mm dan sebagian besar lainnya mengandung butiran antara 2 – 0,075 mm. Pada Sistim Klasifikasi Unified (ASTM D 2487-66T) tanah lempung berpasir digolongkan pada tanah dengan simbol CL yang artinya tanah lempung berpasir memiliki sifat kohesi sebagian karena nilai plastisitasnya rendah ( PI < 7).

Untuk tanah urugan dan tanah pondasi, Sistim Klasifikasi Unified

mengklasifikasikan tanah lempung berpasir sebagai (Sosrodarsono dan Nakazawa, 1988).:

1) Stabil atau cocok untuk inti dan selimut kedap air. 2) Memiliki koefisien permeabilitas.

3) Efektif menggunakan penggilas kaki domba dan penggilas dengan ban bertekanan untuk pemadatan di lapangan.

4) Berat volume kering 1,52-1,92 t/m3. 5) Daya dukung tanah baik sampai buruk.

Penggunaan untuk saluran dan jalan, Sistim Klasifikasi Unified

mengklasifikasikan tanah lempung berpasir sebagai (Sosrodarsono dan Nakazawa, 1988). :

1) Cukup baik sampai baik sebagai pondasi jika tidak ada pembekuan. 2) Tidak cocok sebagai lapisan tanah dasar untuk perkerasan jalan. 3) Sedang sampai tinggi kemungkinan terjadi pembekuan.

4) Memiliki tingkat kompresibilitas dan pengembangan yang sedang. 5) Sifat drainase kedap air.

6) Alat pemadatan lapangan yang cocok digunakan penggilas kaki domba dan penggilas dengan ban bertekanan.

7) Berat volume kering antara 1,6 – 2 t/m3. 8) Memiliki nilai CBR lapangan antara 5-15 %.

9) Koefisien reaksi permukaan bawah 2,8 – 5,5 kg/cm3. C. Pasir

Secara partikel, ukuran partikel pasir besar dan sama atau seragam,bentuknya bervariasi dari bulat sampai persegi. Bentuk-bentuk yang dihasilkan dari abrasi dan pelarutan adalah sehubungan dengan jarak transportasi sedimen. Perilaku

19

terjadinya massa disebabkan oleh jarak pori di antara butiran masing-masing yang bersentuhan.

Mineral pasir yang lebih dominan adalah kwarsa yang pada dasarnya stabil, lemah dan tidak dapat merubah bentuk. Pada suatu saat, pasir dapat meliputi granit, magnetit dan hornblende. Karena perubahan cuaca di mana akan cepat terjadi pelapukan mekanis dan terjadi sedikit pelapukan kimiawi, mungkin akan ditemui mika, feldspar atau gypsum, tergantung pada batuan asal.

Secara permeabilitas, pasir merupakan material yang mempunyai permeabilitas tinggi, mudah ditembus air. Kapilaritas pasir dapat dikatakan rendah, sehingga dapat diabaikan. Kekuatan hancur pasir diperoleh dari gesekan antar butiran. Dan berkenaan dengan kekuatan hancur, perlu diperhatikan bahwa pada pasir lepas sedikit tersementasi dapat menyebabkan keruntuhan struktur tanah. Dalam hal kemampuan berdeformasi, pasir bereaksi terhadap beban cepat seperti tertutupnya pori-pori dan padatnya butiran akibat pengaturan kembali. Deformasi atau perubahan bentuk pasir pada dasarnya plastis, dengan beberapa pemampatan elastis yang terjadi di dalam butiran-butiran. Jumlah pemampatan dihubungkan dengan gradasi kerapatan relatif dan besarnya tegangan yang bekerja. Kepekaan dan terjadinya kerapatan pasir disebabkan getaran keras dan material-material yang siap dipadatkan. Kehancuran dapat terjadi pada butiran-butiran pada saat tegangan-regangan yang bekerja relatif rendah.

D. Penurunan

Jika lapisan tanah dibebani, maka tanah akan mengalami penurunan (settlement). Penurunan yang terjadi dalam tanah disebabkan oleh berubahnya susunan tanah

maupun oleh pengurangan rongga pori/air di dalam tanah tersebut. Jumlah dari penurunan sepanjang kedalaman lapisan merupakan penurunan total tanah. Penurunan akibat beban adalah jumlah total dari penurunan segera dan penurunan konsolidasi.

Pada tanah berpasir yang sangat tembus air (permeable), air dapat mengalir dengan cepat sehingga pengaliran air pori keluar sebagai akibat dari kenaikan tekanan air pori dapat selesai dengan cepat.

Keluarnya air dari dalam pori selalu disertai dengan berkurangnya volume tanah,berkurangnya volume tanah tersebut dapat menyebabkan penurunan lapis tanah itu karena air pori didalam tanah berpasir dapat mengalir keluar dengan cepat, maka penurunan segera dan penurunan konsolidasi terjadi secara bersamaan (Das, 1995).

Hal ini berbeda dengan lapis tanah lempung jenuh air yang compressible (mampu mampat). Koefisien rembesan lempung adalah sangat kecil dibandingkan dengan koefisi rembesan ijuk sehingga penambahan tekanan air pori yang disebabkan oleh pembebanan akan berkurang secara lambat dalam waktu yang sangat lama. Untuk tanah lempung perubahan volume yang di Sebabkan oleh keluarnya air dari dalam pori (yaitu konsolidasi) akan terjadi sesudah penurunan segera.

Penurunan konsolidasi biasanya jauh lebih besar dan lebih lambat serta lama dibandingkan dengan penurunan segera (Das, 1995).

