TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI Tinjauan Kuat Geser Tanah Lempung Kecamatan Sukodono Kabupaten Sragen Yang Distabilisasi Dengan Bubuk Arang Kayu.
TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN
SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI
DENGAN BUBUK ARANG KAYU
(Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
Disusun oleh:
Mukti Aji
NIM: D 100 120 146
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila
kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguhsungguh (urusan yang lain). dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya
kamu berharap.”
( QS Alam Nasyrah : 6-8)
“Kita
berdoa
kalau
kesusahan
dan
membutuhkan
sesuatu,
mestinya kita juga berdoa dalam kegembiraan besar dan saat
rezeki melimpah.”
(Kahlil Gibran)
“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa
bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis, dan pada kematianmu
semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang tersenyum.“
(Mahatma Gandhi)
“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh
direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri.”
(Ibu Kartini)
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, teriring kehadirat Allah SWT yang telah meridhoi,
kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:
Yang Maha Segalanya, Allah SWT…..
Terimakasih
atas
kasih
sayang-Mu,
ilmu,
kekuatan,
dan
kemudahan yang Engkau berikan sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
(Alm) Ayah terimakasih atas kasih sayang semasa hidup. Ibu
tercinta, terimakasih atas doa dan kasih sayang yang selalu
engkau berikan. Sebagai tanda baktiku, ku persembahkan karya
kecil ini untuk ibu dan ayah.
My brother and my elder sister, yang paling mengharukan adalah
saat kita berkumpul bersama dan menjadi waktu yang tak
tergantikan.
Personil
“Geotek
Sukodono”
Davit,
Endah,
Meiriza,
Eni
terimakasih atas dukungan moril, nasihat, dan semangat yang
kalian berikan. Kalian adalah tempat dimana saya kembali disaat
saya menang dan kalah. Sahabat sipil ’12 Andang, Ramadhani
Fajar, Azhari, Teguh, Ika, Bustanul, dan yang tidak bisa saya
sebutkan semuanya. Terimakasih atas tawa dan solidaritas yang
luar biasa.
Yang mengisi ruang rinduku………………
v
PRAKATA
Assalamu‟ alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirabbil „alamin, segala puji dan syukur penulis selalu panjatkan
kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat, taufik, rahmat
dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
dengan judul “TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN
SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI DENGAN
BUBUK ARANG KAYU (Studi kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)”.
Penyusunan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan dan kerjasama
dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini pula dengan penuh kerendahan
hati, ketulusan dan rasa hutang budi, penyusun ucapkan banyak terimakasih yang
tidak terhingga kepada semua pihak yang memberikan semangat untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tidak lupa penyusun ucapkan banyak terimakasih
dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada:
1. Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta
untuk segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah
terindah-Nya.
2. Bapak Sri Sunarjono, PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak Dr.
Mochamad Sholikin, selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan fasilitas
kepada penyusun untuk dapat mengikuti studi.
3. Ibu Qunik Wiqoyah, S.T., M.T. dan Ir. Renaningsih M.T. selaku Dosen
pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan
bimbingan, saran, dan petunjuk kepada penyusun dengan penuh kesabaran.
Kepada Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T. M.T., selaku Dosen penguji tamu
pada saat PraPendadaran dan kepada Bapak Agus Susanto, S.T. M.T.,
selaku Dosen penguji utama yang banyak menyumbangkan kritik dan saran
yang sangat membangun. Doa yang tak pernah berhenti untuk ibu dan
bapak agar selalu diberi kesehatan, kebaikan, dan kebahagiaan.
vi
4. Bapak Anto Budi L., S.T., Msc. selaku Dosen Pembimbing Akademik,
yang telah membantu dan memberikan pengarahan di Program Studi
Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.
5. Bapak
/
Ibu
Dosen
Program
Studi
Teknik
Sipil
Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan
yang bermanfaat kepada penyusun.
6. Mas Joko Setiawan dan staff Laboratorium Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang selalu melayani dan membantu selama
pengujian sampel Tugas Akhir.
7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungan.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini
masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga
bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.
Wassalamu‟ alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
November 2016
Penyusun
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .............................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................
iii
HALAMAN MOTTO ..............................................................................
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ...............................................................
v
PRAKATA ...............................................................................................
vi
DAFTAR ISI ............................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
xi
DAFTAR GRAFIK ...................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ....................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ..................................................
xv
ABSTRAKSI ............................................................................................ xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................
1
B. Rumusan Masalah ...................................................................
2
C. Tujuan Penelitian ....................................................................
2
D. Manfaat Penelitian ..................................................................
2
E. Batasan Masalah .....................................................................
3
F. Keaslian Penelitian ..................................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah Lempung ......................................................................
