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

PENGARUH KUAT TEKAN DAN KUAT GESER SAMPEL DRY

SIDE OF OPTIMUM (KERING OPTIMUM) DAN WET SIDE OF

OPTIMUM (BASAH OPTIMUM) PADA TANAH LEMPUNG

(Skripsi)

Oleh

ARMEN FEBRI

0915011041

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2015

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

By :

Armen Febri

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

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

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

Keywords: Clay, Optimum water content, Dry Optimum, Wet optimum, Unconfined compression, Direct shear.

ABSTRAK

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

(BASAH OPTIMUM) PADA TANAH LEMPUNG

Oleh: Armen Febri

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

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

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

Kata kunci: Tanah Lempung, Kadar Air Optimum, Kering Optimum, Basah Optimum, Kuat Tekan Bebas, Kuat Geser Langsung.

OPTIMUM (BASAH OPTIMUM) PADA TANAH LEMPUNG

Oleh

ARMEN FEBRI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

pada

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2015

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Armen Febri lahir di Muaradua, Ogan Komering Ulu pada tanggal 02 Februari 1991, merupakan anak kedua dari pasangan Bapak Hi. Busroni Mp dan Ibu Hj. Armini. Penulis memiliki 2 saudara yang bernama Septa Male Putra dan Reka Emianti.

Menempuh pendidikan dasar di SDN 1 Sawah berebes, Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2003. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SMPN 5 Bandar Lampung yang selesai pada tahun 2006. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMAN 1 Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2009.

Diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung pada tahun 2009. Selama menjadi mahasiswa, Penulis aktif dalam organisasi kampus yaitu anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (HIMATEKS) 2011-2012 dan Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Teknik sebagai anggota pengkaderan masa jabatan 2009-2010.

Persembahan

Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,

Ayahandaku tercinta Hi. Busroni Mp

Ibundaku tercinta Hj. Armini.

Kakanda Septa Male Putra,

Ayunda Reka Emianti

Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009

SIPIL JAYA !!!!!

MOTTO

“Hati manusia memikir

-mikirkan jalannya, tetapi

TUHANlah yang menentukan arah langkahnya (Amsal

16:9)

“Selalu ada kesulitan dalam setiap kesempatan, dan

selalu ada kesempatan dalam setiap kesulitan” (nn)

“Kegagalan adalah satu

-satunya kesempatan untuk

Persembahan

Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,

Ayahandaku tercinta Hi. Busroni Mp

Ibundaku tercinta Hj. Armini.

Kakanda Septa Male Putra,

Ayunda Reka Emianti

Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009

SIPIL JAYA !!!!!

Kata Pengantar

Alhamdulillahi Robbil ‘Alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

Subhanahu Wa Ta’ala yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga skripsi dengan judul Pengaruh Kuat Tekan dan Kuat Geser Sampel Dry Side Of Optimum (Kering Optimum) dan Wet Side Of Optimum (Basah Optimum) Pada Tanah Lempung dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik pada program reguler Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

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

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

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

ii

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

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

4. Dr. Ir. Lusmeilia Afriani DEA, Dosen Pembimbing II skripsi. 5. Ir. Idharmahadi Adha, M.T. Dosen Penguji skripsi.

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. 7. Kedua orang tua penulis (Hi. Busroni Mp dan Hj. Armini) yang telah

memberikan restu dan doanya.

8. Wanita yang selalu memberi semangat, mendampingi dan membrikan doanya (Putri Ofrial).

9. Rekan-rekan seperjuangan di Laboratorium mekanika tanah yang telah banyak membantu penulis selama di laboratorium.

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

11.Seluruh keluarga besar Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung, khususnya angkatan 2009.

Serta semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu dan memberikan dukungan dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis sangat berharap karya kecil ini dapat bermanfaat bagi pembaca, terutama bagi penulis sendiri.

Bandar Lampung, Februari 2015

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PENGESAHAN

SANWACANA ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Batasan Masalah ... 3

C. Lokasi ... 4

D. Tujuan Penelitian ... 4

E. Manfaat Penelitian ... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah ... 5

B. Klasifikasi Tanah ... 7

C. Tanah Lempung ... 10

iv

E. Kuat Tekan ... 17

F. Kuat Geser Langsung ... 19

G. Penelitian Terdahulu ... 22

1. Uji Kuat Tekan Bebas ... 22

2. Uji Geser Langsung ... 25

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

1. Data Sekunder ... 27

2. Data Primer ... 27

B.Sampel Tanah... 28

C.Pelaksanaan Pengujian ... 30

1. Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 30

a. Kadar Air ... 30

b. Berat Volume ... 31

c. Berat Jenis ... 31

d. Batas Cair ... 32

e. Batas Plastis ... 32

f. Analisis Saringan ... 33

g. Uji Hidrometer ... 34

h. Uji Pemadatan Tanah ... 34

i. Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 37

D. Pengolahan dan Analisis Data ... 43

1. Pengolahan Data ... ... 43

2. Analisis Data ... 43

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

1. Hasil Pengujian Kadar Air ... 46

2. Hasil Pengujian Berat Jenis ... 46

3. Hasil Pengujian Berat Volume ... 47

4. Hasli Pengujian Analisa Saringan ... 48

5. Hasil Pengujian Hidrometer ... 49

6. Uji Batas Atterberg ... 50

B.Data Hasil Pengujian Pemadatan Tanah ... 51

C.Klasifikasi Tanah ... 53

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

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

1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 54

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

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

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

2. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Basah Optimum (Sampel B) ... 61

vi

3. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Basah

Optimum (Sampel C) ... 63 4. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Kering

Optimum (Sampel A) ... 65 5. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Kering

Optimum (Sampel B) ... 67 6. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Kering

Optimum (Sampel C) ... 69 7. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Optimum ... 71 8. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi Optimum ... 73 9. Analisa Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Kondisi

Optimum, Kering Optimum dan Basah Optimum ... 75 F. Korelasi Kuat Tekan Bebas, Kuat Geser Langsung dan Berat Volume

Kering ... 76

V. PENUTUP

A.Simpulan ... 81 B.Saran ... 82

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Sistem Klasifikasi Tanah Unified ... 9

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

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

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

4.3. Hasil Pengujian Analisa Saringan ... 48

4.4. Hasil Pengujian Hidrometer ... 49

4.5. Hasil Pengujian Batas Atterberg ... 51

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

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

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

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

4.10. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel A Tanah Dalam Kondisi Basah Optimum ... 59 4.11. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel B Tanah

viii

Dalam Kondisi Basah Optimum ... 61 4.12. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel C Tanah

Dalam Kondisi Basah Optimum ... 63 4.13. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel A Tanah

Dalam Kondisi Kering Optimum ... 65 4.14. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel B Tanah

Dalam Kondisi Kering Optimum ... 67 4.15. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel C Tanah

Dalam Kondisi Kering Optimum ... 69 4.16. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel Tanah

Dalam Kondisi Optimum ... 71 4.17. Tabel Pengujian Kuat Geser Langsung pada Sampel Tanah

Dalam Kondisi Optimum ... 73 4.18. Tabel Hasil Perhitungan Kuat Geser Langsung ... 75

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

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

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

2.3. Kurva Perubahan Nilai Kuat Tekan ... 24

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

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

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

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

3.3. Gambar Pengambilan Sampel Tanah Terganggu ... 29

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

3.5. Gambar Alat Uji Geser Langsung ... 40

4.1 Grafik Hasil Analisa Saringan dan Hidrometer ... 50

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

4.3. Diagram Plastisitas Berdasarkan USCS ... 54

4.4. Grafik Hubungan Regangan dan Tegangan... 55

4.5. Grafik Hubungan Regangan dan Tegangan... 56

x 4.7. Variasi Hubungan Persentase Kadar Air dengan qu ... 58 4.8. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 60 4.9. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser,

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 60 4.10. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 62 4.11. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser,

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 62 4.12. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 64 4.13. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser,

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 64 4.14. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 66 4.15. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser,

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 66 4.16. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 68 4.17. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser,

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 68 4.18. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 70 4.19. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser,

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 70 4.20. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 72 4.21. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 72 4.22. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 74 4.23. A. Grafik Hubungan Gaya Geser dengan Tegangan Geser

B. Grafik Hubungan Waktu dengan Tegangan Geser ... 74 4.24. Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser ... 75 4.25. Grafik Korelasi Kuat Tekan Bebas dengan Kohesi Tanah ... 77 4.26. Grafik Korelasi Kuat Tekan Bebas dengan Kuat Geser Maksimum ... 78 4.27. Grafik Korelasi Kuat Tekan Bebas dengan Berat Volume Kering ... 79 4.28. Grafik Korelasi Kuat Geser Maksimum dengan Berat Volume Kering .... 79

I. PENDAHULUAN

A Latar Belakang

Membangun suatu konstruksi sipil berupa bangunan gedung, jalan, jembatan serta bangunan rel kereta api dan bangunan sipil lainnya, akan membutuhkan pondasi tanah yang baik oleh sebab itu tanah mempunyai peranan yang sangat penting. Dalam hal ini, tanah berfungsi sebagai penahan beban akibat konstruksi di atas tanah yang harus bisa memikul seluruh beban baik berupa beban hidup maupun beban mati bangunan dan beban lainnya yang turut diperhitungkan, kemudian beban tersebut diteruskan ke dalam tanah sampai ke lapisan tanah dasar atau kedalaman tertentu. Salah satu tanah yang biasa ditemukan pada suatu konstruksi yaitu jenis tanah lempung. Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering, dan tak mudah terkelupas hanya dengan jari tanganHal itu dikarenakan permeabilitas lempung sangat rendah, bersifat plastis pada kadar air sedang Mendirikan bangunan di atas tanah lempung akan menimbulkan beberapa permasalahan, diantaranya daya dukung tanah. Daya dukung tanah lempung pada umumnya rendah, ini disebabkan kuat geser tanah lempung kecil, sehingga bila tegangan geser yang ditimbulkan pondasi besar maka bangunan akan runtuhTanah lempung merupakan jenis tanah dengan daya dukung rendah, pegaruh air sangat besar terhadap perilaku fisis dan mekanisnya. Untuk itu, dalam penggunaan

tanah lempung sebagai bahan konstruksi, kadar air tanah memegang peranan yang sangat penting. Dalam bentuk massa yang kering, tanah lempung mempunyai kekuatan yang lebih besar, bila ditambah air akan berperilaku plastis, dengan kadar kembang susut yang besar.

