TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG LUNAK YANG DISTABILISASI DENGAN KOLOM CAMPURAN PASIR KAPUR DENGAN Tinjauan Kuat Geser Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi Dengan Kolom Campuran Pasir Kapur Dengan Variasi Diameter.
TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG LUNAK YANG
DISTABILISASI DENGAN KOLOM CAMPURAN PASIR KAPUR DENGAN
VARIASI DIAMETER
PUBLIKASI ILMIAH
PUBLIKASI ILMIAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Oleh:
MAR ENNI
D 100 120 092
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG LUNAK YANG
DISTABLISASI DENGAN KOLOM CAMPURAN PASIR KAPUR DENGAN
VARIASI DIAMETER
Abstrak
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Merdhiyanto (2015) tanah di Desa Troketon Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten
termasuk dalam A-7-6 yaitu lempung lunak dengan plastisitas tinggi. Hal tersebut mengakibatkan kerusakan struktur
bangunan yang berada diatasnya seperti fenomena jalan retak-retak, ambles dan bergelombang. Salah satu cara mengatasi
masalah tersebut dilakukan stabilisasi tanah dengan menggabungkan dua bahan material pasir dan kapur. Pada penelitian
ini dilakukan stabilisasi tanah dari Desa Troketon Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten menggunakan kolom campuran
pasir kapur dengan variasi diameter. Pengujian ini ditinjau dari parameter kuat geser yaitu nilai kohesi (c) dan nilai sudut
geser dalam (φ). Hasil penelitian menunjukkan bahwa stabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur nilai kohesi (c)
paling tinggi yaitu sebesar 0,3534 kg/cm2, nilai sudut gesek dalam (φ) paling tinggi sebesar 7,03o dan nilai kuat geser
meningkat hingga 0,554 kg/cm2. Pada penelitian ini semakin besar diameter yang dipakai nilai kohesi (c), nilai sudut
gesek dalam (φ) dan nilai kuat geser tanah semakin menurun, dengan demikian diameter kolom campuran pasir kapur
yang paling efektif pada diameter 10 cm.
Kata kunci: tanah lempung lunak, stabilisasi, kolom campuran pasir kapur, kuat geser tanah, kohesi , sudut gesek
dalam.
Abstract
According to research conducted by Merdhiyanto (2015) soil in the village Troketon Pedan Regency of Klaten
included in the A-7-6 is soft clay with high plasticity. It resulted in structural damage to buldings located
thereon such as the phenomenon of road cracks, subsidence and bumpy. One way to overcome these problems
do soil stabilization by combining two materials of sand and lime. In this research, soil stabilization of the
Troketon Village of Klaten Regency Pedan using a mixture of sand lime column with variation diameter. This
test in terms of shear strength parameters of a value of cohesion (c) and angle friction (φ). The results show
that stabilization with mixture of sand lime column value of cohesion (c) the most highest at 0,3534 kg/cm2,
the value of angle friction at 7,030 and the value of shear strength at 0,554 kg/cm2 . In this study, the larger the
diameter of the used value of cohesion (c) and the friction angle (φ) decrease, thus diameter of column a
mixture of sand lime is the most effective at a diameter of 10 cm.
Keywords : soft clay soil, stabilization, lime sand mixture column, the shear strength, cohesion , the friction
angle.
1
PENDAHULUAN
Tanah merupakan bahan bangunan yang memiliki peranan penting pada berbagai macam pekerjaan
konstruksi, karena tanah berfungsi sebagai unsur utama fondasi dari bangunan. Salah satu jenis tanah
yang perlu kita ketahui yaitu lempung, lempung adalah jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis
memliki daya dukung yang sangat rendah pada kondisi kadar air tinggi dan memiliki kembang susut
yang tinggi pula. Hal tersebut menyebabkan kerusakan struktur bangunan yang berada diatasnya
seperti fenomena jalan retak-retak, ambles dan bergelombang sehingga dapat merugikan masyarakat.
Salah satu contoh kondisi tanah yang kandungan lempungnya tinggi yaitu di Desa Troketon
Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten menurut penelitian yang sudah pernah dilakukan oleh
(Merdhiyanto, 2015) berdasarkan metode Assosciation of State Highway and Transportation Official
(AASHTO), termasuk dalam A-7-6, yaitu lempung buruk. Sedangkan menurut metode United Soil
Clasification System (USCS) termasuk dalam golongan CH yaitu lempung anorganik dengan
plastisitas tinggi.
Dari permasalahan di atas, maka lempung yang berasal dari Desa Troketon Kecamatan Pedan
Klaten ini perlu distabilisasi untuk menanggulangi masalah yang terjadi pada daerah tersebut.
Metode yang dilakukan antara lain mencampur tanah lempung dengan material tambahan, metode
pemadatan, preloading, metode vertical drain dan masih banyak lagi. Pada penelitian ini
menggunakan metode stabilisasi tanah kolom campuran pasir dan kapur. Pada penelitian ini akan
dilakukan perbaikan metode stabilisasi tanah kolom campuran pasir dan kapur dengan variasi
diameter yang ditinjau dari kuat gesernya.
METODE
Dalam penelitian ini terdapat 5 tahap yaitu pertama tahap penentuan lokasi dan pengambilan sampel
tanah. Selain itu mempersiapkan alat-alat yang digunakan dalam penelitian dan membuat beban
seberat 50 Kg.