21

E. Konsolidasi

Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan–lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus–menerus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total benar–benar hilang.

Penambahan beban di atas suatu permukaan tanah dapat menyebabkan lapisan tanah dibawahnya mengalami pemampatan. Pemampatan tersebut disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pori, dan sebab–sebab lain. Beberapa atau semua faktor tersebut mempunyai hubungan dengan keadaan tanah yang bersangkutan. Secara umum, penurunan (settlement) pada tanah yang disebabkan oleh pembebanan dapat dibagi dalam dua kelompok besar, yaitu :

1. Penurunan konsolidasi (consolidation settlement), yang merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati pori–pori tanah.

2. Penurunan segera (immediate settlement), yang merupakan akibat dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air.

Bilamana suatu lapisan tanah gambut yang mampu mampat (compressible) diberi penambahan tegangan, maka penurunan (settlement) akan terjadi dengan segera. Tanah gambut merupakan tanah yang mempunyai kandungan organik dan kadar air yang tinggi, yang terbentuk dari fragmen-fragmen material organik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan yang dalam proses pembusukan menjadi tanah,

yang telah berubah sifatnya secara kimiawi dan telah menjadi fosil, dimana tanah lempung ini memiliki sifat yang tidak menguntungkan bagi konstruksi yaitu daya dukung yang rendah serta kompresibilitas yang tinggi.

Oleh karena itu harus dilakukan usaha perbaikan tanah agar tidak terjadi penurunan konsolidasi kembali saat konstruksi bangunan mulai dibangun bahkan setelah selesai dibangun diatasnya, sehingga resiko kerusakan struktur bangunan karena penurunan tanah yang terlalu besar dapat dihindari. Usaha perbaikan tanah dilakukan untuk meningkatkan kuat geser tanah, mengurangi compressibility tanah dan mengurangi permeabilitas tanah (Stapelfeldt, 2006). F. Analogi Konsolidasi Satu Dimensi

Mekanisme konsolidasi satu dimensi (one dimensional consolidation) dapat digambarkan dengan cara analisis seperti yang disajikan pada Gambar 3.Silinder dengan piston yang berlubang dihubungkan dengan pegas, diisi air sampai memenuhi volume silider. Pegas dianggap terbebas daari tegangan-tegangan dan tidak ada gesekan antar dinding silinder dengan tepi pistonnya. Pegas melukiskan keadaan tanah yang mudah mampat, sedangkan air melukiskan air pori dan lubang pada piston kemampuan tanah dalam meloloskan air atau permeabilitas tanahnya. Gambar 2.2.a melukiskan kondisi dimana sistem dalam keseimbangan. Kondisi ini identik dengan lapisan tanh yang dalam keseimbangan dengan tekanan

overburden. Alat pengukur tekanan yang dihubungakan dengan silider memperlihatkan tekanan hidrostatis sebesar uo, pada lokasi tertentu didalam tanah.

23

Gambar 2.2. Analogipiston dan pegas.

Bila tegangan sebesar ∆p dikerjakan diatas piston dengan posisi katup V tertutup

(Gambar 2.b), maka akibat tekanan ini piston tetap tidak akan bergerak. Hal ini disebabkan karena air tu\idak mudah mampat. Pada kondisi ini, tekanan pada piston tidak dipindah ke pegas, tapi sepenuhnya didukung oleh air. Pengukur

tekanan air dalam silinder menunjukkan kenaikan tekanan ∆u = ∆p, atau

pembacaan tekanan sebesar uo + ∆p. Kenaikan tekanan ∆u disebut dengan

kelebihan tekanan air pori (excess pore water pressure). Kondisi pada kedudukan katup V tertutup melukiskan kondisi tanpa drainasi (undrained) didalam tanah. Jika kemudia katup V dibuka, air akan keluar lewat lubang dengan kecepatan yang dipengaruhi oleh luas lubangnya. Hal ini akan menyebabkan piston bergerak ke bawah, sehingga pegas secara berangsur-angsur mendukung beban akibat ∆p

(Gambar 2.2.a). Pada setiap kenaikan tekanan yang didukung oleh pegas,

kelebihan tekanan air pori (∆u) didalam silinder berkurang. Akhirnya pada suatu

saat, tekanan air pori nol dan seluruh tekanan didukung oleh pegasnya dan kemudian piston diam (Gambar 2.2.d). Kedudukan ini melukiskan kondisi dengan drainasi (drained).

Pada sembarang waktunya, tekanan yang terjadi pada pegas identik dengan kondisi tegangan efektif didalam tanah. Sedang tegangan air didalam silinder

identik dengan tekanan air pori. Kenaikan tekanan ∆p akibat beban yang

diterapkan identik dengan tambahan tegangan normal yang bekerja. Gerakan piston menggambarkan perubahan volume tanah, dimana gerakan ini dipengaruhi oleh kompresibilitas (kemudahmampatan) pegasnya, yaitu ekivalen dengan kompresibilitas tanahnya.