Pada tanah lempung proses kering dan basah akan menyebabkan nilai kembang dan akan menurun sampai akhirnya akan mencapai nilai konstan. Sifat pengembangan tanah lempung yang dipadatkan akan lebih besar pada saat kering optimum dan basah optimum. Lempung yang dipadatkan pada kering optimum relatif kekurangan air oleh sebab itu tanah lempung mempunyai kemampuan lebih besar untuk meresap air sebagai hasilnya adalah sifat mudah mengembang. .

Kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan cara yang dilakukan di laboratorium untuk menghitung kekuatan geser tanah. Uji kuat tekan bebas ini mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah tersebut terpisah dari butiran-butirannya juga mengukur regangan tanah akibat tekanan tersebutSedangkan kuat geser tanah merupakan kemampuan tanah untuk melawan tegangan geser dalam tanah, untuk menentukan kuat geser tanah dilakukan pengujian geser langsung. Uji geser langsung akan lebih sesuai untuk menentukan parameter kuat geser tanah bila digunakan untuk pondasiPercobaan

unconfined terutama dilakukan pada tanah lempung, apabila tanah lempung mempunyai derajat kejenuhan 100% maka kekuatan gesernya dapat ditentukan langsung dari nilai kekuatan unconfined.

Tanah lempung dalam keadaan kering optimum memiliki sifat mengembang yang lebih besar dari tanah lempung basah optimum saat dipadatkan. Hal ini

3

dikarenakan pada saat tanah lempung dalam keadaan kering optimum relatif kekurangan air sehingga tanah lempung mempunyai kemampuan yang lebih besar untuk menyerap air. Pada percobaan tanah lempung dalam kondisi kering optimum dan basah optimum berguna untuk mengetahui daya dukung tanah dalam kondisi kering dan basah, oleh karena itu perlu dilakukan penelitian mengunakan uji kuat tekan bebas dan uji geser langsung sehingga dapat mengetahui kemampuan tanah untuk menahan beban yang berada di atas tanah tersebut.

B Batasan Masalah

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

1. Sampel tanah yang diharapkan menggunakan material tanah lempung 2. Pengujian sifat fisik tanah yang dilakukan adalah:

a. Pengujian kadar air b. Berat jenis

c. Batas cair dan batas plastis d. Analisa saringan

e. Analisa Hidrometer f. Berat volume

3. Pengujian sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah:

Pengujian pada tanah lempung menggunakan pengujian kuat tekan bebas dan kuat geser langsung.

C Lokasi

Tanah yang digunakan untuk penelitan berasal dari daerah desa Belimbing sari kecamatan Jabung kabupaten Lampung timur, Pengujian sifat fisik tanah dan Pengujian kuat tekan serta kuat geser pada tanah lempung dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Lampung.

D. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui perbandingan besarnya daya dukung tanah dalam kondisi kering optimum dan basah optimum.

2. Untuk mengetahui pengaruh kuat tekan dan kuat geser tanah pada sampel dengan kondisi kering optimum dan basah optimum.

E Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan mempunyai manfaat antara lain :

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

2. Penelitian ini diharapkan mampu memberikan informasi tentang prilaku tanah lempung, sehingga dapat dijadikan sebagai bahan acuan bagi para engineer bidang teknik sipil untuk pembangunan pada tanah yang kurang baik.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah

Tanah merupakan lapisan kerak bumi yang berada di lapisan paling atas, yang juga merupakan tabung reaksi alami yang menyangga seluruh kehidupan yang ada di bumi. Tanah mempunyai ciri khas dan sifat-sifat yang berbeda-beda antara tanah di suatu tempat dengan tempat yang lain. Sifat-sifat tanah itu meliputi fisika dan sifat kimia. Beberapa sifat fisika tanah antara lain tekstur, struktur dan kadar lengas tanah. Untuk sifat kimia manunjukkan sifat yang dipengaruhi oleh adanya unsur maupun senyawa yang terdapat di dalam tanah tersebut.

Tanah merupakan suatu benda alam yang tersusun dari padatan (bahan mineral dan bahan organik), cairan dan gas, yang menempati permukaan daratan, menempati ruang, dan dicirikan oleh salah satu atau kedua berikut: horison-horison, atau lapisan-lapisan, yang dapat dibedakan dari bahan asalnya sebagai hasil dari suatu proses penambahan, kehilangan, pemindahan dan transformasi energi dan materi atau berkemampuan mendukung tanaman berakar di dalam suatu lingkungan alami.

Tanah merupakan suatu bahan yang susunannya sangat rumit dan beraneka ragam yang umumnya terdiri dari kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), atau lempung (clay ) (Joseph,E. Bowles,1991).

Tanah adalah kumpulan butiran (agregat) mineral alami yang bisa dipisahkan oleh suatu cara mekanik bila agregat termaksud diaduk dalam air (Terzaghi, 1987).

Tanah adalah kumpulan dari bagian-bagian yang padat yang tidak terikat satu dengan yang lain yang diantara terdiri dari material organik, rongga-rongga diantara material tersebut berisi udara dan air (Verhoef, 1994).

Tanah didefinisikan sebagai suatu lapisan kerak bumi yang tidak menjadi satu dengan ketebalan beragam yang berbeda dengan bahan-bahan dibawahnya, juga tidak beku dalam hal warna, bangunan fisik, struktur susunan kimiawi, sifat biologi, proses kimiawi ataupun reaksi-reaksi (Sutedjo, 1988).

Tanah didefinisikan sebagai suatu sistem tiga fase yang mengandung air, udara dan bahan-bahan mineral dan organik serta jasad-jasad hidup, yang karena pengaruh berbagai faktor lingkungan pada permukaan bumi dan kurun waktu, membentuk berbagai hasil perubahan yang memiliki ciri-ciri morfologi yang khas (Schoeder, 1972).

Pengertian tanah menurut Bowles (1984), tanah merupakan campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis unsur-unsur sebagai berikut : 1. Berangkal (Boulder) adalah potongan batuan batu besar, biasanya lebih besar dari 200mm-300mm dan untuk kisaran ukuran-ukuran 150mm-250mm, batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles).

7

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

3. Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002mm–0,074mm. 4. Lempung (clay) adalah partikel yang berukuran lebih dari 0,002mm, partikel

ini merupakan sumber utama dari kohesi dari tanah yang kohesif.

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

B. Klasifikasi Tanah

Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok-kelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan suatu bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang terinci (Das, 1995).

Tujuan klasifikasi tanah adalah untuk menentukan kesesuaian terhadap pemakaian tertentu, serta untuk menginformasikan tentang keadaan tanah dari suatu daerah kepada daerah lainnya dalam bentuk berupa data dasar. Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terinci mengenai keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk menentukan sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan tanah, berat isi, dan sebagainya (Bowles, 1989).

Jenis dan sifat tanah yang sangat bervariasi ditentukan oleh perbandingan banyak fraksi-fraksi (kerikil, pasir, lanau dan lempung), sifat plastisitas butir halus.

Klasifikasi bermaksud membagi tanah menjadi beberapa golongan tanah dengan kondisi dan sifat yang serupa diberi simbol nama yang sama.

Sisten klasifikasi tanah yang digunakan :

1. Sistem Unified Soil Classification System (USCS)

Sistem klasifikasi tanah unified atau Unified Soil Classification System

(USCS) diajukan pertama kali oleh Casagrande dan selanjutnya dikembangkan oleh United State Bureau of Reclamation (USBR) dan United State Army Corps of Engineer (USACE). Kemudian American Society for

Testing and Materials (ASTM) memakai USCS sebagai metode standar

untuk mengklasifikasikan tanah. Dalam bentuk sekarang, sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan geoteknik. Sistem klasifikasi USCS mengklasifikasikan tanah ke dalam dua kategori utama yaitu :

a. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soil), yaitu tanah kerikil dan pasir yang kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos saringan No. 200. Simbol untuk kelompok ini adalah G untuk tanah berkerikil dan S untuk tanah berpasir. Selain itu juga dinyatakan gradasi tanah dengan simbol W untuk tanah bergradasi baik dan P untuk tanah bergradasi buruk.

b. Tanah berbutir halus (fine-grained soil), yaitu tanah yang lebih dari 50% berat contoh tanahnya lolos dari saringan No. 200. Simbol kelompok ini adalah C untuk lempung anorganik dan O untuk lanau organik. Simbol Pt digunakan untuk gambut (peat), dan tanah dengan kandungan organik tinggi. Plastisitas dinyatakan dengan L untuk plastisitas rendah dan H untuk plastisitas tinggi.