Kemudian tahap kedua yaitu ini menyiapkan benda uji dari box yang menggunakan kolom campuran
pasir kapur untuk pemeriksaan-pemeriksaan yang akan dilakukan. Pertama menyiapkan box
pengujian, lalu memasukkan pasir setebal 5 cm sama rata pada dasar box pengujian sebagai drainase
horizontal, lalu memasang cetakan kolom yang berdiameter 15 cm berbentuk setengah lingkaran pada
sisi tepi kanan kiri dari box uji.kemudian sampel tanah dimasukkan sampai ketinggian 30 cm padat
secara bertahap 3 lapis dengan jumlah pukulan 25 kali per lapis. Kemudian sampel dijenuhkan dengan
air selama 4 hari. Setelah direndam selama 4 hari air dibuang dengan membuka kran pembuangan dan
tunggu selama 24 jam.
2
Selanjutnya tahap ketiga yaitu mencabut cetakan kolom lalu lubangnya diisi dengan kapur.
Kemudian memasukkan pasir diatas sampel tanah dengan ketebalan 5 cm sebagai drainase horizontal.
Lalu memberikan timbunan beban dengan berat 50 kg. Kemudian didiamkan selama 4 hari, air
dibuang dengan membuka kran samping box, dan tunggu selama 24 jam. Setelah itu melepas
timbunan, kemudian ambil 3 sampel, yaitu dengan jarak 16,67 cm, 33,33 cm dan 50 cm dari tepi
kanan kiri box uji untuk dilakukan pembuatan benda uji dan pengujian geser langsung. Pengujian
sifat fisis tanah yaitu Pemeriksaan batas cair (Liquid Limit), Pemeriksaan batas plastis (Plastic Limit),
Pemeriksaan batas susut (Shrinkage Limit) dan pengujian berat jenis (Spesific Gravity).
Pada tahap keempat dilakukan pengujian kuat geser langsung pada sampel tanah yang telah
distabilisasi menggunakan kolom campuran pasir kapur.
Tahap terakhir dilakukan analisa data-data hasil pengujian yang telah dilakukan pada tahap
pertama sampai tahap ketiga Analisa data ini dilakukan untuk mendapatkan kesimpulan dari
penelitian yang telah dilakukan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini untuk memperoleh data-data yang diperlukan dilakukan beberapa pengujian dan
pemeriksaan. Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini meliputi, pemeriksaan tanah yang sebelum
distabilisasi menggunakan kolom campuran pasir kapur dan yang sesudah distabilisasi menggunakan
kolom campuran pasir kapur dengan pengujian sifat fisis tanah batas-batas Atterberg (Liquid Limit,
plastic Limit, dan Shrinkage Limit), pengujian berat jenis (specific gravity), pemeriksaan nilai sudut
gesek dalam (φ), pemeriksaan nilai kohesi (c), dan pemeriksaan nilai kuat geser ( ).
3.1 Pengujian Sifat Fisis Tanah
Untuk pengujian sifat fisis tanah dilakukan pemeriksaan berat jenis dan batas-batas Atterberg
berupa batas cair (Liquid Limit), batas plastis (Plastic Limit) dan batas susut (Shrinkage Limit).
Berikut Tabel hasil nilai pengujian berat jenis (Gs) tanah setelah distabilisasi dengan kolom
campuran pasir kapur.
Tabel 1. Hasil uji berat jenis tanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur
jarak
Diameter kolom (cm)
Tanpa
pengambilan
Pengujian
kolom
sampel (cm)
10
15
20
16.67
2.624
2.609
2.601
Gs
2.705
33.33
2.667
2.639
2.611
50
2.691
2.649
2.635
Hubungan antara berat jenis (Spesifiic Gravity) dengan variasi diameter kolom dalam grafik dibawah
ini :
3
Specific Gravity (Gs)
2.725
2.700
2.675
2.650
2.625
2.600
2.575
2.550
2.525
jarak 50 cm
jarak 33.33 cm
jarak 16.67 cm
tanpa kolom
10
15
Variasi Diameter Kolom (cm)
20
Gambar 1. Hubungan antara berat jenis (Spesifiic Gravity) dengan variasi diameter kolom
Berdasarkan hasil pengujian berat jenis menunjukkan bahwa terjadi penurunan nilai Gs
setelah tanah di stabilisasi dengan menggunakan kolom campuran pasir kapur, dan semakin besar
diameter kolom nilai Gs semakin menurun. Hal ini dikarenakan berat jenis pasir yaitu antara 2,65 –
2,68 sedangkan berat jenis kapur yaitu 2,302 lebih kecil daripada berat jenis tanah asli 2,705, selain
itu ukuran diameter kolom untuk stabilisasi tanah juga berpengaruh pada penurunan nilai Gs.
Semakin besar ukuran diameter kolom yang dipakai, kapur dan pasir yang digunakan juga lebih
banyak sehingga nilai Gs nya semakin menurun.