Walaupun model piston dan pegas ini agak kasar, tetapi cukup menggambarkan apa yang terjadi bila tanah kohesif jenuh dibebani di laboratorium maupun dilapangan. Sebagai contoh nyatanya dapat dilihat pada Gambar 2.3.a, Disini diperlihatkan suatu pondasi yang dibagun diatas tanah lampung yang diapit oleh lapisan tanah pasir dengan muka air tanah dibatas lapisan lempung sebelah atas. Segera sesudah pembebanan, lapisan lempung mengalami kenaikan tegangan

sebesar ∆p. Air pori didalam lapisan lempung ini dapat mengalir dengan baik ke

lapisan pasirnya dan pengaliran air hanya ke atas dan ke bawah saja. Dianggap

pula bahwa besarnya tambahan tegangan ∆p sama disembarang kedalaman lapisan

25

Gambar 2.3. Reaksi tekanan air pori terhadap beban pondasi a. Pondasi pada tanah lempung jenuh

b. Diagram perubahan tekanan air pori dengan waktunya

Jalannya proses konsolidasi diamati lewat pipa-pipa piezometer yang dipasang sepanjang kedalamannya (Gambar 2.3.b), sedemikian rupa sehingga tinggi air dalam pipa piezometer menyatakan besarnya kelebihan tekanan air pori (excess pore water pressure) di kedalaman pipanya.

Akibat tambahan tekanan ∆p, yaitu segera setelah beban pondasi bekerja, tinggi air

dalam pipa piezometer naik setinggi h = ∆p/yw, atau menurut garis DE, garis DE

ini menyatakan distribusi kelebihan tekanan air pori awal. Dalam waktu tertentu, tekanan air pori pada lapisan yang lebih dekat dengan lapisan pasir akan berkurang, sedangkan tekanan air pori lapisan lempung bagian tengah masih tetap. Kedudukan ini dinyatakan dengan kurva K1. Dalam tahapan waktu sesudahnya,

tinggi air dalam pipa piezometer mencapai kedudukan yang sama dengan kedudukan muka air tanah (garis AC). Kedudukan garis AC ini menunjukkan kedudukan proses konsolidasi telah selesai, yaitu ketika kelebihan tekanan air pori telah nol.

Pada mulanya, tiap kenaikan beban akan didukung sepenuhnya oleh tekanan air

pori, dalam hal ini berupa kelebihan tekanan air pori ∆u yang besarnya sama dengan ∆p. Dalam kondisi demikian tidak ada perubahan tegangan efektif didalam

tanahnya. Setelah air pori sedikit demi sedikit terperas keluar, secara berangsur-angsur tanah mampat, beban perlahan-lahan ditransfer kebutiran tanah, dan tegangan efektif bertambah. Akhirnya, kelebihan tekana air pori menjadi nol. Pada kondisi ini, tekanan air pori sama dengan tekanan hidrostatis yang diakibatkan oleh air tanahnya.

G. Lempung Normal Normally Consilidated dan Overconsildated

Mengenai istilah normally consilidated (terkonsolidasi normal) dan

overconsildated (terkonsolidasi berlebihan), Istilah normally consilidated dan

overconsildated digunakan untuk menggambarkan suatu sifat penting dari lapisan tanah lempung. Lapisan tanah lempung biasanya terjadi dari proses pengendapan. Pada proses pengendapannya, lempung akan mengalami konsolidasi ataupun penurunan akibat tekanan tanah yang mengendap diatasnya. Lapisan-lapisan tanah yang diatas ini suatu ketika mungkin kemudia hilang akibat proses alam. Hal ini berarti tanah lapisan bawah pada suatu saat dalam sejarah geologinya pernah mengalami konsolidasi akibat dari tekanan yang lebih besar dari tekanan yang bekerja sekarang. Lapisan semacam ini disebut lapisan overconsolidated (OC)

27

atau terkosolidasi berlebihan. Bila tegangan efektif yang bekerja pada waktu sekarang adalah tegangan maksimumnya, maka endapan lempung ini disebut lempung pada kondisi normally consilidated (NC) atau terkonsolidasi normal. Jadi lempung pada kondisi normally consilidated, bila tekanan prakonsolidasi (preconsolidationpressure) (pc’ ) sama dengan tekanan overburden efektif (po’). Sedang lempung pada kondisi overconsolidated, jika tegangan prakonsolidasi

lebih besar dari tekanan overburden efektif yang ada pada waktu sekarang (pc’

>po’). Nilai banding overconsolidation (Overconsolidation ratio, OCR) didefinisikan sebagai nilai banding tekanan prakonsolidasi terhadap tegangan efektif yang ada, atau bila dinyatakan dalam persamaan :

' '

o c

p p OCR

Tanah normally consilidated mempunyai nilai OCR = 1, dan tanah dengan OCR>1 adalah overconsolidated. Dapat ditemui pula, tanah lempung mempunyai OCR < 1. Dalam hal ini tanah adalah sedang dalam (keadaan) konsolidasi (underconsolidated). Kondisi underconsolidated dapat terjadi pada tanah-tanah yang baru saja diendapkan baik secara geologis maupun oleh manusia. Dalam kondisi ini, lapisan lempung belum mengalami keseimbangan akibat beban diatasnya. Jika tekanan air pori diukur dalam kondisi underconsolidated, tekanannya akan melebihi hidrostatisnya.

Telah disebutkan bahwa akibat perubahan tegangan efektif, tanah dapat menjadi

overconsolidated. Perubahan tegangan efektif ini, misalnya akibat adanya perubahan tegangan total, atau perubahan tekanan air pori. Lapisan tanah yang

terkonsolidasi sebenarnya tidak dalam kondisi seimbang seperti yang sering diperkirana. Perubahan volume dan rayapan sangat mungkin masih berlangsung pada tanah tersebut. Dalam lapisan tanah asli, dimana permukaan tanah tersebut horizontal, keseimbangan mungkin didapatkan. Tetapi kalau tanah tersebut dalam kemiringan, rayapan dan perubahan volume mungkin masih terjadi.