9

Tabel 2. 1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Sistem Unified

Divisi Utama Simbol Nama Umum Kriteria Klasifikasi

Ta na h be rb ut ir ka sa r≥ 5 0% bu tir an te rt ah an sari n g an N o . 200 K er ik il 50 % ≥ fra ksi k asar te rt ah an sari n g an N o . 4 K er ik il b er si h (h an y a k er ik il

) GW

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

K la si fi k asi b er d as ar k an p ro se n ta se b u ti ra n h al u s ; K u ra n g d ar i 5 % lo lo s sari n g an n o . 2 0 0 : G M , G P , S W , S P . Le b ih d ar i 1 2 % lo lo s sari n g an n o . 2 0 0 : G M , G C , S M , S C . 5 % - 1 2 % lo lo s sari n g an N o . 2 0 0 : B at asa n k la si fi k asi y an g mem p u n y ai s imb o l d o b el

Cu = D60 > 4

D10

Cc = (D30)2 Antara 1 dan 3

D10 x D60

GP

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

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

GM Kerikil berlanau, campuran

kerikil-pasir-lanau

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

Bila batas Atterberg berada didaerah arsir dari diagram plastisitas, maka dipakai dobel simbol

GC Kerikil berlempung, campuran

kerikil-pasir-lempung

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

υa si r≥ 5 0% fr ak si k as ar lo lo s sari n g an N o . 4 P asi r b er si h ( h an y a p as ir ) SW

Pasir bergradasi-baik , pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

Cu = D60 > 6

D10

Cc = (D30)2 Antara 1 dan 3

D10 x D60

SP

Pasir bergradasi-buruk, pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

Tidak memenuhi kedua kriteria untuk SW P asi r d en g an b u ti ra n h al u s

SM Pasir berlanau, campuran

pasir-lanau

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

Bila batas Atterberg berada didaerah arsir dari diagram plastisitas, maka dipakai dobel simbol

SC Pasir berlempung, campuran

pasir-lempung

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

Ta n ah b er b u ti r h al u s 5 0 % at au l eb ih l o lo s ay ak an N o . 2 0 0 La na u da n le m pu ng b at as ca ir ≤ 50 % ML

Lanau anorganik, pasir halus sekali, serbuk batuan, pasir halus berlanau atau berlempung

Diagram Plastisitas:

Untuk mengklasifikasi kadar butiran halus yang terkandung dalam tanah berbutir halus dan kasar. Batas Atterberg yang termasuk dalam daerah yang di arsir berarti batasan klasifikasinya menggunakan dua simbol.

60

50 CH

40 CL

30 Garis A

CL-ML

20

4 ML ML atau OH

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Garis A : PI = 0. 73 (LL-20) CL

Lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai dengan sedang lempung berkerikil, lempung berpasir, lempung berlanau, lempung “kurus” (lean clays)

OL

Lanau-organik dan lempung berlanau organik dengan plastisitas rendah La n au d an l em p u n g b at as ca ir ≥ 50 % MH

Lanau anorganik atau pasir halus diatomae, atau lanau diatomae, lanau yang elastis

CH

Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung “gemuk” (fat clays)

OH

Lempung organik dengan plastisitas sedang sampai dengan tinggi

Tanah-tanah dengan

kandungan organik sangat tinggi

PT

Peat (gambut), muck, dan tanah-tanah lain dengan kandungan organik tinggi

Manual untuk identifikasi secara visual dapat dilihat di ASTM Designation D-2488

Sumber : Hary Christady, 1996.

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

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

Jenis Tanah Prefiks Sub Kelompok Sufiks

Kerikil G Gradasi baik W

Gradasi buruk P

Pasir S Berlanau M

Berlempung C

Lanau M

Lempung C wL < 50 % L

Organik O wL > 50 % H

Gambut Pt

C. Tanah Lempung

Tanah lempung terdiri dari berbagai golongan tekstur yang agak susah dicirikan secara umum. Sifat fisika tanah lempung umumnya terletak diantara sifat tanah pasir dan liat. Pengolahan tanah tidak terlampau berat, sifat merembeskan airnya sedang dan tidak terlalu melekat.

Tanah lempung didefinisikan sebagai golongan partikel yang berukuran kurang dari 0,002 mm (= 2 mikron). Namun demikian, dibeberapa kasus, partikel berukuran antara 0,002 mm sampai 0,005 mm juga masih digolongkan sebagai partikel lempung. Disini tanah di klasifikasikan sebagai lempung hanya berdasarkan pada ukurannya saja. Belum tentu tanah dengan ukuran partikel lempung tersebut juga mengandung mineral-mineral lempung (clay mineral).

Tanah lempung merupakan partikel -partikel berukuran mikrokopis sampai submikrokopis yang berasal dari pelapukan kimiawi batuan. lempung bersifat

11

plastis pada kadar air sedang dan dalam keadaan kering lempung sangat keras sehingga tidak mudah dikelupas dengan jari Soekoto (1984).

1. Sifat-Sifat Umum Mineral Lempung :

a. Hidrasi

Partikel mineral lempung biasanya bermuatan negatif sehingga partikel lempung hampir selalu mengalami hidrasi, yaitu dikelilingi oleh lapisan-lapisan molekul air dalam jumlah yang besar. Lapisan ini sering mempunyai tebal dua molekul dan disebut lapisan difusi, lapisan difusi ganda atau lapisan ganda adalah lapisan yang dapat menarik molekul air atau kation yang disekitarnya. Lapisan ini akan hilang pada temperature yang lebih tinggi dari 60º sampai 100º C dan akan mengurangi plastisitas alamiah, tetapi sebagian air juga dapat menghilang cukup dengan pengeringan udara saja.

b. Aktivitas (A)

Mendefinisikan aktivitas tanah lempung sebagai perbandingan antara Indeks Plastisitas (PI) dengan presentase butiran yang lebih kecil dari 0,002 mm atau dapat pula dituliskan sebagai persamaan berikut:

A =

Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan mengembang dari suatu tanah lempung. Ketebalan air mengelilingi butiran tanah lempung tergantung dari macam mineralnya. Jadi dapat disimpulkan plastisitas tanah lempung tergantung dari (Kempton, 1953).

1) Sifat mineral lempung yang ada pada butiran 2) Jumlah mineral

Bila ukuran butiran semakin kecil, maka luas permukaan butiran akan semakin besar. Pada konsep Atterberg, jumlah air yang tertarik oleh permukaan partikel tanah akan bergantung pada jumlah partikel lempung yang ada di dalam tanah.

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

Gambar di atas mengklasifikasikan mineral lempung berdasarkan nilai aktivitasnya, yaitu :

1) Montmorrillonite : Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 7,2 2) Illite: Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 0,9dan< 7,2 3) Kaolinite: Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 0,38dan < 0,9 4) Polygorskite: Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) < 0,38

c. Flokulasi dan Disversi

Apabila mineral lempung terkontaminasi dengan substansi yang tidak mempunyai bentuk tertentu atau tidak berkristal (amophous) maka daya negatif netto, ion-ion H+ di dalam air, gaya Van der Walls, dan partikel berukuran kecil akan bersama-sama tertarik dan bersinggungan atau

13

bertabrakan di dalam larutan tanah dan air. Beberapa partikel yang tertarik akan membentuk flok (flock) yang berorientasi secara acak, atau struktur yang berukuran lebih besar akan turun dari larutan itu dengan cepatnya dan membentuk sendimen yang sangat lepas. Flokulasi larutan dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung asam (ion H+), sedangkan penambahan. bahan-bahan alkali akan mempercepat flokulasi. Lempung yang baru saja berflokulasi dengan mudah tersebar kembali dalam larutan semula apabila digoncangkan, tetapi apabila telah lama terpisah penyebarannya menjadi lebih sukar karena adanya gejala, dimana kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.

d. Pengaruh Zat Cair

Fase air yang berada di dalam struktur tanah lempung adalah air yang tidak murni secara kimiawi. Pada pengujian di laboratorium untuk batas Atterberg, ASTM menentukan bahwa air suling ditambahkan sesuai dengan keperluan. Pemakaian air suling yang relatif bebas ion dapat membuat hasil yang cukup berbeda dari apa yang didapatkan dari tanah di lapangan dengan air yang telah terkontaminasi. Air berfungsi sebagai penentu sifat plastisitas dari lempung. Satu molekul air memiliki muatan positif dan muatan negatif pada ujung yang berbeda (dipolar). Fenomena hanya terjadi pada air yang molekulnya dipolar dan tidak terjadi pada cairan yang tidak dipolar seperti karbon tetrakolrida yang jika dicampur lempung tidak akan terjadi apapun.