Tabel 2. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarak pengambilan
sampel 16.67 cm
Variasi diameter (cm)
LL (%)
PL (%)
PI (%)
SL (%)
tanpa kolom
79.80
24.18
55.62
6.75
10
70
29
36.8
12.99
15
68.40
31.83
36.57
13.46
20
67
30.61
36.39
14.34
Tabel 3. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarak pengambilan
sampel 33,33 cm
Variasi diameter (cm)
LL (%)
PL (%)
PI (%)
SL (%)
tanpa kolom
79.80
24.18
55.62
6.75
10
71.70
25.83
42.87
11.08
15
69.30
29.08
40.22
11.41
20
67.30
28.31
38.99
12.39
Tabel 4. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarakpengambilan
sampel 50 cm
Variasi diameter (cm)
LL (%)
PL (%)
PI (%)
SL (%)
tanpa kolom
10
15
20
79.80
72
71.70
68
24.18
24.62
27.75
26.08
55.62
44.47
43.95
41.62
6.75
9.97
10.22
11.66
4
Dari hasil pengujian sifat fisis tanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur
menunjukkan bahwa nilai Liquid Limit (LL) atau batas cair semakin menurun ketika diameter kolom
yang digunakan semakin besar. Hal ini disebabkan oleh semakin banyak kapur yang digunakan poripori pasir terisi kapur, sehingga kadar air berkurang. Nilai batas plastis (PL) mengalami kenaikan
dengan semakin besar diameter kolom yang digunakan, hal ini disebabkan oleh karena berkurangnya
kadar air dalam tanah yang telah di stabilisasi. Nilai batas susut (SL)menunjukkan bahwa semakin
besar dimensi kolom yang digunakan maka semakin naik nilai batas susutnya, hal ini disebabkan
adanya reaksi tanah terhadap stabilisator tanah yaitu campuran pasir kapur.Nilai indeks plastisitas
(PI) tanah semakin turun nilai ketika mendekati kolom dan semakin besar diameter kolom yang
digunakan.
3.2 Pengujian Kuat Geser (Direct Shear Test)
Hasil dari pengujian kuat geser tanah yang sudah distabilisasi dengan kolom campuran pasir
kapur dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 5. Hasil uji kuat geser tanah
Jarak
C
ϕ (°)
DiameterKolom pengambilan
(kg/cm2)
sampel (cm)
0.1417
1.81
Tanah Asli
16.67
0.3067
4.26
33.33
10
0.3407
6.78
50
0.3534
7.03
16.67
0.2852
4.12
33.33
15
0.3265
4.74
50
0.3402
5.07
16.67
0.2151
2.28
33.33
20
0.2257
2.57
50
0.2396
3.62
Dari hasil uji kuat gesertanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur
digambarkan dalam grafik dibawah ini :
c (kg/cm2)
0.5
0.4
0.3
jarak 16.67 cm
0.2
jarak 33.33 cm
0.1
jarak 50 cm
0
tanpa kolom
20
15
Diameter kolom (cm)
10
Gambar 2. Hubungan antara kohesi (c) dengan variasi diameter kolom
5
sudut gesek dalam ϕ(°)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
jarak 16.67 cm
jarak 33.33 cm
jarak 50 cm
tanpa kolom
20
15
10
Diameter kolom (cm)
Gambar 3. Hubungan antara sudut gesek dalam (φ) dengan variasi diameter kolom
Nilai kohesi (c) dengan variasi diameter menunjukkan bahwa semakin besar diameter kolom
yang digunakan semakin kecil nilai kohesi (c). Hal ini dikarenakan oleh adanya kohesi semu, kohesi
semu berasal dari gaya kapiler dan gaya mekanis. Gaya kapiler tersebut adalah adanya rembesan air
menuju ke atas, rembesan air berlawanan dengan arah gravitasi (berat tanah), semakin besar diameter
kolom yang dipakai semakin besar juga rembesan airnya dikarenakan semakin banyak kapur yang
digunakan. Gaya mekanis adalah gaya dari luar yaitu dari beban 50 kg. Hal ini mengakibatkan
kepadatan tanah menjadi berkurang, gesekan antar butiran menjadi lepas satu sama lainnya sehingga
tegangan efektif juga berkurang. Apabila kecepatan aliran rembesan air makin besar, maka gaya
berat tanah makin berkurang, akibatnya tegangan total makin kecil.
Nilai sudut gesek dalam (ϕ) dengan variasi diameter kolom menunjukkan bahwa semakin
besar diameter yang digunakan nilai sudut gesek dalam (ϕ) semakin menurun, hal ini disebabkan oleh
campuran pasir dan kapur yang membuat adanya pergerakan partikel-partikel tanah yang saling
menjauhi satu sama lain akibat dari pori-pori tanah terisi oleh kapur sehingga mengeras dan air sulit
keluar, sehingga terjadi pelemahan ikatan antar partikel dalam tanah. Menurut Wiqoyah, dkk (2012),
dengan peningkatan kadar air dalam tanah, maka akan semakin kecil nilai sudut gesek dalamnya (φ).
Hasil nilai tegangan normal ( ) dan tegangan geser ( ) dengan variasi diameter dan jarak pengambilan
sampel
Hasil nilai tegangan normal ( ) dan tegangan geser ( ) dengan variasi diameter kolom dan
jarak pengambilan sampel dapat dlihat pada tabel di bawah ini :
6
Tabel 6. Hasil nilai tegangan normal ( ) dan tegangan geser ( ) dengan variasi diameter kolom dan
jarak pengambilan sampel
Variasi
Diameter
Kolom (cm)
Jarak
Pengambilan
Sampel (cm)
Tegangan
Geser ( )
(kg/cm2)
tanpa kolom
0.191
10
0.432
15
16,67
0.410
20
0.285
10
0.532
15
33,33
0.455
20
0.299
10
0.554
15
50
0.490
20
0.344
Grafik hubungan antara variasi diameter kolom campuran pasir kapur dengan nilai kuat geser
tanah pada beban normal 3,2 kg.