H. Pengaruh Gangguan Benda Uji pada Grafik e-log p

Kondisi tanah yang mengalami pebebanan seperti yang ditunjukkan dalam grafik

e-log p yang diperoleh dari laboratorium, tidak sama dengan kondisi pembebanan tanah asli pada lokasi dilapangan. Beda reaksi terhadap beban antara benda uji di laboratorium dan dilapangan adalah karena adanya ganguan tanah benda uji (soil disturbance) selama persiapan pengujian oedometer. Karena dibutuhkan untuk mengetahui hubungan angka pori-tegangan efektif pada kondisi asli dilapangan, maka diperlukan koreksi terhadap hasil pengujian dilaboratorium.

Dilapangan, elemen tanah dipengaruhi oleh tegangan efektif-vertikal z' dan tegangan efektif horizontal z' = Ko z' (dengan Ko adalah koefisien tekanan

lateral tanah diam). Umumnya Ko tidak sama dengan 1, yaitu kurang dari 1 untuk

lempung normally consolidated atau sedikit normally overconsolidated (slightly overconsolidated) dan lebih dari 1 untuk lempung terkonsolidated sangat berlebihan (heavily overconsolidated). Ketika contoh tanah diambil dari dalam tanah dengan pengeboran tekanan keliling luar (external confining pressure) hilang. Kecendrungan tanah jenuh setelah terambil dari dalam tanah untuk mengembang karena hilangnya tekanan keliling, ditahan oleh berkembangnya tekanan air pori negatif akibat tegangan kapiler (capillary tension). Jika udara

29

tidak keluar dari larutannya, volume contoh tidak akan berubah dan tegangan

keliling efektif ( z') sama dengan besarnya tekanan air pori ( - u ). Dalam kondisi

ini z' = z' n= .

Jadi, nilai banding z' / z' berubah dengan perubahan yang tergantung pada nilai

Ko. Regangan yang ditimbulkan menyebabkan kerusakan benda uji atau benda uji

menjadi terganggu. Pengaruh ini telah diselidiki oleh Skewmpton dan Sowa (1963), Ladd dan Lambe (1963), dan Ladd (1964). Pengaruh dari pengambilan contoh tanah dan lain-lain pengaruh kerusakan benda uji diberikan dalam Gambar4.

Sejarah pembebanan dari suatu contoh tanah lempung normally consolidated

disajikan dalam Gambar 4.a. Kurva pemampatan asli diperlihatkan sebagai garis penuh AB, yang menggambarkan kondisi asli dilapangan, dengan Po' = Pc'.

Tambahan beban pada lapisan tanah akan menghasilkan perubahan angka pori (e) menurut garis patah-patah BE, yaitu perpanjangan kurva pemampatan asli dilapangan. Akan tetapi, akibaht gangguan tekanan konsolidasi efektif benda uji pada waktu dibawa dilaboratorium berkurang, walupun angka pori tetap. Ketika benda uji dibebani kembali dilaboratorium, pengurangan angka pori yang terjadi akibaht ganguan, contohnya adalah seperti kondisi yang ditunjukkan oleh kurva laboratorium CD

.

Dalam hal lempung overconsolidated (Gambar 4.b), sejarah tegangan dilapangan disajikan oleh kurva pemampatan asli ke titik dimana tekanan prakonsilidasi (Pc' )

tercapai (bagian AB). Sesudah itiu, karena sesuatu hal terjadi di waktu lampau, beban berkurang sampai mencapai tekanan overburden (Po'). Kurva garis penuh

BC memperlihatkan hubungan e-log P ' dilapangan selama pengurangan bebannya. Penambahan beban dilapangan akan mengikuti kurva pemampatan kembali yang berupa garis patah-patah CB, yang bila beban bertambah hinga melampaui tekanan prakonsildasi, kurva akan terus kebawah mengikuti pelurusan dari kurva pemampatan asli dilapangan (bagian BF). Akibat gangguan contohnya, maka tekanan konsolidasi efektif tereduksi pada angka pori konstan, yang bila kemudian diadakan pengujian dilaboratorium kurvanya akan mengikuti garis penuh DE. Penambahan derajat ganguan benda uji, mengakibatkan kurva laboratorium akan cenderung bergeser lebih kekiri

Gambar 2.4. Pengaruh gangguan contoh pada kurva pemampatan. (a) Lempung Normally Consolidated

31

I. Kuat Tekan Bebas

Uji tekan bebas termasuk hal yang khusus dari uji triaksial unconsolidated undrained, UU (tak terkonsolidasi-tak terdrainase). Gambar skematik dari prinsip pembebanan dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 5. Kondisi pembebanansama dengan yang terjadi pada uji triaksial, hanya tekanan selnya nol ( 3 = 0).

1

3 = 0 3 = 0

1

Gambar 2.5. Skema uji tekan bebas (Christady, 2006)

Bila maksud pengujian adalah untuk menentukan parameter kuat geser tanah, pengujian ini hanya cocok untuk jenis tanah lempung jenuh, dimana pada pembebanan cepat, air tidak sempat mengalir ke luar dari benda uji. Pada lempung jenuh, tekanan air pori dalam benda uji pada awal pengujian negatif (tegangan kapiler).

Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji mengalami keruntuhan. Pada saat keruntuhannya, karena 3 = 0, maka:

1 = 3 + Δ f = Δ f = qu ... (1) Sampel

Dengan qu adalah kuat tekan bebas (unconfined compression strength). Secara teoritis, nilai Δ f pada lempung jenuh seharusnya sama seperti yang diperoleh dari pengujian triaksial unconsolidated-undrained dengan benda uji yang sama. Sehingga diperoleh:

su = cu = 2 qu

Dimana su atau cu adalah kuat geser undrained dari tanahnya. Hubungan konsistensi dengan kuat tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 5. Hasil uji tekan bebas biasanya tidak begitu meyakinkan bila digunakan untuk menentukan nilai parameter kuat geser tanah tak jenuh.