D. Sifat-Sifat Fisik Tanah

Sifat-sifat fisik tanah berhubungan erat dengan kelayakan pada banyak penggunaan tanah. Kekokohan dan kekuatan pendukung, kapasitas penyimpanan air, plastisitas semuanya secara erat berkaitan dengan kondisi fisik tanah. Hal ini berlaku pada tanah yang digunakan sebagai bahan struktural dalam pembangunan jalan raya, bendungan, dan pondasi untuk sebuah gedung, atau untuk sistem pembuangan limbah (Hendry D. Foth, Soenartono A. S, 1994).

Untuk mendapatkan sifat-sifat fisik tanah, ada beberapa ketentuan yang harus diketahui terlebih dahulu, diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Kadar Air 2. Berat Jenis

3. Batas-Batas Atterberg

4. Analisa Saringan

1. Kadar Air

Kadar air suatu tanah adalah perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dengan berat kering tanah yang dinyatakan dalam persen. (ASTM D 2216-98)

ω

= x 100% Dimana :

ω

= Kadar air (%)

Ww = Berat air (gram)

15

2. Berat Jenis

Sifat fisik tanah dapat ditentukan dengan mengetahui berat jenis tanahnya dengan cara menentukan berat jenis yang lolos saringan No. 200 menggunakan labu ukur.

Berat spesifik atau berat jenis (specific gravity) tanah (Gs) adalah perbandingan antara berat volume butiran padat dengan berat volume air pada temperatur 40C. Seperti terlihat pada persamaan di bawah ini :

Gs = Dimana : Gs = berat jenis

W1 = berat picnometer (gram)

W2 = berat picnometer dan bahan kering (gram) W3 = berat picnometer bahan dan air (gram) W4 = berat picnometer dan air (gram)

3. Batas Atterberg

Batas Atterberg adalah batas konsistensi dimana keadaan tanah melewati keadaan lainnya dan terdiri atas batas cair, batas plastis dan indek plastisitas.

a. Batas Cair (liquid limit)

Batas cair adalah kadar air minimum dimana tanah tidak mendapat gangguan dari luar. (Scott. C. R, 1994). Sifat fisik tanah dapat ditentukan dengan mengetahui batas cair suatu tanah, tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair. Batas cair ditentukan dari alt uji Casagrande. (ASTM D 4318-00).

PI = LL - PL

Dimana : W = Kadar air (%) N = jumlah pukulan

b. Batas Plastis (Plastic Limit)

Batas plastis adalah kadar air minimum dimana tanah dapat dibentuk secara plastis. Tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada keadaan batas antara keadaan plastis dan keadaan semi padat. (ASTM D 4318-00).

Li =

Dimana : LI = Liquidity Index

ω

= Kadar air (%) PI = Plastic Index

PL = Batas Plastis

c. Indeks Plastisitas (Plasticity Index)

Indeks plastisitas adalah selisih batas cair dan batas plastis. Seperti pada persamaan berikut :

Dengan : PI = Plastic index

LL = Liquid limit

PL = Plastic limit

Indek platisitas (PI) merupakan interval kadar air di mana tanah masih bersifat platis. Karena itu, indeks plastisitas menunjukkan sifat keplastisan tanah.

17

4. Analisa Saringan

Tujuan dari analisis saringan adalah untuk mengetahui persentasi butiran tanah. Dengan menggunakan 1 set saringan, setelah itu material organik dibersihkan dari

sample tanah, kemudian berat sample tanah yang tertahan di setiap saringan dicatat. Tujuan akhir dari analisa saringan adalah untuk memberikan nama dan mengklasifikasikan, sehingga dapat diketahui sifat-sifat fisik tanah. (ASTM D 1140-00)

Pi = x100%

Dimana : Pi = Berat tanah yang tertahan disaringan (%) Wbi = Berat saringan dan sample (gram) Wci = Berat saringan (gram)

Wtot = Berat total sample (gram)

E. Kuat Tekan

1. Definisi Kuat Tekan tanah

Kuat tekan bebas adalah tekanan aksial benda uji pada saat mengalami keruntuhan atau pada saat regangan aksial mencapai 20%.

Uji kuat tekan bebas adalah salah satu cara untuk mengetahui geser tanah. Uji kuat tekan bebas bertujuan untuk menentukan kekuatan tekan bebas suatu jenis tanah yang bersifat kohesif, baik dalam keadaan asli (undisturbed), buatan (remoulded) maupun tanah yang dipadatkan (compacted).

Kuat tekan bebas (qu) adalah harga tegangan aksial maksimum yang dapat ditahan oleh benda uji silindris (sampel tanah) sebelum mengalami keruntuhan geser.

2. Teori Kuat Tekan Tanah

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

qu =

dimana :

qu : Kuat tekan bebas k : Kalibrasi proving ring R : Pembacaan maksimum

A : Luas penampang contoh tanah pada saat pembacaan R

Uji kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan carayang dilakukan di laboratorium untuk menghitung kekuatan geser tanah. Uji kuat ini mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah tersebut terpisah dari butiran-butirannya juga mengukur regangan tanah akibat tekanan tersebut. Uji tekan bebas ini dilakukan pada contoh tanah asli dan contohtanah tidak asli lalu diukur kemampuannya masing-masing contoh terhadapkuat tekan bebas. Dari nilai kuat tekan maksimum yang dapat diterima padamasing-masing contoh akan didapat sensitivitas tanah. Nilai sensitivitas inimengukur bagaimana perilaku tanah jika terjadi gangguan yang diberikandari luar.

19

F. Tahanan Geser Tanah

1. Definisi Kuat Geser Tanah

Suatu beban yang dikerjakan pada suatu masa tanah akan selalu menghasilkan tegangan dengan intesitas yang berbeda – beda di dalam zona berbentuk bola lampu di bawah beban tersebut (Bowles,1993).

Kekuatan geser suatu tanah dapat juga didefinsikan sebagai tahanan maksimum dari tanah terhadap tegangan geser di bawah suatu kondisi yang diberikan (Smith, 1992).

Kuat geser tanah sebagai perlawanan internal tanah terhadap persatuan luas terhadap keruntuhan atau pengerasan sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud (Das, 1994).

2. Teori Kuat Geser Tanah

Menurut teori Mohr ( 1910 ) kondisi keruntuhan suatu bahan terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Hubungan fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada bidang runtuhnya, dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

= ƒ( )

dimana :

= Tegangan geser pada saat terjadinya keruntuhan atau kegagalan (failure)

Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan (Hary Cristady, 2002).

Coulomb (1776) mendefinisikan ƒ( ) seperti pada persamaan sebagai berikut:

= C + tg

dengan :

= Kuat geser tanah ( kN/m2 )

C = Kohesi tanah ( kN/m2 )

Φ

= Sudut gesek dalam tanah atau sudut gesek internal ( derajat ) = Tegangan normal pada bidang runtuh ( kN/m2 )

Garis keruntuhan (failure envelope) menurut Coulomb (1776) berbentuk garis lengkung seperti pada gambar 1 dimana untuk sebagian besar masalah – masalah mekanika tanah, garis tersebut cukup didekati dengan sebuah garis lurus yang menunjukkan hubungan linear antara tegangan normal dan kekuatan geser (Das,1995). Tanah, seperti halnya bahan padat, akan runtuh karena tarikan maupun geseran. Tegangan tarik dapat menyebabkan retakan pada suatu keadaan praktis yang penting. Walaupun demikian, sebagian besar masalah dalam teknik sipil dikarenakan hanya memperhatikan tahanan terhadap keruntuhan oleh geseran.

21

Gambar 2. 2. Garis keruntuhan menurut Mohr dan Hukum keruntuhan Mohr – Coulomb (Hary Cristady, 2002)

Jika tegangan – tegangan baru mencapai titik P, keruntuhan tanah akibat geser tidak akan terjadi. Keruntuhan geser akan terjadi jika tegangan – tegangan mencapai titik Q yang terletak pada garis selubung kegagalan (failure envelope). Kedudukan tegangan yang ditunjukkan oleh titik R tidak akan pernah terjadi, karena sebelum tegangan yang terjadi mencapai titik R, bahan sudah mengalami keruntuhan. Tegangan – tegangan efektif yang terjadi di dalam tanah sangat dipengaruhi oleh tekanan air pori.

Terzaghi (1925) mengubah persamaan Coulomb seperti pada persamaan 9 dan persamaan 10 dalam bentuk tegangan efektif sebagai berikut :

= C’ + (

–

u)

tg

’

= C +

’

tg

’

dengan :

C’ = kohesi tanah efektif (kN/m2)

u

= tekan air pori (kN/m2)

’

= sudut gesek dalam tanah efektif (derajat)

Ada beberapa cara untuk menentukan kuat geser tanah, antara lain : a. Pengujian geser langsung (Direct shear test)

b. Pengujian triaksial (Triaxial test)

c. Pengujian tekan bebas (Unconfined compression test) d. Pengujian baling-baling (Vane shear test)

Namun dalam penelitian ini yang digunakan untuk menentukan kuat geser tanah adalah pengujian geser langsung (Direct shear test).

G. Penelitian Terdahulu

1. Uji Kuat Tekan Bebas

Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kekuatan tekan bebas (tanpa ada tekanan horizontal atau tekanan samping), dalam keadaan asli maupun buatan.