0.8
Kuat geser τ (kg/cm2)
0.7
0.6
0.5
jarak 16.67 cm
0.4
jarak 33.33 cm
0.3
jarak 50 cm
0.2
0.1
0
Tanpa kolom
20
15
Variasi diameter kolom (cm)
10
Grafik hubungan antara variasi diameter kolom campuran pasir kapur dengan nilai kuat geser tanah
pada beban normal 3,2 kg.
Gambar menunjukkan bahwa nilai kuat geser tanah ( ) menunjukkan bahwa semakin kecil
diameter kolom campuran pasir kapur yang digunakan nilai kuat geser tanah ( ) semakin besar. Hal
ini disebabkan oleh campuran pasir dan kapur yang membuat adanya pergerakan partikel-partikel
tanah yang saling menjauhi satu sama lain akibat dari pori-pori tanah terisi oleh kapur sehingga
mengeras dan air sulit keluar, sehingga terjadi pelemahan ikatan antar partikel dalam tanah. Menurut
Wiqoyah, dkk (2012), dengan peningkatan kadar air dalam tanah, maka akan semakin kecil nilai sudut
gesek dalamnya (φ)
7
4.KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan penelitian di laboratorium dan analisa data percobaan maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Stabilisasi tanah dengan kolom campuran pasir kapur dapat memperbaiki sifat fisis tanah
lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten dengan, semakin besar diameter
kolom nilai batas cair (LL) semakin menurun yaitu sebesar 67 %, nilai (PL) semakin naik
yaitu sebesar 31,83 %, nilai (SL) semakin naik yaitu sebesar 14,34 % dan nilai indeks
plastisitas (PI) semakin menurun yaitu sebesar 36,39 %.
2. Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten memiliki nilai kohesi (c) tanah
setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur menjadi naik. Nilai kohesi (c) paling
tinggi terjadi pada kolom diameter 10 cm yaitu sebesar 0,3534 kg/cm2.
3. Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten nilai sudut gesek dalam (φ)
setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur mengalami kenaikan. Nilai sudut
gesek dalam (φ) paling tinggi terjadi pada diameter 10 cm yaitu sebesar 7,030.
4.
Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten setelah distabilisasi dengan
kolom campuran pasir kapur nilai kuat geser meningkat hingga 0,554 kg/cm2 pada diameter
kolom campuran pasir kapur 10 cm.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan maka untuk penelitian berikutnya disarankan :
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam pengujian kadar air setiap kolom diameter dan
jarak pengambilan sampel.
2. Perlu pemberian filter pada katub pembuangan air, sehingga pada saat pembuangan air bisa
lancar.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan stabililisasi bahan kimia lain.
PERSANTUNAN
Ucapan terima kasih disampaikan kepada pengelola Laboratorium Mekanika Tanah Program Studi
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan pengelola Laboratorium
Mekanika Tanah Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
atas kerjasamanya sehingga penelitian ini dapat dilaksanakan.
DAFTAR PUSTAKA
American Society Testing and Materials. (1996). Annual Book of ASTM
Philadelphia, USA.
Standard Race Street.
Apriyono A, Sumiyanto, Noor A. PSH 2008, Studi Pengaruh Stabilisasi Tanah Lempung Lunak
8
Menggunakan Kolom Kapur Terhadap Parameter Kecepatan Penurunan Tanah, Jurnal
Dinamika Rekayasa, vol 4 No 1, pp. 1-5.
Bowles, J. E. (1986). Sifat – Sifat Geoteknik Tanah (J. K . Hainim,Trans.) Jakarta: Erlangga.
Eka, R.R. (2015) Perbandingan Konsolidasi Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi Dengan
Kolom Campuran Pasir Kapur Dan Kolom Pasir Di Atas Kapur.
Hardiyatmo, H. C. (2012) Mekanika Tanah 1.
Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Hardiyatmo, H. C. (1994) Mekanika Tanah I1.
Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Merdhiyanto, P . (2015). Sand Lime Coloumn Stabilization On The Consolidation Of Soft Clay
Soil. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Munawir , A., Indrawahyuni, H & Haryani, E . R . 2008. Pengaruh Kadar Air Terhadap
Perilaku Modulus Deformasi Tanah Lempung Dikawasan Universitas Brawijaya Malang
Yang Distabilisasi Secara Standar. Jurnal Rekayasa Teknik Sipil / Volume 2, No. 2- 2008
ISSN 1978 – 5658.
Rahmawati, I,M,P. 2015. Pengaruh Kadar Air Terhadap Kuat Geser Tanah ekspansif Bojonegoro
Dengan Stabilisasi Menggunakan 15 % Fly Ash Dengan Metode Deep Soil Mix, Jurnal ,
S1 Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang.
Rini, R.E.(2015) Perbandingan Konsolidasi Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi Dengan
Kolom Campuran Pasir Kapur dan Kolom Pasir Diatas kapur. Surakarta : Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
SNI. (03 - 6827- 2002) . Metode Pengujian Ikat Awal semen Portland dengan Menggunakan
alat vicat untuk pekerjaan Sipil. Jakarta : Badan Standar
Nasional.
Wesley. D (1977) Mekanika
Tanah.
Jakarta
Selatan : Badan Penerbit Pekerjaan Umum.
Wijayanto, D.B. (2015) Pengaruh Variasi Diameter Kolom Campuran Pasir kapur Terhadap
Konsolidasi tanah Lempung Lunak , Surakarta : Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Wiqoyah, Q. (2006). “Pengaruh Kadar Kapur,Waktu Perawatan dan, Perendaman Terhadap
Kuat Dukung Tanah Lempung ”dalam
Dinamika Teknik Sipil (Januari, volume 6).