Tabel 2.4. Hubungan kuat tekan bebas (qu) tanah lempung dengan konsistensinya (Christady, 2006)

Konsistensi qu (kN/m2)

Lempung keras Lempung sangat kaku

Lempung kaku Lempung sedang

Lempung lunak Lempung sangat lunak

> 400 200 – 400 100 – 200 50 – 100

25 – 50 < 25

33

Dalam praktek, untuk mengusahakan agar kuat geser undrained yang diperoleh dari hasil uji tekan bebas mendekati sama dengan hasil uji triaksial pada kondisi keruntuhan, beberapa hal yang harus dipenuhi, antara lain (Holtz dan Kovacs, 1981):

1) Benda uji harus 100% jenuh, kalau tidak, akan terjadi desakan udara di dalam ruang pori yang menyebabkan angka pori (e) berkurang sehingga kekuatan benda uji bertambah.

2) Benda uji tidak boleh mengandung retakan atau kerusakan yang lain. Dengan kata lain benda uji harus utuh dan merupakan lempung homogen. Dalam praktek, sangat jarang lempung overconsolidated dalam keadaan utuh, dan bahkan sering terjadi pula lempung normally consolidated mempunyai retakan-retakan.

3) Tanah harus terdiri dari butiran sangat halus. Tekanan kekang efektif (effective confining pressure) awal adalah tekanan kapiler residu yang merupakan fungsi dari tekanan pori residu (-ur). Hal ini berarti bahwa penentuan kuat geser tanah dari ujitekan bebas hanya cocok untuk tanah lempung.

4) Proses pengujian harus berlangsung dengan cepat sampai contoh tanah mencapai keruntuhan. Pengujian ini merupakan uji tegangan total dan kondisinya harus tanpa drainase selama pengujian berlangsung. Jika waktu yang dibutuhkan dalam pengujian terlalu lama, penguapan dan pengeringan benda uji akan menambah tegangan kekang dan dapat menghasilkan kuat geser yang lebih tinggi. Waktu yang cocok biasanya sekitar 5 sampai 15 menit.

Perlu diperhatikan bahwa kuat tekan bebas adalah nilai ( 1 – 3 ) saat runtuh ( dengan 3 = 0 ) , sedang kuat geser undrained adalah nilai f = ½ ( 1 – 3 )

saat runtuh. J. Landasan Teori

1. Pengujian Konsolidasi

Pemampatan tanah disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pori dan sebab-seba lain. Mengingat nilai parameter tanah sangat dipengaruhi oleh beban maka besarnya beban yang digunakan perlu disesuaikan dengan beban konstruksi bangunan yang direncanakan. Adapun tujuan dari konsolidasi adalah menentukan sifat kemampatan tanah sifat pengembangan dan karakteristik konsolidasinya yang merupakan fungsi dari permeabilitas tanah.

 Sifat pemampatan tanah dinyatakan dengan indeks kompresi (Cc)  Sifat pengembangan tanah dinyatakan dengan indeks swelling (Cs)  Karakteristik konsolidasi dinyatakan oleh koefisien konsolidasi (Cv) Yang menggambarkan kecepatan terhadap kompresi tanah terhadap waktu. 2. Analisis Perhitungan Pengujian Konsolidasi

a. Tegangan Tanah Sebelum Konsolidasi (Pa’)

σilai tegangan tanah sebelum konsolidasi (Pa’) yaitu besarnya tegangan tanah

35

b.Tekanan Tanah Sebelum Konsolidasi (Pc’)

Nilai tekanan tanah yang terjadi saat sebelum konsolidasi (prakonsolidasi) yaitu tekanan yang terjadi pada saat prakonsolidasi yang mengakibatkan tekanan prakonsolidasi bergerak kekiri atau berkurang yang diikuti oleh pengurangan angka pori (mengakibatkan regangan tanah bertambah).

c. Koefisien Pemampatan (Coeficient of Compression) (av) dan keofisien

perubahan Volume (mv) (Coeficient of Volume Change)

Koefisien pemampatan (av) adalah koefisien yang menyatakan kemiringan

k...urva e--p. Jika tanah dengan volume V1 mamapat sehingga volumenya

menjdai V2, dan mampatnya tanah dianggap hanya sebagai akibata pengurangan

rongga pori, maka perubahan volume hanya dalam arah vertikal dapat dinyatakan oleh :

...(2)

Dengan :

e1 = angka pori pada tegangan P1’

e2 = angka pori pada tegangan P2’

V1 = Volume pada tegangan P1’

V2 = Volume pada tegangan P2’

Kemiringan kurva e –p’ (av) didifinisikan sebagai :

...(3) p e a_v    1 2 1 1 2 2 1 2 1 1 1 ) 1 ( ) 1 ( e e e e e e V V V          ' 1 ' 2 2 1 p p e e  

Keofisien perubahan volume (Mv) didifenisikan sebagai perubahan volume

persatuan penambahan tegangan efektif. Satuan dari mV adalah kebalikan dari

tegangan (cm2/kg) . perubahan volume dapat dinyatakan dengan perubahan ketebalan ataupun angka pori. Jika terjadi penambahan tegangan efektif p’ ke p’, maka angka pori akan berkurang dari e1 ke e2 (Gambar 2.9.b) dengan perubahan ∆H.