Penambahan aditif semen memberikan hasil yang lebih efektif atau lebih baik dari aditif kapur dalam usaha perbaikan kekuatan tanah pada pengujian kuat tekan bebas (Enita Suardi, 2005).

Pembasahan Dan Pengeringan Proses pembasahan adalah tahap dimana terjadinya peningkatan kadar pori - pori tanah, sedangkan Proses pengeringan adalah tahap dimana kondisi kadar air dalam pori – pori mengalami penurunan. Moch. Sholeh (2010)

23

Perubahan cuaca membuat mengakibatkan terjadinya siklus pembasahan dan pengeringan secara berulang sehingga tanah akan mengalami perubahan volume tanah akibat perubahan kadar air. Hal ini menyebabkan perubahan tekanan menurut Enita Suardi (2005) penambahan aditif semen memberikan hasil yang lebih efektif atau lebih baik dari aditif kapur dalam usaha perbaikan kekuatan tanah kadar semen

Proses pembasahan adalah tahap dimana terjadinya peningkatan kadar air pada pori tanah, sedangkan Proses pengeringan adalah tahap dimana kondisi pori mengalami Perubahan cuaca membuat mengakibatkan terjadinya siklus pembasahan dan pengeringan secara berulang – ulang, sehingga tanah akan mengalami perubahan volume tanah akibat perubahan kadar air. Hal ini menyebabkan perubahan tekanan air pori dan kekuatan tekanan geser, Tommy dan Rano Adex (2000).

Maekawa dan Miyakita (1991). Mengatakan bahwa jumlah siklus pengeringan dan pembasahan berulang akan mengurangi kekuatan geser tanah, sampai pada jumlah siklus tertentu. Proses pembasahan, kuat tekan (qu) akan menurun seiring dengan kenaikan kadar air (wc) dan sebaliknya pada proses pengeringan, kuat tekan (qu) akan naik seiring dengan penurunan nilai kadar airnya (wc), Moch. Sholeh (2010).

Pengaruh dari siklus basah dan kering inilah membuat tanah mengembang dan menyusut. Berbagai cara digunakan untuk memperbaiki kekuatan dari tanah lempung ekspansif. .

Gambar 2. 3. Kurva perubahan nilai kuat tekan

Tahap penelitian pandahuluan sebelum melakukan penelitian kuat tekan bebas yaitu meliputi pengujian atterberg, berat jenis, analisa saringan, hydrometer, dan pemadatan (Compaction), setelah penelitian pendahuluan dilakukan maka dilakukan lah pengujian kuat tekan bebas pada sampel – sampel proses pembasahan dan pengeringan. Dari grafik diatas menjelaskan nilai kuat tekan bebas dari proses pembasahan dan pengeringan terbagi atas 5 siklus baik proses pembasahan maupun proses pengeringan. Nilai kuat tekan bebas yang pada peroses pembasahan bernilai yang paling kecil sedangkan ada proses pengeringan nilai kuat tekan bebas pada proses pengeringan paling tinggi.

25

2. Uji Geser Langsung

Pengujian ini dimaksudkan untuk memperoleh tahanan geser tanah pada tegangan normal tertentu. Tujuannya adalah untuk mendapatkan kuat geser tanah.

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

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

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

Pada penelitian yang di lakukan oleh (Sholeh M, 2010) didapat perbaikan sifat-sifat mekanik tanah seperti kuat geser (cu) meningkat dari 1,249 kg/cm² menjadi 2,806 kg/cm² atau naik sebesar 58,66%, serta prosentase swelling

sebesar 4,84%, serta didapat grafik perubahan nilai kuat geser (cu) disebabkan adanya perubahan kadar air (wc) pada Lempung .

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

Dari grafik diatas menunjukkan pada proses pembasahan, kuat geser (cu) akan menurun seiring dengan kenaikan kadar air (wc) dan sebaliknya pada proses pengeringan, kuat geser (cu) akan naik seiring dengan penurunan nilai kadar airnya (wc).

III. METODE PENELITIAN

A. Persiapan Penelitian

Persiapan penelitian merupakan tahapan yang dilakukan sebelum peneliti melakukan penelitian di laboratorium. Persiapan penelitian terdiri dari:

1. Data Sekunder

Metodologi penelitian berisi penjelasan tentang cara bagaimana penelitian dilakukan. Tahapan studi ini dilakukan dengan mengumpulkan dan mempelajari literatur yang berkaitan dengan kerangka permasalahan, tujuan penelitian, ruang lingkup dan metode penelitian. Studi literatur juga dapat dilakukan dengan mengumpulkan hasil-hasil penelitian terdahulu yang berkaitan dengan judul penelitian yang dilakukan, dimana hasil dari penelitian terdahulu merupakan data sekunder.

2. Data Primer

Data Primer merupakan hasil penelitian terdahulu yang berguna sebagai referensi untuk penelitian yang akan dilakukan. Penelitian pendahuluan ini dilakukan sebagai observasi awal sebelum memulai penelitian utama.

B. Sampel Tanah

Sampel tanah yang diuji direncanakan menggunakan material tanah lempung yang diambil dari Desa Belimbing Sari, Lampung Timur. Berdasarkan penelitian sebelumnya setelah diuji bahwa tanah di desa tersebut termasuk dalam kategori tanah lempung plastisitas tinggi. Pengambilan sampel dilakukan pada bulan Agustus 2014. Sampel Tanah yang diambil dengan 2 cara :

Gambar 3.1. Gambar Denah Lokasi Pengambilan Sampel Tanah Lempung 1. Untuk contoh tanah asli (Undisturb) diambil dari kedalaman kira – kira 50 cm

di bawah permukaan tanah guna menghilangkan sisa – sisa kotoran tanah. Contoh tanah asli dapat diambil dengan memakai tabung contoh (samples tubes). Tabung contoh ini dimasukkan ke dalam dasar lubang bor. Tabung-tabung contoh yang biasanya dipakai memiliki diameter 6 sampai dengan 7 cm

29

Gambar 3.2. Gambar Pengambilan Sampel Tanah Asli dengan Tabung Contoh 2. Untuk contoh tanah terganggu (disturb), sampel tanah diambil secara

bongkahan permukaan tanah.

C. Pelaksanaan Pengujian

Pelaksanaan pengujian yang dilakukan yaitu pengujian sifat fisik, pengujian kuat tekan bebas dan pengujian kuat geser langsung pada tanah lempung. Tahap pengujian tersebut dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Penelitian dilakukan tiga kali percobaan pada masing-masing pengujian. Hal ini dilakukan untuk mengetahui keakuratan data.

1. Pengujian Sifat Fisik Tanah

Pengujian-pengujian yang dilakukan antara lain:

a. Kadar air (Moisture Content)

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar air suatu sampel tanah, yaitu perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dengan berat butir kering tanah tersebut yang dinyatakan dalam persen. Pengujian berdasarkan ASTM–D-2216-92.

Perhitungan:

1) Berat air (Ww) = Wcs – Wds 2) Berat tanah kering (Ws) = Wds – Wc 3) Kadar air (ω) = x100%

Ws Ww

Dimana:

Wc = Berat cawan yang akan digunakan Wcs = Berat benda uji + cawan

31

Perbedaan kadar air diantara ketiga sampel tersebut maksimum sebesar 5% dengan nilai rata-rata.

b. Berat Volume (Unit Weight)

Pengujian ini bertujuan untuk menentukan berat volume tanah basah dalam keadaan asli (undisturbed sample), yaitu perbadingan antara berat tanah dengan volume tanah. Pengujian berdasarkan ASTM D 2167.

Perhitungan:

1) Berat ring (Wc).

2) Volume ring bagian dalam (V). 3) Berat ring dan tanah (Wcs). 4) Berat tanah (W) = Wcs – Wc. 5) Berat Volume (γ).

V W



 (gr/cm3 atau t/m3)

c. Berat Jenis (Specific Gravity)

Percobaan ini dilakukan untuk menentukan kepadatan massa butiran atau partikel tanah yaitu perbandingan antara berat butiran tanah dan berat air suling dengan volume yang sama pada suhu tertentu. Pengujian berdasarkan ASTM –D-854-92.

Perhitungan :

) (

)

( _{4 1 3 2}

1 2 W W W W W W Gs     

Dimana : Gs = Berat jenis

W2 = Berat picnometer dan tanah kering (gram). W3 = Berat picnometer, tanah dan air (gram) W4 = Berat picnometer dan air bersih (gram)

d. Batas Cair (Liquid Limit)

Tujuan pengujian ini adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair. Pengujian berdasarkan ASTM D 4318-00.

Perhitungan :

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

2) Membuat hubungan antara kadar air dan jumlah ketukan pada grafik semi logaritma, yaitu sumbu x sebagai jumlah pukulan dan sumbu y sebagai kadar air.

3) Menarik garis lurus dari keempat titik yang tergambar.

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

e. Batas Plastis (Plastic Limit)

Tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada keadaan batas antara keadaan plastis dan keadaan semi padat. Pengujian berdasarkan ASTM D 4318-00.