No. 1 Surakarta :Universitas Muhammadiyah Surakarta p. 16-24.
9
DISTABILISASI DENGAN KOLOM CAMPURAN PASIR KAPUR DENGAN
VARIASI DIAMETER
PUBLIKASI ILMIAH
PUBLIKASI ILMIAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Oleh:
MAR ENNI
D 100 120 092
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG LUNAK YANG
DISTABLISASI DENGAN KOLOM CAMPURAN PASIR KAPUR DENGAN
VARIASI DIAMETER
Abstrak
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Merdhiyanto (2015) tanah di Desa Troketon Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten
termasuk dalam A-7-6 yaitu lempung lunak dengan plastisitas tinggi. Hal tersebut mengakibatkan kerusakan struktur
bangunan yang berada diatasnya seperti fenomena jalan retak-retak, ambles dan bergelombang. Salah satu cara mengatasi
masalah tersebut dilakukan stabilisasi tanah dengan menggabungkan dua bahan material pasir dan kapur. Pada penelitian
ini dilakukan stabilisasi tanah dari Desa Troketon Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten menggunakan kolom campuran
pasir kapur dengan variasi diameter. Pengujian ini ditinjau dari parameter kuat geser yaitu nilai kohesi (c) dan nilai sudut
geser dalam (φ). Hasil penelitian menunjukkan bahwa stabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur nilai kohesi (c)
paling tinggi yaitu sebesar 0,3534 kg/cm2, nilai sudut gesek dalam (φ) paling tinggi sebesar 7,03o dan nilai kuat geser
meningkat hingga 0,554 kg/cm2. Pada penelitian ini semakin besar diameter yang dipakai nilai kohesi (c), nilai sudut
gesek dalam (φ) dan nilai kuat geser tanah semakin menurun, dengan demikian diameter kolom campuran pasir kapur
yang paling efektif pada diameter 10 cm.
Kata kunci: tanah lempung lunak, stabilisasi, kolom campuran pasir kapur, kuat geser tanah, kohesi , sudut gesek
dalam.
Abstract
According to research conducted by Merdhiyanto (2015) soil in the village Troketon Pedan Regency of Klaten
included in the A-7-6 is soft clay with high plasticity. It resulted in structural damage to buldings located
thereon such as the phenomenon of road cracks, subsidence and bumpy. One way to overcome these problems
do soil stabilization by combining two materials of sand and lime. In this research, soil stabilization of the
Troketon Village of Klaten Regency Pedan using a mixture of sand lime column with variation diameter. This
test in terms of shear strength parameters of a value of cohesion (c) and angle friction (φ). The results show
that stabilization with mixture of sand lime column value of cohesion (c) the most highest at 0,3534 kg/cm2,
the value of angle friction at 7,030 and the value of shear strength at 0,554 kg/cm2 . In this study, the larger the
diameter of the used value of cohesion (c) and the friction angle (φ) decrease, thus diameter of column a
mixture of sand lime is the most effective at a diameter of 10 cm.
Keywords : soft clay soil, stabilization, lime sand mixture column, the shear strength, cohesion , the friction
angle.
1
PENDAHULUAN
Tanah merupakan bahan bangunan yang memiliki peranan penting pada berbagai macam pekerjaan
konstruksi, karena tanah berfungsi sebagai unsur utama fondasi dari bangunan. Salah satu jenis tanah
yang perlu kita ketahui yaitu lempung, lempung adalah jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis
memliki daya dukung yang sangat rendah pada kondisi kadar air tinggi dan memiliki kembang susut
yang tinggi pula. Hal tersebut menyebabkan kerusakan struktur bangunan yang berada diatasnya
seperti fenomena jalan retak-retak, ambles dan bergelombang sehingga dapat merugikan masyarakat.
Salah satu contoh kondisi tanah yang kandungan lempungnya tinggi yaitu di Desa Troketon
Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten menurut penelitian yang sudah pernah dilakukan oleh
(Merdhiyanto, 2015) berdasarkan metode Assosciation of State Highway and Transportation Official
(AASHTO), termasuk dalam A-7-6, yaitu lempung buruk. Sedangkan menurut metode United Soil
Clasification System (USCS) termasuk dalam golongan CH yaitu lempung anorganik dengan
plastisitas tinggi.
Dari permasalahan di atas, maka lempung yang berasal dari Desa Troketon Kecamatan Pedan
Klaten ini perlu distabilisasi untuk menanggulangi masalah yang terjadi pada daerah tersebut.
Metode yang dilakukan antara lain mencampur tanah lempung dengan material tambahan, metode
pemadatan, preloading, metode vertical drain dan masih banyak lagi. Pada penelitian ini
menggunakan metode stabilisasi tanah kolom campuran pasir dan kapur. Pada penelitian ini akan
dilakukan perbaikan metode stabilisasi tanah kolom campuran pasir dan kapur dengan variasi
diameter yang ditinjau dari kuat gesernya.
METODE
Dalam penelitian ini terdapat 5 tahap yaitu pertama tahap penentuan lokasi dan pengambilan sampel
tanah. Selain itu mempersiapkan alat-alat yang digunakan dalam penelitian dan membuat beban
seberat 50 Kg.