Perubahan volume =

1 2 1 1 2 1 H H H V V V   

(karena area contoh tetap)

= ...(4) Substitusi Persamaan (4a) ke Persaamaan (3) diperoleh

Perubahan volume = ...(5) Karena mv adalah perubahan volume/satuan penambahan tegangan, maka

MV =

=

1

1 e a_{v p}

  

... .(6) Nilai mv untuk tanah tertentu tidak konstan, tetapi tergantung dari besarnya

tegangan yang ditinjau.

c. Indeks Pemampatan (Cc) (Compressioon Index)

Indeks pemampatan, Cc adalah kemiringan dari bagian garis lurus grafik e-log p’.

Untuk dua titik yang terletak pada bagian lurus dari grafik dalam Gambar 2.10. Cc

dapat dinyatakan dalam persamaan :

Cc = ...(7)

Untuk tanah noremally consolidated, Terzaghi dan Peck (1967) memberikan hubungan angka kompresi Cc sebagaib berikut:

1 2 1 1 e e e   1 1 e a_{v p}

   P p v e a     1 1 ₁ ' / ' log ' log '

log _{2 1 2 1}

2 1 p p e p p e e    

37

Cc = 0,009 (LL -10) ... .(8)

Dengan LL adalah batas cair (liquid limit). Persamaan ini dapat dipergunakan untuk tanah lempung tak organik yang mempunyai sensitivitas rendah sampai sedang dengan kesalahan 30% (rumus ini seharusnya tak diggunakan untuk sensitivitas lebih besar dari Terzaghi dan Peck juga memberikan hubungan yang sama untuk tanah lempung

Cc = 0,009 (LL -10) ... .(9)

Beberapa niulai Cc, yang didasrkan pada sifat-sifat tanah pada tempat-tempat

tertentu yang diberikan oleh azzouz dkk, (1976) sebagai berikut :

Cc = 0,01 WN (untuk lempung Chicago) ... ..(10)

Cc = 0,0046 (LL – 9) (untuk lempung Brasilia) ...(11)

Cc = 0,208 eo + 0,0083 (untuk lempung Chicago) ...(12)

Cc = 0,0115 WN (untuk tanah organik, gambut) ...(13)

Dengan WN adalah kadar air asli (%) dan eo adalah angka pori.

d. Koefisien Konsolidasi (Cv) (Coefficient of Consolidation)

Kecepatan penurunan dapat dihitung dengan menggunakan koefisien konsolidasi

Cv. Kecepatan penurunan perlu diperhitungkan bila penurunan konsolidasi yang

terjadi pada suatu struktur diperkirakan sangat besar. Bila penurunan sangat kecil, kecepatan penurunan tidak begitu penting diperhatikan, karena penurunan yang terjadi sejalan dengan waktunya akan tidak menghasilkan perbedaan yang begitu besar.

Derajat konsolidasi pada sembarang waktunya, dapat ditentukan dengan menggambarkan grafik penurunan vs. waktu untuk satu beban tertentu yang

diterapkan pada alat konsolidometer. Caranya dengan mengukur penurunan total pada akhir fase konsolidasi. Kemudian dari data penurunan dan waktunya, sembarang waktu yang dihubungkan dengan derajat konsolidasi rata-rata tertentu (misalnya U = 50%) ditentukan. Hanya sayangnya, walaupun fase konsolidasi telah berakhir, yaitu ketika tekanan air pori telah nol, benda uji dalam konsolidometer masih terus mengalami penurunan akibat konsolidasi sekunder. Karena itu, tekanan air pori mungkin perlu diukur selama proses pembebanannya atau suatu interpretasi data penurunan dan waktu harus dibuat untuk menentukan kapan konsolidasi telah selesai.

Jika sejumlah kecil udara terhisap masuk dalam air pori akibat penurunan tekanan pori dari lokasi aslinya di lapangan, kemungkinan terdapat juga penurunan yang berlangsung dengan cepat, yang bukan bagian dari proses konsolidasi. Karena itu, tinggi awal atau kondisi sebelum adanya penurunan saat permulaan proses konsolidasi juga harus diinterpretasikan.

e. Metode Kecocokan Log = Waktu (Log-Time Fitting method)

Prosedur untuk menentukan nilai koefisien konsolidasi Cv diberikan oleh

Casagrande dan Fadum (1940). Cara ini sering disebut metode kecocokan log-waktu Casagrande (Casagrande log-time fitting method). Adapun prosedurnya adalah sebagai berikut:

1. Gambarkan grafik penurunan terhadap log waktu, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 12 untuk satu beban yang diterapkan

2. Kedudukan titik awal kurva ditentukan dengan pengertian bahwa kurva awal mendekati parabol. Tentukan dua titik yaitu pada saat t1 (titik P) dan saat 4t1 (titik

39

Ro digambar dengan mengukur jarak x kea rah vertical di atas titik P. Untuk

pengontrolan, ulangi dengan pasangan titik yang lain.

3. Titik U = 100%, atau titik R100, diperoleh dari titik potong dua bagian linier

kurvanya, yaitu titik potong bagian garis lurus kurva konsolidasi primer dan sekunder.

4. Titik U = 50%, ditentukan dengan R50 = (R0 + R100)/2

Dari sini diperoleh waktu t50. Nilai Tv sehubungan dengan U = 50% adalah 0,197.

Selanjutnya koefisien konsolidasi Cv, diberikan oleh persamaan:

50 2

197 , 0

t H

C t

v  ...(14)

Pada pengujian konsolidasi dengan drainasi atas dan bawah, nilai Ht diambil

setengah dari tebal rata benda uji pada beban tertentu. Jika temperature rata-rata dari tanah asli di lapangan diketahui, dan ternyata terdapat perbedaan dengan temperature rata-rata pada waktu pengujian, koreksi nilai Cv harus diberikan.