Perhitungan :

33

2) Plastik Indek (PI) adalah harga rata-rata dari ketiga sampel tanah yang diuji, dengan rumus:

PI = LL – PL

f. Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Tujuan pengujian analisis saringan adalah untuk mengetahui butiran tanah dan susunan butiran tanah (gradasi) dari suatu jenis tanah yang tertahan di atas saringan No. 200 (Ø 0,075 mm). Pengujian berdasarkan ASTM– C-136-46.

Perhitungan :

1) Berat masing-masing saringan (Wci).

2) Berat masing-masing saringan beserta sampel tanah yang tertahan di atas saringan (Wbi).

3) Berat tanah yang tertahan (Wai) = Wbi – Wci.

4) Jumlah seluruh berat tanah yang tertahan di atas saringan ( Wai  Wtot).

5) Persentase berat tanah yang tertahan di atas masing-masing saringan (Pi)





% 100 x W Wci Wbi Pi

total 

 



 



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

%

100 pi

qi  

 

11 qi p

 

i1

q

Dimana : i = l (saringan yang dipakai dari saringan dengan diameter maksimum sampai saringan nomor 200).

g. Uji Hidrometer

Tujuan pengujian analisis hidrometer adalah untuk mengetahui persentasi butiran tanah dan susunan butiran tanah (gradasi) dari suatu jenis tanah yang lolos saringan No. 200 (Ø 0,075 mm).

Perhitungan:

υ =  _

18

w s 

x D2

D =

w s G   ) 1 ( 30

 x ( )

) ( menit t cm L

Dimana: υ = Kecepatan mengendap

γs = Berat volume partikel tanah

γw = Berat volume air

η = Kekentalan air

D = Diameter partikel tanah Gs = Berat jenis

K = fungsi dari Gs yang tergantung temperatur uji t = waktu pengendapan

h. Uji Pemadatan Tanah (ProctorModified)

Tujuannya adalah untuk menentukan kepadatan maksimum tanah dengan cara tumbukan yaitu dengan mengetahui hubungan antara kadar air dengan kepadatan tanah. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-1557. Adapun langkah kerja pengujian pemadatan tanah, antara lain :

35

1) Mengambil tanah sebanyak 12,5 kg dengan menggunakan karung goni lalu dijemur.

2) Setelah kering tanah yang masih menggumpal dihancurkan dengan tangan.

3) Butiran tanah yang telah terpisah diayak dengan saringan No. 4. 4) Butiran tanah yang lolos saringan No. 4 dipindahkan atas 5 bagian,

masing-masing 2,5 kg, masukkan masing-masing bagian kedalam plastik dan ikat rapat-rapat.

5) Mengambil sebagian butiran tanah yang mewakili sampel tanah untuk menentukan kadar air awal.

6) Mengambil tanah seberat 2,5 kg, menambahkan air sedikit demi sedikit sambil diaduk dengan tanah sampai merata. Bila tanah yang diaduk telah merata, dikepalkan dengan tangan. Bila tangan dibuka, tanah tidak hancur dan tidak lengket ditangan.

Setelah dapat campuran tanah, mencatat berapa cc air yang ditambahkan untuk setiap 2,5 kg tanah.

7) Penambahan air untuk setiap sampel tanah dalam plastik dapat dihitung dengan rumus :

Wwb = wb . W 1 + wb W = Berat tanah

Wb = Kadar air yang dibutuhkan Penambahan air : Ww = Wwb – Wwa

8) Sesuai perhitungan, lalu melakukan penambahan air setiap 2,5 kg sampel diatas pan dan mengaduknya sampai rata dengan sendok pengaduk.

b. Pemadatan tanah

1) Menimbang mold standar beserta alas.

2) Memasang collar pada mold, lalu meletakkannya di atas papan. 3) Mengambil salah satu sampel yang telah ditambahkan air sesuai

dengan penambahannya.

4) Dengan modified proctor, tanah dibagi kedalam 5 bagian. Bagian pertama dimasukkan kedalam mold, ditumbuk 25 kali sampai merata. Dengan cara yang sama dilakukan pula untuk bagian kedua, ketiga, keempat dan kelima, sehingga bagian kelima mengisi sebagian collar (berada sedikit diatas bagian mold).

5) Melepaskan collar dan meratakan permukaan tanah pada mold

dengan menggunakan pisau pemotong.

6) Menimbang mold berikut alas dan tanah didalamnya.

7) Mengeluarkan tanah dari mold dengan extruder, ambil bagian tanah (alas dan bawah) dengan menggunakan 2 container untuk pemeriksaan kadar air (w).

8) Mengulangi langkah kerja 2 sampai 7 untuk sampel tanah lainnya, maka akan didapatkan 6 data pemadatan tanah.

c. Perhitungan : Kadar air :

37

2) Berat cawan + berat tanah kering = W2 (gr) 3) Berat air = W1 – W2 (gr)

4) Berat cawan = Wc (gr)

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

W2 – Wc

Berat isi :

1) Berat mold = Wm (gr)

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

5) Berat volume = W/V (gr/cm3) 6) Kadar air (w)

7) Berat volume kering (γd)

γd = (gr/cm3)

8). Berat volume zero air void ( γz )

γz = (gr/cm3)

i. Pengujian Kuat Tekan Bebas

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tekan bebas tanah kohesif dalam keadaan asli (undisturbed) maupun keadaan buatan (remoulded). Pengujian menggunakan alat uji kuat tekan bebas unconfined compression test. w . Gs 1 w x Gs   100 x 1w

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

Bahan-bahan:

Sampel tanah dalam kondisi kering optimum dan basah optimum. a. Alat-alat yang digunakan:

1) Alat unconfined compresson test

2) Ring silinder untuk mengambil contoh tanah . 3) Stopwatch

4) Piston Plunger

5) Oven

6) Timbangan dengan ketelitian 0,1 gr dan 0,01 gr 7) Container.

8) Desikator

39

b. Rangkain kerja:

1) Mengeluarkan sampel tanah dari tabung contoh dan memasukkan cetakan dengan menekan pada sampel tanah, sehingga cetakan terisi penuh.

2) Jika menggunakan tabung penuh, ratakan kedua permukaan tanah dengan pisau pemotong dan mengeluarkannya dengan extruder. Bila menggunakan tabung belah, buka belahan tabung dengan hati-hati, danambil sebagian tanah yang tidak terpakai untuk pemeriksaan kadar air.

3) Menimbang sampel tanah yang akan digunakan untuk menentukan berat volume.

4) Meletakkan sampel tanah diatas plat penekan bawah.

5) Mengatur ketinggian plat atas dengan tepat menyentuh permukaan atas sampel tanah.

6) Mengatur dial beban dan dial deformasi pada posisi nol.

7) Menghidupkan mesin. Kecepatan regangan diambil ½ - 2% per menit dari tinggi sampel tanah.

8) Mencatat hasil pembacaan dial pada regangan 0,5%, 1%, 2% dan seterusnya sampai tanah mengalami keruntuhan.

9) Menghentikan percobaan, jika regangan sudah mencapai 20%. c. Perhitungan

1) Mengukur diameter sampel. 2) Mengukur tinggi sampel.

4) Menimbang berat sampel (W).

5) Menghitung volume sampel (V) = A . Tinggi sampel 6) Menghitung berat volume = W / V

7) Menghitung beban (P) = Pembacaan x Proving Ring 8) Menghitung tegangan = P / A

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

j. Pengujian kuat geser langsung

Tujuan dari percobaan geser langsung adalah untuk menentukan sudut geser (ф) dan nilai kohesi (C). Pengujian menggunakan Direct Shear Apparatus

Tipe 50-520 CV 2-1.

Gambar 3. 5. Alat Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Apparatus Tipe 50-520 CV 2-1)

a. Bahan – bahan

1) Sampel tanah asli yang di ambil melalui tabung. 2) Air secukupnya.

41

1) frame alat geser langsung beserta proving ring. 2) shear box (sel geser langsung)

3) Extruder ( alat untuk mengeluarkan sampel)

4) Cincin (cetakan benda uji) 5) Pisau pemotong

6) Dial Penggeseran

7) Stopwatch

c. Rangkaian Kerja

1) Mengeluarkan sampel tanah dari tabung, memasukkan cetakan benda uji dengan menekan sampel tanah.

2) Memotong dan meratakan kedua permukaan cetakan dengan pisau pemotong.

3) Mengeluarkan benda uji dari cetakan dengan extruder, menimbang benda uji dengan timbangan.

4) Memasukkan benda uji ke dalam cincin geser yang masih terkunci dan menutup kedua cincin geser hingga menjadi satu bagian. Posisi benda uji berada diantara dua batu pori.

5) Meletakkan cincin geser serta sampel tanah pada shear box dan mengatur stang penekan dalam posisi vertical dan tepat menyentuh bidang penekan.

6) Mengatur kecepatan geser pada layer yang telah dikonsolidasikan. 7) Membuka cincin geser dan memberikan beban pertama sebesar 2000

gram dan mengisi shear box dengan air sampai penuh sehingga benda uji terendam.

8) Menekan tombol start/run dan setiap 15 detik sambil membaca dial proving ring sampai pembacaan terjadi penurunan.

9) menekan tombol stop bila pembacaan proving ring maksimum telah tercapai.

10) Percobaan dihentikan bila pembacaan proving ring maksimum dan mulai menurun dua atau tiga kali pembacaan.