Kemudian tahap kedua yaitu ini menyiapkan benda uji dari box yang menggunakan kolom campuran
pasir kapur untuk pemeriksaan-pemeriksaan yang akan dilakukan. Pertama menyiapkan box
pengujian, lalu memasukkan pasir setebal 5 cm sama rata pada dasar box pengujian sebagai drainase
horizontal, lalu memasang cetakan kolom yang berdiameter 15 cm berbentuk setengah lingkaran pada
sisi tepi kanan kiri dari box uji.kemudian sampel tanah dimasukkan sampai ketinggian 30 cm padat
secara bertahap 3 lapis dengan jumlah pukulan 25 kali per lapis. Kemudian sampel dijenuhkan dengan
air selama 4 hari. Setelah direndam selama 4 hari air dibuang dengan membuka kran pembuangan dan
tunggu selama 24 jam.
2
Selanjutnya tahap ketiga yaitu mencabut cetakan kolom lalu lubangnya diisi dengan kapur.
Kemudian memasukkan pasir diatas sampel tanah dengan ketebalan 5 cm sebagai drainase horizontal.
Lalu memberikan timbunan beban dengan berat 50 kg. Kemudian didiamkan selama 4 hari, air
dibuang dengan membuka kran samping box, dan tunggu selama 24 jam. Setelah itu melepas
timbunan, kemudian ambil 3 sampel, yaitu dengan jarak 16,67 cm, 33,33 cm dan 50 cm dari tepi
kanan kiri box uji untuk dilakukan pembuatan benda uji dan pengujian geser langsung. Pengujian
sifat fisis tanah yaitu Pemeriksaan batas cair (Liquid Limit), Pemeriksaan batas plastis (Plastic Limit),
Pemeriksaan batas susut (Shrinkage Limit) dan pengujian berat jenis (Spesific Gravity).
Pada tahap keempat dilakukan pengujian kuat geser langsung pada sampel tanah yang telah
distabilisasi menggunakan kolom campuran pasir kapur.
Tahap terakhir dilakukan analisa data-data hasil pengujian yang telah dilakukan pada tahap
pertama sampai tahap ketiga Analisa data ini dilakukan untuk mendapatkan kesimpulan dari
penelitian yang telah dilakukan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini untuk memperoleh data-data yang diperlukan dilakukan beberapa pengujian dan
pemeriksaan. Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini meliputi, pemeriksaan tanah yang sebelum
distabilisasi menggunakan kolom campuran pasir kapur dan yang sesudah distabilisasi menggunakan
kolom campuran pasir kapur dengan pengujian sifat fisis tanah batas-batas Atterberg (Liquid Limit,
plastic Limit, dan Shrinkage Limit), pengujian berat jenis (specific gravity), pemeriksaan nilai sudut
gesek dalam (φ), pemeriksaan nilai kohesi (c), dan pemeriksaan nilai kuat geser ( ).
3.1 Pengujian Sifat Fisis Tanah
Untuk pengujian sifat fisis tanah dilakukan pemeriksaan berat jenis dan batas-batas Atterberg
berupa batas cair (Liquid Limit), batas plastis (Plastic Limit) dan batas susut (Shrinkage Limit).
Berikut Tabel hasil nilai pengujian berat jenis (Gs) tanah setelah distabilisasi dengan kolom
campuran pasir kapur.
Tabel 1. Hasil uji berat jenis tanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur
jarak
Diameter kolom (cm)
Tanpa
pengambilan
Pengujian
kolom
sampel (cm)
10
15
20
16.67
2.624
2.609
2.601
Gs
2.705
33.33
2.667
2.639
2.611
50
2.691
2.649
2.635
Hubungan antara berat jenis (Spesifiic Gravity) dengan variasi diameter kolom dalam grafik dibawah
ini :
3
Specific Gravity (Gs)
2.725
2.700
2.675
2.650
2.625
2.600
2.575
2.550
2.525
jarak 50 cm
jarak 33.33 cm
jarak 16.67 cm
tanpa kolom
10
15
Variasi Diameter Kolom (cm)
20
Gambar 1. Hubungan antara berat jenis (Spesifiic Gravity) dengan variasi diameter kolom
Berdasarkan hasil pengujian berat jenis menunjukkan bahwa terjadi penurunan nilai Gs
setelah tanah di stabilisasi dengan menggunakan kolom campuran pasir kapur, dan semakin besar
diameter kolom nilai Gs semakin menurun. Hal ini dikarenakan berat jenis pasir yaitu antara 2,65 –
2,68 sedangkan berat jenis kapur yaitu 2,302 lebih kecil daripada berat jenis tanah asli 2,705, selain
itu ukuran diameter kolom untuk stabilisasi tanah juga berpengaruh pada penurunan nilai Gs.
Semakin besar ukuran diameter kolom yang dipakai, kapur dan pasir yang digunakan juga lebih
banyak sehingga nilai Gs nya semakin menurun.