Terdapat beberapa hal di mana cara log-waktu Casagrande tidak dapat diterapkan. Jika konsolidasi sekunder begitu besar pada waktu fase konsolidasi primer selesai, mungkin tidak dapat terlihat dengan jelas dari patahnya grafik log waktu. Tipe kurvanya akan sangat tergantung pada nilai banding penambahan tekanan LIR (Leonard dan Altschaeffl, 1964). Jika R100 tidak dapat diidentifikasikan dari grafik

waktu vs. penurunan, salah satu pengukuran tekanan air pori atau cara lain untuk menginterpretasikan Cv, harus diadakan

.

3. Pengujian Kuat Tekan Bebas

Kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan cara yang dilakukan di laboratorium untuk menghitung kekuatan geser tanah. Uji kuat ini mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah tersebut terpisah dari butiran-butirannya juga mengukur regangan tanah akibat tekanan tersebut.

4. Analisis Perhitungan Pengujian Kuat Tekan Bebas

Nilai kuat tekan bebas ( Unconfined compressive strength ), qu didapat dari pembacaan proving ring dial yang maksimum.

qu = ...(15)

Dimana :

qu = kuat tekan bebas k = kalibrasi proving ring

R = pembacaan maksimum – pembacaan awal

A = luas penampang contoh tanah pada saat pembacaan R.

A kxR

41

K. Penelitian Terdahulu

Penelitian terdahulu yang berkaitan dengan pengujian konsolidasi dan kuat tekan antara lain :

a. Penelitian kuat tekan bebas

Pada penelitian yang telah dilakukan (Hatmoko, J.T dan Lulie Y, 2007) yang berjudul UCS Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu Ampas Tebu Dan Kapur didapat grafik hubungan UCS kadar kapur dan lama pemeraman.

Gambar 2.6. Hubungan antara kenaikan UCS kadar kapur dan lama pemeraman (Hatmoko, J.T dan Lulie Y, 2007)

Dapat disimpulkan pengujian kuat tekan bebas tanah lempung dicampur kapur dengan variasi 6% dan 8%, selalu mengalami kenaikan hingga pemeraman 28 hari.

Pada penelitian yang dilakukan (Ghazali F, 2010 ) yang berjudul Pengaruh Penambahan Kapur Ca(OH)2 Pada Tanah Lempung (Clay) Terhadap Plastisitas Dan Nilai CBR Tanah Dasar (Subgrade) Perkerasan Jalan diperoleh hasil pengujian kuat tekan bebas tanah lempung yang dengan kapur

Tabel 2.5. Hasil penelitian terhadap kuat tekan bebas berbagai variasi penambahan kapur dan waktu pemeraman.

No Penambahan

Kapur (%) Waktu Pemeraman (Hari) UCS (Kg/cm2)

1 1

0 0,231

7 0,286

14 0,372

2 3

0 0,366

7 0,411

14 0,545

3 5

0 0,526

7 0,610

14 0,703

28 0,747

43

Gambar 2.7. Perbandingan nilai kuat tekan bebas maksimum tanah lempung yang telah di campur Ca(OH)2 dengan berbagai variasi kadar kapur dan waktu pemeraman (Ghazali F, 2010 )

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa kuat tekan bebas tanah asli yang dicampur dengan kapur selalu naik dengan naiknya kadar kapur di dalam tanah serta lamanya pemeraman. Kenaikan nilai kuat tekan bebas (Qu) maksimum terjadi pada penambahan kapur 5% dengan masa pemeraman 14 hari, yaitu dari 0.204 kg/cm² menjadi 0.703 kg/cm².

b. Pengujian konsolidasi

Pada penelitian yang dilakukan (Renaningsih , Tedi Agung S, 2012) yang berjudul pengaruh tanah gadong terhadap nilai konsolidasi dan Kuat dukung tanah lempung tanon yang di stabilisasi Dengan semen. Hasil dari pengujian konsolidasi dapat dilihat pada Tabel 2.7.

5. Prosedur Pengujian Utama Kuat Tekan Bebas.

Pengujian kuat tekan bebas ini dilakukan pada sampel tanah yang disubtitusi material pasir. Adapun langkah-langkah prosedur pengujiannya antara lain : a. Memasukkan sampel tanah yang sudah dicampur dengan pasir kedalam

cetakan benda uji berbentuk silinder sehingga cetakan terisi penuh dengan sampel tanah.

b. Mengeluarkan sampel tanah dari cetakan silinder dengan menggunakan piston plunger.

c. Meletakkan sampel tanah tersebut pada alat unconfined compression test kemudian mencatat pembacaan mula-mula dari proving ring dial, arloji pengukur regangan vertical dan waktu.

d. Mulai memberikan tekanan vertical dengan kecepatan regangan 1 % per menit. Melakukan pembacaan proving ring dial setiap regangan 0,01 inci. e. Pemberian regangan vertical ditingkatkan sampai terjadi kelongsoran pada

sampel tanah, dimana pembacaan proving ring dial telah mencapai nilai maksimum. Percobaan dihentikan setelah pembacaan proving ring dial mulai turun beberapa kali (minimum 3 kali).

f. Melakukan percobaan di atas pada sampel berikutnya. E. Analisis Data

Hasil data yang diperoleh dan didapatkan dari penelitian yang dilakukan diolah, kemudian hasil dari penelitian ditampilkan dalam bentuk tabel dan dibuat grafik.