11) Membersihkan cincin geser dan shear box dari kotoran sampel tanah. 12) mengulangi langkah kerja 3 sampai 10 untuk melakukan percobaan

kedua sebeart dua kali beban pertama (4000gram) dan sampel ketiga seberat tiga kali beban pertama (6000gram).

d. Perhitungan

1) Perhitungan luas permukaan sampel : A = ¼ . 3,14 . D2

2) Perhitungan tegangan normal : T = P / A

3) Pembacaan dial maksimum : T max = Dial max . kalibrasi alat Luas

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

D = Diameter sampel (cm)

P = Beban yang diberikan (gram) A = Luas permukaan sampel (cm2)

43

D. Pengolahan dan Analisis Data

1. Pengolahan Data

Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian di laboratorium diolah menurut klasifikasi data dengan menggunakan persamaan-persamaan dan rumus-rumus yang berlaku. Hasil dari pengolahan data tersebut diuraikan dalam bentuk tabel dan grafik.

2. Analisis Data

Dari rangkaian pengujian-pengujian yang dilaksanakan di laboratorium, maka a. Dari pengujian kadar air sampel tanah, diperoleh nilai kadar air tanah

dalam persentase.

b. Dari pengujian berat jenis sampel tanah, diperoleh berat jenis tanah. c. Dari pengujian batas-batas Atterberg, diperoleh nilai batas cair (liquid

limit), batas plastis (plastis limit), dan indeks plastisitas (plastis indeks) yang digunakan untuk mengklasifikasikan tanah dengan Sistem Klasifikasi Unified.

d. Dari pengujian analisis saringan (sieve analysis), diperoleh persentase pembagian ukuran butiran tanah, yang akan digunakan untuk mengklasifikasikan tanah dengan Sistem Klasifikasi Unified.

e. Dari Pengujian Pemadatan Tanah Standar, diperoleh harga Optimum Moisture Content (OMC).

f. Dari pengujian Geser Langsung di laboratorium, diperoleh hubungan sudut geser dalam (Ø) dan nilai kohesi (c) dari suatu jenis tanah.

P

Bagan Alir Penelitian Pengambilan sampel tanah

asli

Uji Sifat fisik : 1. Uji Kadar Air 2. Uji Berat Jenis 3. Uji Berat Volume

4. Uji Batas-batas Attenberg 5. Uji Analisa Saringan

Klasifikasi Tanah

Analisis Hasil Uji

Kesimpulan Selesa i YA TIDAK Mulai Uji Pemadatan tanah Uji Kuat Tekan

Bebas

Tanah Lempung Kering Optimum

Uji Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung Basah Optimum Uji Geser Langsung Tanah Lempung Kering Optimum Uji Geser Langsung Tanah Lempung Basah Optimum

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Uji Fisik

Pengujian sifat fisik tanah adalah sebagai pertimbangan untuk merencanakan dan melaksanakan pembangunan suatu konstruksi. Sampel tanah yang disiapkan adalah tanah lempung dimana tanah lempung pada kondisi tidak terganggu (undisturb) dan sampel tanah terganggu (disturb), untuk sampel tanah tidak terganggu masih di dalam tabung sedangkan untuk sampel tanah terganggu dimasukkan didalam karung kemudian bongkahan tanah yang di dalam karung dikeringkan, setelah sampel tanah terganggu dikeringkan kemudian tanah diayak dengan saringan no. 40. Setelah semua sampel tanah siap kemudian mulai melakukan pengujian sifat fisik tanah. Pengujian sifat fisik tanah ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Lampung. Dari hasil pengujian sifat fisik tanah didapatkan nilai-nilai berikut :

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sifat Fisik Tanah Lempung (Soft Clay)

NO. PENGUJIAN HASIL UJI SATUAN

Sampel Tanah Tidak Terganggu

1 Kadar Air 47,01 %

2 Berat Volume 1,79 gr/cm3

Sampel Tanah Terganggu

3 Kadar Air 32 %

NO. PENGUJIAN HASIL UJI SATUAN

5 Analisis Saringan

a. Lolos Saringan no. 10 98,74 %

b. Lolos Saringan no. 40 93,80 %

c. Lolos Saringan no. 200 85,87 %

6 Batas-batas Atterberg

a. Batas Cair (Liquid Limit) 90,92 %

b. Batas Plastis (Plastic Limit) 53,78 %

c. Indeks Plastisitas (Plasticity Index) 37,1385 %

Hasil Analisis :

1. Analisa Hasil Pengujian Kadar Air (ASTM–D-2216-92)

Pengujian kadar air tanah asli dilakukan sebanyak tiga sampel dengan jenis tanah yang sama. Dari hasil pengujian Sampel tanah tidak tergangu dapat diambil rata-rata kadar air pada tanah tersebut, sehingga dapat disimpulkan bahwa tanah yang berasal dari Desa Belimbing Sari, Kecamatan Jabung Lampung Timur memiliki kadar air sebesar 47,01 %. Sedangkan pengujian sampel tanah terganggu didapat nilai kadar airnya sebesar 33 %. Sampel tanah terganggu inilah yang selanjutnya digunakan untuk penelitian. Hasil tersebut menunjukkan bahwa tanah tersebut memiliki kandungan air yang cukup tinggi. Berdasarkan pengujian kadar air maka tanah tersebut dikategorikan tanah lempung lunak karena kadar air yang berkisar antara 30-50%.

2. Analisa Hasil Pengujian Berat Jenis (ASTM –D-854-92)

Hasil pengujian berat jenis (Gs) yang sudah dilakukan di laboratorium dilakukan dengan pengujian sebanyak dua sampel. Dari pengujian tersebut didapatkan nilai

47

berat jenis sebesar 2,584. Angka ini menunjukan bahwa sampel tanah tersebut termasuk dalam golongan tanah lempung.

3. Uji Berat Volume

Uji berat volume adalah pengujian yang didefinisikan sebagai perbandingan antara berat tanah dan volume tanah. Pengujian berat volume tergantung pada jumlah kadar air. Semakin sedikit kadar air yang terkandung di dalam tanah maka semakin besar berat volume kering tanah. Pada pengujian ini menggunakan tiga sampel, pada kondisi tanah yang sama, dengan hasil pengujian yang dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Berat Volume Tanah Asli

NO.

BERAT VOLUME

KETERANGAN TABUNG

1 2 3

1 No Cawan

2 Berat Cawan + Tanah Basah (gram) 123,34 125,16 122,76

3 Berat Cawan (gram) 34,47 34,47 34,47

4 Berat Tanah Basah (gram) 88,87 90,69 88,29

5 Volume tabung (gram) 49,75 49,75 49,75 6 Kadar Air (ω) (%) 47,01 47,01 47,01

7 Berat Volume Tanah Kering (gr/cm3) 1,23 1,24 1,22

8 Berat Volume Tanah Kering (Rt2)(gr/cm3) 1,23

9 Berat Volume Tanah (gr/cm3) 1,79 1,82 1,77

10 Berat Volume Tanah (Rerata) (gr/cm3) 1,79

Dari hasil pengujian dan perhitungan diperoleh nilai berat volume tanah kering rata-rata (

γ

d rata-rata) sebesar 1,23 gram/cm3 , dan berat volume tanah rata-rata sebesar 1,79 gram/cm3 . Semakin tinggi penambahan jumlah kadar air, maka berat

kering tanah akan berkurang karena pertambahan air tersebut akan memperkecil konsentrasi partikel-partikel padat tanah persatuan volume (Braja M. Das, 1993).

4. Uji Analisa Saringan (ASTM–C-136-46)

Pengujian analisis saringan bertujuan untuk mengetahui persentase ukuran butiran tanah dan susunan butiran tanah (gradasi) dari suatu jenis tanah yang tertahan di atas saringan No. 200. Pengujian ini dilakukan dengan cara mekanis, yaitu sampel tanah diguncang dengan kecepatan tertentu di atas sebuah susunan ayakan, kemudian masing-masing tanah yang tertahan di atas saringan ditimbang beratnya dan digambar di dalam satu grafik logaritmik hubungan antara diameter butir (mm) dengan persentase lolos. Diperoleh hasil pengujian analisa saringan pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Analisis Saringan

No. Saringan Ukuran Partikel (mm) Persentase Lolos (%)

4 4,75 99,80

10 2,00 98,74

20 0,85 97,24

30 0,60 95,60

40 0,43 93,80

60 0,25 92,48

80 0,18 91,44

100 0,15 90,00

120 0,125 89,48

49

No. Saringan Ukuran Partikel (mm) Persentase Lolos (%)

Pan 0 0,00

Hasil pengujian analisis saringan ditunjukkan pada Tabel 4.3 yang menunjukkan bahwa sampel tanah yang digunakan memiliki persentase lolos saringan No. 200 (0,075 mm) sebesar 85,87%.