Tabel 2. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarak pengambilan
sampel 16.67 cm
Variasi diameter (cm)
LL (%)
PL (%)
PI (%)
SL (%)
tanpa kolom
79.80
24.18
55.62
6.75
10
70
29
36.8
12.99
15
68.40
31.83
36.57
13.46
20
67
30.61
36.39
14.34
Tabel 3. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarak pengambilan
sampel 33,33 cm
Variasi diameter (cm)
LL (%)
PL (%)
PI (%)
SL (%)
tanpa kolom
79.80
24.18
55.62
6.75
10
71.70
25.83
42.87
11.08
15
69.30
29.08
40.22
11.41
20
67.30
28.31
38.99
12.39
Tabel 4. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarakpengambilan
sampel 50 cm
Variasi diameter (cm)
LL (%)
PL (%)
PI (%)
SL (%)
tanpa kolom
10
15
20
79.80
72
71.70
68
24.18
24.62
27.75
26.08
55.62
44.47
43.95
41.62
6.75
9.97
10.22
11.66
4
Dari hasil pengujian sifat fisis tanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur
menunjukkan bahwa nilai Liquid Limit (LL) atau batas cair semakin menurun ketika diameter kolom
yang digunakan semakin besar. Hal ini disebabkan oleh semakin banyak kapur yang digunakan poripori pasir terisi kapur, sehingga kadar air berkurang. Nilai batas plastis (PL) mengalami kenaikan
dengan semakin besar diameter kolom yang digunakan, hal ini disebabkan oleh karena berkurangnya
kadar air dalam tanah yang telah di stabilisasi. Nilai batas susut (SL)menunjukkan bahwa semakin
besar dimensi kolom yang digunakan maka semakin naik nilai batas susutnya, hal ini disebabkan
adanya reaksi tanah terhadap stabilisator tanah yaitu campuran pasir kapur.Nilai indeks plastisitas
(PI) tanah semakin turun nilai ketika mendekati kolom dan semakin besar diameter kolom yang
digunakan.
3.2 Pengujian Kuat Geser (Direct Shear Test)
Hasil dari pengujian kuat geser tanah yang sudah distabilisasi dengan kolom campuran pasir
kapur dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 5. Hasil uji kuat geser tanah
Jarak
C
ϕ (°)
DiameterKolom pengambilan
(kg/cm2)
sampel (cm)
0.1417
1.81
Tanah Asli
16.67
0.3067
4.26
33.33
10
0.3407
6.78
50
0.3534
7.03
16.67
0.2852
4.12
33.33
15
0.3265
4.74
50
0.3402
5.07
16.67
0.2151
2.28
33.33
20
0.2257
2.57
50
0.2396
3.62
Dari hasil uji kuat gesertanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur
digambarkan dalam grafik dibawah ini :
c (kg/cm2)
0.5
0.4
0.3
jarak 16.67 cm
0.2
jarak 33.33 cm
0.1
jarak 50 cm
0
tanpa kolom
20
15
Diameter kolom (cm)
10
Gambar 2. Hubungan antara kohesi (c) dengan variasi diameter kolom
5
sudut gesek dalam ϕ(°)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
jarak 16.67 cm
jarak 33.33 cm
jarak 50 cm
tanpa kolom
20
15
10
Diameter kolom (cm)
Gambar 3. Hubungan antara sudut gesek dalam (φ) dengan variasi diameter kolom
Nilai kohesi (c) dengan variasi diameter menunjukkan bahwa semakin besar diameter kolom
yang digunakan semakin kecil nilai kohesi (c). Hal ini dikarenakan oleh adanya kohesi semu, kohesi
semu berasal dari gaya kapiler dan gaya mekanis. Gaya kapiler tersebut adalah adanya rembesan air
menuju ke atas, rembesan air berlawanan dengan arah gravitasi (berat tanah), semakin besar diameter
kolom yang dipakai semakin besar juga rembesan airnya dikarenakan semakin banyak kapur yang
digunakan. Gaya mekanis adalah gaya dari luar yaitu dari beban 50 kg. Hal ini mengakibatkan
kepadatan tanah menjadi berkurang, gesekan antar butiran menjadi lepas satu sama lainnya sehingga
tegangan efektif juga berkurang. Apabila kecepatan aliran rembesan air makin besar, maka gaya
berat tanah makin berkurang, akibatnya tegangan total makin kecil.
Nilai sudut gesek dalam (ϕ) dengan variasi diameter kolom menunjukkan bahwa semakin
besar diameter yang digunakan nilai sudut gesek dalam (ϕ) semakin menurun, hal ini disebabkan oleh
campuran pasir dan kapur yang membuat adanya pergerakan partikel-partikel tanah yang saling
menjauhi satu sama lain akibat dari pori-pori tanah terisi oleh kapur sehingga mengeras dan air sulit
keluar, sehingga terjadi pelemahan ikatan antar partikel dalam tanah. Menurut Wiqoyah, dkk (2012),
dengan peningkatan kadar air dalam tanah, maka akan semakin kecil nilai sudut gesek dalamnya (φ).
Hasil nilai tegangan normal ( ) dan tegangan geser ( ) dengan variasi diameter dan jarak pengambilan
sampel
Hasil nilai tegangan normal ( ) dan tegangan geser ( ) dengan variasi diameter kolom dan
jarak pengambilan sampel dapat dlihat pada tabel di bawah ini :
6
Tabel 6. Hasil nilai tegangan normal ( ) dan tegangan geser ( ) dengan variasi diameter kolom dan
jarak pengambilan sampel
Variasi
Diameter
Kolom (cm)
Jarak
Pengambilan
Sampel (cm)
Tegangan
Geser ( )
(kg/cm2)
tanpa kolom
0.191
10
0.432
15
16,67
0.410
20
0.285
10
0.532
15
33,33
0.455
20
0.299
10
0.554
15
50
0.490
20
0.344
Grafik hubungan antara variasi diameter kolom campuran pasir kapur dengan nilai kuat geser
tanah pada beban normal 3,2 kg.
0.8
Kuat geser τ (kg/cm2)
0.7
0.6
0.5
jarak 16.67 cm
0.4
jarak 33.33 cm
0.3
jarak 50 cm
0.2
0.1
0
Tanpa kolom
20
15
Variasi diameter kolom (cm)
10
Grafik hubungan antara variasi diameter kolom campuran pasir kapur dengan nilai kuat geser tanah
pada beban normal 3,2 kg.