Gambar 3.5. Bagan Alir Penelitian MULAI

Klasifikasi tanah PengujianSifatFisik 1. Kadar Air 4. BeratJenis 2. Berat Volume 5.BatasAtterberg 3. AnalisaSaringan 6. Hidrometer

Pengambilan sampel

Pencampuran tanah

tidak

Sampel A Tanah Asli +

10% Pasir

SampelB Tanah Asli +

20% Pasir

SampelC Tanah Asli +

30% Pasir

Uji pemadatan

Uji konsolidasi Uji kuat tekan

Analisis data

Kesimpulan dan saran

V. PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Tanah lempung yang digunakan sebagai sampel penelitian berasal dari Daerah Rawa Sragi, Desa Belimbing Sari Kecamatan Jabung, Kabupaten Lampung Timur termasuk dalam kategori tanah lempung lunak plastisitas tinggi dengan nilai Plasticity Index yang tinggi > 11%. Berdasarkan klasifikasi tanah menurut USCS (Uniffied Soil Clasification System) tanah ini termasuk ke dalam kelompok CH yaitu tanah lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung “gemuk” (fat clays).

2. Dari hasil penelitian didapat pada setiap penambahan campuran pasir pada tanah lempung menyebabkan nilai kadar air optimumnya semakin menurun. Hal ini disebabkan mengecilnya rongga – rongga antara partikel campuran tanah akibat pencampuran pasir dan tertutupnya mikropori pada tanah lempung oleh pasir sehingga air tidak dapat masuk dalam pori-pori tanah lempung.

3. Dari hasil penelitian didapat pada setiap penambahan campuran pasir pada tanah lempung menyebabkan nilai berat volume kering semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin merapatnya jarak antar partikel tanah lebih padat sehingga terjadinya peningkatan berat jenis campuran. Penambahan pasir juga akan menyebabkan mikropori yang ada pada tanah lempung akan ditutupi oleh pasir. Pasir akan mendesak air keluar dari pori sehingga rongga pada tanah lempung yang berisi air akan diganti oleh pasir. 4. Dari hasil penelitian didapat pada setiap penambahan campuran pasir pada

tanah lempung menyebabkan nilai koefisien konsolidasi (Cv) semakin meningkat atau waktu penurunannya semakin cepat.

5. Dari hasil penelitian didapat pada setiap penambahan campuran pasir pada tanah lempung menyebabkan nilai indeks pemampatan semakin menurun atau penurunan tanah yang terjadi semakin kecil.

6. Dari hasil penelitian didapat pada setiap penambahan campuran pasir pada tanah lempung menyebabkan nilai koefisien pemampatannya semakin menurun atau pemampatan tanah yang terjadi semakin kecil.

7. Dari hasil penelitian didapat pada setiap penambahan persentase campuran pasir pada tanah lempung menyebabkan nilai kuat tekan atau daya dukung tanah semakin meningkat.

8. Dari hasil penelitian dapat dilihat hubungan nilai konsolidasi atau penurunan tanah dan kuat tekan tanah lempung yang dicampur material pasir yaitu semakin kecil penurunan yang terjadi maka kuat tekan atau daya dukung tanah tersebut akan semakin kuat.

B. Saran

1. Untuk penelitian kedepannya sebaiknya menggunakan campuran yang berbeda karena untuk perbandingan antara nilai konsolidasi dan kuat tekan dengan campuran yang berbeda.

2. Untuk penelitian ke depannya sebaiknya menggunakan persentase campuran pasir dengan jumlah yang lebih besar untuk mendapatkan nilai yang maksimum.

3. Sampel tanah yang digunakan untuk penelitian selanjutnya seharusnya menggunakan jenis tanah yang berbeda atau dari tempat yang berbeda karena untuk melihat nilai konsolidasi dan kuat tekan pada jenis tanah yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKA

Adha, Idharmahadi. 2008. Penuntun Praktikum Mekanika Tanah.

Andar, Veny. 2014. Perilaku Loading Dan Unloading Pada Tanah Lempung Yang Disubtitusi Material Bergradasi Kasar (Pasir). Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Bowles, J.E. 1989. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Erlangga. Jakarta. Craig, R.F., 1987, “Mekanika Tanah, Edisi Keempat”, Erlangga, Jakarta.

Das, B. M. Endah Noor, B. Mochtar. 1985. Mekanika tanah. (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis). Jilid I. Penerbit Erlangga. Surabaya.

Das, B. M. 1993. Mekanika Tanah. (Prinsip – prinsip Rekayasa Geoteknis). Jilid I Penerbit Erlangga, Jakarta.

Hardiyatmo, christady H.1995. Mekanika Tanah II. Erlangga. Jakarta.

Hardiatmo, Hary Christady. 1992. Mekanika Tanah Jilid I. Gramedia Pustaka Umum. Jakarta.

Hardiyatmo, Hary Christady. 1996. Teknik Fondasi I. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta Sutedjo, M. 1988. Pengantar Ilmu Tanah. Bina Aksara Jakarta.

Hatmoko, J.T dan Lulie Y. 2007. UCS Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu Ampas Tebu dan Kapur. Universitas Kristen Petra. JawaTimur.

Renaningsih, dan Tedi Agung S. 2012. Pengaruh Tanah Gadong Terhadap Nilai Konsolidasi Dan Kuat Dukung Tanah Lanon Yang Distabilisasi Dengan Semen. Universitas Muhamadiyah Surakarta. Jawatengah.

Terzaghi, Karl. 1987. Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa Edisi Kedua Jilid 1. Erlangga. Jakarta.