5. Uji Hidrometer (ASTM–D-1682-90)

Selanjutnya dilakukan pengujian hidrometer yang bertujuan untuk menentukan pembagian ukuran butir yang lolos saringan No.200. Menentukan besaran butir tanah yang sangat kecil dengan disaring menggunakan saringan yang lebih kecil dari No. 200 tidak lagi efektif. Oleh karena itu, tanah dicampur dengan air yang ditambah bahan dispersi, sehingga tanah dapat terurai, kemudian dipantau dengan menggunakan alat hidrometer. Pada penelitian ini pengujian hidrometer dilakukan satu kali, dengan hasil pengujian yang ditunjukkan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Hidrometer Waktu (T)

(menit)

Diameter butir (mm)

Persen Massa Lebih Kecil (P)

2 0,0292 81,50

5 0,0192 71,31

15 0,0116 54,33

30 0,0084 40,75

60 0,0064 33,96

250 0,0033 20,37

Gambar4.1. Grafik Hasil Analisa Saringan dan Hidrometer

Menurut sistem klasifikasi tanah Unified Soil Classification System (USCS), berdasarkan nilai persentase butiran lolos saringan No. 200 sebesar 100% (lebih besar dari 50%), maka berdasarkan tabel klasifikasi tanah USCS, sampel tanah yang diambil dari Daerah Rawa Sragi, Desa Belimbing Sari, Kecamatan Jabung, Kabupaten Lampung Timur secara umum diketegorikan pada golongan tanah berbutir halus (lempung).

6. Uji Batas Atterberg (ASTM–D-4318-95)

Batas Atterberg adalah batas plastisitas tanah yang terdiri dari batas atas kondisi plastis disebut batas plastis (plastic limit) dan batas bawah kondisi plastis disebut batas cair (liquid limit). Adapun hasil pengujian batas Atterberg pada sampel tanah asli ini dapat dilihat pada Tabel 4.5 berikut ini :

51

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Batas Atterberg Tanah Asli

LL PL PI

Tanah Asli 90,92 % 53,78 % 37,1385 %

Keterangan:

LL = Batas Cair (%) PL = Batas Plastis (%) PI = Indeks Plastisitas (%)

= LL – PL

Berdasarkan hasil pengujian seperti pada tabel 6, nilai batas plastis (PL) tanah asli adalah sebesar 53,78%, artinya kadar air yang dibutuhkan oleh tanah tersebut untuk mentransisi tanah dari keadaan semi-padat ke keadaan plastis adalah sebesar 53,78%. Sedangkan hasil pengujian batas cair (LL) tanah asli adalah sebesar 90,92%, artinya kadar air yang dibutuhkan oleh tanah asli tersebut untuk mentransisi tanah dari keadaan plastis ke keadaan cair adalah sebesar 90,92%. Serta nilai indeks plastisitas (PI) sebesar 37,1385%.

B. Data Hasil Pengujian Pemadatan Tanah

Dilakukan pengujian pemadatan tanah ini bertujuan untuk meningkatkan kekuatan tanah dengan cara dipadatkan sehingga rongga-rongga udara pada sampel tanah asli dapat berkurang yang mengakibatkan kepadatan menjadi meningkat. Hal tersebut dilakukan dengan cara memberikan beban yang ditumbuk secara berulang sehingga didapat lah nilai kadar air optimum dan nilai berat isi kering maksimum. Pengujian pemadatan tanah dilakukan dengan menggunakan metode pemadatan

standar (standart proctor) karena penelitian ini digunakan untuk mengetahui perilaku dari tanah lempung yang nantinya dapat digunakan sebegai referensi atau acuan penelitian berikutnya. Adapun hasil data pengujian pemadatan tanah yang dilakukan di laboratorium dengan metode pemadatan standar (standart proctor) didapat nilai kadar air optimum (wopt) untuk tanah asli dapat dilihat di gambar 4.2.

Gambar 4.2. Grafik Kadar Air Optimum Pada Tanah Asli

Dari gambar dapat dilihat nilai kadar air optimum (wopt) pada tanah asli adalah 33% dengan berat volume kering 1,23 gr/cm3. Setelah didapat nilai Optimum pada tanah asli, maka dapat membuat sampel tanah untuk pengujian kuat tekan dan kuat geser langsung dengan sampel tanah dalam kondisi kering optimum dan basah optimum. Pada kondisi kering optimum dilakukan pengurangan 6% dari kadar air optimum yaitu 27% dengan berat volume kering 1,16 gr/cm3, sedangkan pada kondisi basah optimum dilakukan penambahan 6% dari kadar air optimum yaitu 39% dengan berat volume kering 1,19 gr/cm3.

sehingga daya dukung tanah yang baik terletak pada titik optimum karena nilai kuat tekan bebas dan nilai kuat geser maksimum yang tertinggi adalah pada sampel optimum.

Gambar 4.27. Grafik korelasi kuat tekan bebas tanah dengan berat volume kering.

Gambar 4.28. Grafik korelasi kuat geser maksimum tanah dengan volume kering.

Dari Grafik diatas dapat dilihat nilai volume kering (γd) dan nilai kuat tekan dalam kondisi basah optimum, kering optimum dan optimum. Pada titik basah optimum

80

ke titik kering optimum penurunan nilai 3% untuk nilai volume kering, sedangkan dari titik kering optimum ketitik optimum kenaikan sebesar 5% untuk nilai volume kering. Hal ini dikarenakan pori – pori tanah dalam kondisi kering optimum tidak terlalu padat sehingga berat volume kering tanah tidak terlalu tinggi sebaliknya pada kondisi basah optimum pori – pori tanah menglami tekanan yang tinggi pada air pori tanah sehingga berat volume kering tanah tidak berada dalam kondisi yang tidak stabil, sedangkan pada kondisi optimum tanah dalam keadaan stabil sehingga berat volume kering maksimum terjadi pada kondisi optimum.

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. 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 pengujian pemadatan standar didapat nilai Kadar Air Optimum untuk Sampel tanah asli sebesar 33%.

3. Dari hasil penelitian yang dilakukan di laboratorium didapat nilai kuat tekan bebas (qu), pada kondisi optimum 0,10345 kg/cm2, basah optimum 0,08809 kg/cm2 dan kondisi kering optimum 0,09446 kg/cm2.

4. Dari hasil pengujian kuat geser langsung didapat nilai kuat geser langsung dan nilai kohesi. Nilai yang didapat dalam kondisi optimum, kering optimum

82

dan kondisi basah optimum adalah 0,2899 kg/cm2; 0,2821 kg/cm2; 0,2763 kg/cm2 untuk nilai kuat geser langsung tanah, sedangkan untuk nilai kohesi 0,24 kg/cm2; 0,19 kg/cm2; 0,18 kg/cm2.

5. Dari hasil pengujian kuat tekan bebas tanah dan kuat geser langsung tanah dapat dilihat hasilnya, pada saat tanah lempung dalam kondisi basah optimum dan kering optimum nilai kuat tekan bebas, kuat geser langsung dan nilai kohesi memiliki nilai yang paling kecil, sedangkan pada kondisi tanah optimum memiliki nilai tertinggi. Hal ini dikarenakan pada kondisi optimum sampel tanah yang diuji dalam keadaan stabil.

6. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan tanah lempung dalam keadaan basah optimum memiliki sifat fisis dan sifat mekanis yang tidak stabil sehingga daya dukung tanah sangat kecil, sedangkan pada keadaan optimum kondisi tanah baik dan stabil sehingga daya dukung tanah cukup baik.

B. Saran

1. Pada penelitian selanjutnya diusahakan untuk melakukan pengujian dengan menggunakan campuran dengan kondisi kering optimum, basah optimum dan optimum sehingga dapat membandingkan daya dukung tanah dengan campuran dan tanpa campuran.

2. Sampel tanah yang digunakan untuk penelitian selanjutnya seharusnya menggunakan jenis tanah yang berbeda atau dari tempat yang berbeda karena untuk melihat kuat tekan bebas dan nilai kuat geser langsung pada jenis tanah yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKA

Adha, Idharmahadi. 2008. Penuntun Praktikum Mekanika Tanah.

Ardana, M.D. 2008. Kolerasi Kekuatan Geser Undrained Tanah Lempung Dari Uji Unconfined Compression Dan Uji Laboratory Vane Shear (Study Pada Remolded Clay). Universitas Udayana. Denpasar

Bowles, J.E. 1989. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Erlangga. Jakarta.

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

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

Lab Mektan UniversitasPendidikanIndonesia. (2009,04) . Kuat geser tanah dan kuat tekan bebas . diperoleh 15 Maret 2014, dari

http://labmektanUPI.blogspot.com/2009/04/kuat geser tanah dan kuat tekan bebas.html

https://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/bahanajar/Herman/Kuat%20geser.pdf

http://achmadbasuki.wordpress.com/2011/12/11/fondasi-di-atas-tanah-lempung Schoeder, 1997. Pengertian Tanah Menurut Ahli

Sholeh, Moch. 2010. Pengaruh Proses Pembasahan Dan Pengeringan Pada Tanah Ekspansif Yang Distabilisasi Dengan Kapur Dan Eco Cure2. Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya.

Surta Ria Nurliana Panjaitan. 2000. Pengaruh Pembasahan Dan Pengeringan Terhadap Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu Cangkang Kelapa Sawit. Institut Teknologi Medan. Medan

Sutedjo, 1988. Pengertian Tanah Menurut Para Ahli.

Tommy dan Rano Adex. 2000 Pengaruh Siklus Pengeringan-Pembasahan Berulang Terhadap Properti Dinamik Tanah Lempung Ekspansif Tidak Jenuh Yang Distabilisasi Dengan Fly Ash Menggunakan Alat Uji Elemen Bender.