Gambar menunjukkan bahwa nilai kuat geser tanah ( ) menunjukkan bahwa semakin kecil
diameter kolom campuran pasir kapur yang digunakan nilai kuat geser tanah ( ) semakin besar. Hal
ini disebabkan oleh campuran pasir dan kapur yang membuat adanya pergerakan partikel-partikel
tanah yang saling menjauhi satu sama lain akibat dari pori-pori tanah terisi oleh kapur sehingga
mengeras dan air sulit keluar, sehingga terjadi pelemahan ikatan antar partikel dalam tanah. Menurut
Wiqoyah, dkk (2012), dengan peningkatan kadar air dalam tanah, maka akan semakin kecil nilai sudut
gesek dalamnya (φ)
7
4.KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan penelitian di laboratorium dan analisa data percobaan maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Stabilisasi tanah dengan kolom campuran pasir kapur dapat memperbaiki sifat fisis tanah
lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten dengan, semakin besar diameter
kolom nilai batas cair (LL) semakin menurun yaitu sebesar 67 %, nilai (PL) semakin naik
yaitu sebesar 31,83 %, nilai (SL) semakin naik yaitu sebesar 14,34 % dan nilai indeks
plastisitas (PI) semakin menurun yaitu sebesar 36,39 %.
2. Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten memiliki nilai kohesi (c) tanah
setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur menjadi naik. Nilai kohesi (c) paling
tinggi terjadi pada kolom diameter 10 cm yaitu sebesar 0,3534 kg/cm2.
3. Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten nilai sudut gesek dalam (φ)
setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur mengalami kenaikan. Nilai sudut
gesek dalam (φ) paling tinggi terjadi pada diameter 10 cm yaitu sebesar 7,030.
4.
Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten setelah distabilisasi dengan
kolom campuran pasir kapur nilai kuat geser meningkat hingga 0,554 kg/cm2 pada diameter
kolom campuran pasir kapur 10 cm.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan maka untuk penelitian berikutnya disarankan :
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam pengujian kadar air setiap kolom diameter dan
jarak pengambilan sampel.
2. Perlu pemberian filter pada katub pembuangan air, sehingga pada saat pembuangan air bisa
lancar.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan stabililisasi bahan kimia lain.
PERSANTUNAN
Ucapan terima kasih disampaikan kepada pengelola Laboratorium Mekanika Tanah Program Studi
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan pengelola Laboratorium
Mekanika Tanah Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
atas kerjasamanya sehingga penelitian ini dapat dilaksanakan.
DAFTAR PUSTAKA
American Society Testing and Materials. (1996). Annual Book of ASTM
Philadelphia, USA.
Standard Race Street.
Apriyono A, Sumiyanto, Noor A. PSH 2008, Studi Pengaruh Stabilisasi Tanah Lempung Lunak
8
Menggunakan Kolom Kapur Terhadap Parameter Kecepatan Penurunan Tanah, Jurnal
Dinamika Rekayasa, vol 4 No 1, pp. 1-5.
Bowles, J. E. (1986). Sifat – Sifat Geoteknik Tanah (J. K . Hainim,Trans.) Jakarta: Erlangga.
Eka, R.R. (2015) Perbandingan Konsolidasi Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi Dengan
Kolom Campuran Pasir Kapur Dan Kolom Pasir Di Atas Kapur.
Hardiyatmo, H. C. (2012) Mekanika Tanah 1.
Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Hardiyatmo, H. C. (1994) Mekanika Tanah I1.
Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Merdhiyanto, P . (2015). Sand Lime Coloumn Stabilization On The Consolidation Of Soft Clay
Soil. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Munawir , A., Indrawahyuni, H & Haryani, E . R . 2008. Pengaruh Kadar Air Terhadap
Perilaku Modulus Deformasi Tanah Lempung Dikawasan Universitas Brawijaya Malang
Yang Distabilisasi Secara Standar. Jurnal Rekayasa Teknik Sipil / Volume 2, No. 2- 2008
ISSN 1978 – 5658.
Rahmawati, I,M,P. 2015. Pengaruh Kadar Air Terhadap Kuat Geser Tanah ekspansif Bojonegoro
Dengan Stabilisasi Menggunakan 15 % Fly Ash Dengan Metode Deep Soil Mix, Jurnal ,
S1 Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang.
Rini, R.E.(2015) Perbandingan Konsolidasi Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi Dengan
Kolom Campuran Pasir Kapur dan Kolom Pasir Diatas kapur. Surakarta : Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
SNI. (03 - 6827- 2002) . Metode Pengujian Ikat Awal semen Portland dengan Menggunakan
alat vicat untuk pekerjaan Sipil. Jakarta : Badan Standar
Nasional.
Wesley. D (1977) Mekanika
Tanah.
Jakarta
Selatan : Badan Penerbit Pekerjaan Umum.
Wijayanto, D.B. (2015) Pengaruh Variasi Diameter Kolom Campuran Pasir kapur Terhadap
Konsolidasi tanah Lempung Lunak , Surakarta : Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Wiqoyah, Q. (2006). “Pengaruh Kadar Kapur,Waktu Perawatan dan, Perendaman Terhadap
Kuat Dukung Tanah Lempung ”dalam
Dinamika Teknik Sipil (Januari, volume 6).
No. 1 Surakarta :Universitas Muhammadiyah Surakarta p. 16-24.
9