5
B. Bubuk Arang Kayu ................................................................
6
C. Stabilisasi Tanah .....................................................................
6
D. Tinjauan Penelitian Sejenis .....................................................
7
viii
BAB III LANDASAN TEORI
A. Sifat-Sifat Fisis Tanah ............................................................
9
1. Kadar Air .........................................................................
9
2. Berat Jenis Tanah (Specific Grafity) .................................
9
3. Batas-Batas Atterberg ...................................................... 10
a. Batas Cair (Liquid Limit) ............................................ 10
b. Batas Plastis (Plastic Limit))………………………..... 11
c. Batas Susut (Shrinkage Limit)………………………... 11
d. Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks)………………..... 11
4. Analisa Ukuran Butiran.................................................... 12
a. Analisa Hydrometer ………………... .......................... 12
b. Analisa Saringan………………... ............................... 12
5. Klasifikasi Tanah ............................................................. 13
a. USCS ......................................................................... 13
b. AASHTO ................................................................... 16
B. Sifat-Sifat Mekanis Tanah ...................................................... 17
a. Uji pemadatan (standard Proctor) ………………....... 18
b. Pengujian DST (Direct Shear Test)…... ...................... 19
BAB IV METODE PENELITIAN
A. Tinjauan Umum ...................................................................... 22
B. Tempat Penelitian ................................................................... 22
C. Bahan Penelitian ..................................................................... 22
D. Peralatan Penelitian ................................................................. 23
1. Uji sifat fisis tanah .............................................................. 23
a. Uji kadar air ..................................................................... 23
b.Uji berat jenis tanah ......................................................... 23
c. Uji gradasi tanah .............................................................. 24
d.Uji batas-batas Atterberg .................................................. 26
2. Uji sifat mekanis tanah ........................................................ 30
ix
a. Uji pemadatan (standar Proctor) ..................................... 30
b.Uji kuat geser langsung (DST) ......................................... 31
E. Tahapan Penelitian .................................................................. 32
F. Pelaksanaan Penelitian ............................................................ 35
1. Pengujian Kadar Air ........................................................... 35
2. Pengujian Berat Jenis (Specific Grafity) .............................. 35
3. Pengujian Batas-Batas Atterberg ......................................... 36
a. Batas Cair (Liquid Limit) ................................................ 36
b. Batas Plastis (Plastic Limit))………………………..... ... 37
c. Batas Susut (Shrinkage Limit)………………………... ... 38
4. Pengujian Gradasi Tanah .................................................... 39
a. Uji Hydrometer ………………........................................ 39
b. Analisa Saringan………………...................................... 41
5. Pengujian Pemadatan Tanah (Standard Proctor) ................. 41
3. Pengujian Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) .......... 42
BAB V
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Uji Pendahuluan ...................................................................... 44
B. Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Tanah Campuran ...................... 45
1. Berat jenis (Specific gravity) Bubuk Arang Kayu ..................... 45
2. Uji Tanah Asli ..................................................................... 45
3. Uji Tanah Campuran Bubuk Arang Kayu ................................. 46
C. Uji Sifat Mekanis .................................................................... 61
1. Uji pemadatan (standard Proctor) ........................................ 55
2. Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) ...................... 57
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ............................................................................. 61
B. Saran ....................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………
LAMPIRAN………………………………………………………………....
x
63
DAFTAR GAMBAR
Gambar III.1. Batas-batas Atteberg ...............................................................
10
Gambar III.2. Skema Uji Direct Shear Test ...................................................
21
Gambar IV.1. Satu set alat uji kadar air ........................................................
23
Gambar IV.2. Satu set alat uji berat jenis ......................................................
24
Gambar IV.3. Satu set alat uji hydrometer .......................................................
25
Gambar IV.4. Mesin penggetar dan satu set ayakan.........................................
25
Gambar IV.5. Satu set alat uji batas cair (liquid limit).....................................
27
Gambar IV.6. Satu set alat uji batas plastis (plastic limit)................................. 28
Gambar IV.7. Satu set alat uji batas susut (shrinkage limit)............................
29
Gambar IV.8. Satu set alat uji pemadatan (standard proctor) ........................... 31
Gambar IV.9. Satu set alat uji Direct Shear Test ............................................
32
Gambar IV.10. Tahapan penelitian...................................................................
34
xi
DAFTAR GRAFIK
Grafik V.1.
Hubungan antara kadar air dengan persentase campuran dan lama
perawatan................................................................................... 47
Grafik V.2.
Hubungan antara specific grafity dengan persentase campuran dan
lama perawatan........................................................................... 48
Grafik V.3.
Hubungan antara batas cair (LL) dengan persentase campuran dan
lama perawatan............................................................................ 49
Grafik V.4.
Hubungan antara batas plastis (PL) dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 50
Grafik V.5.
Hubungan antara batas susut (SL) dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 50
Grafik V.6.
Hubungan antara indeks plastisitas (PI) dengan persentase
campuran dan lama perawatan..................................................... 51
Grafik V.7.
Hubungan antara persentase lolos (%) dengan diameter saringan
(mm) ……………........................................................................53
Grafik V.8.
Hubungan antara berat volume kering dengan kadar air optimum
tanah asli dan campuran dengan lama perawatan........................ 55
Grafik V.9.
Hubungan antara kadar air optimum dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 56
Grafik V.10.
Hubungan antara berat kering maksimum dengan persentase
campuran dan lama perawatan.................................................... 56
Grafik V.11.
Hubungan antara kohesi dengan persentase campuran dan lama
perawatan..................................................................................... 58
Grafik V.12.
Hubungan antara sudut gesek dalam dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 59
xii
DAFTAR TABEL
Tabel III.1. Berat jenis tanah (Specific gravity) .............................................
9
Tabel III.2. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah ....................................
12
Tabel III.3. Ukuran-ukuran ayakan standar di Amerika Serikat .....................
13
Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS Menggunakan LLR Cassagrande……
14
Tabel III.5. Sistem klasifikasi tanah USCS ....................................................
15
Tabel III.5. Sistem klasifikasi tanah AASHTO ..............................................
17
Tabel V.1. Hasil uji unsur kimia tanah lempung ............................................
44
Tabel V.2. Hasil uji unsur kimia bubuk arang kayu .......................................
44
Tabel V.3. Berat jenis arang…………………………………………………..
45
Tabel V.4. Hasil uji sifat fisis tanah asli………………………………………
46
Tabel V.5. Hasil uji sifat fisis tanah campuran……………………………….
46
Tabel V.6. Hasil uji gradasi tanah asli dan tanah campuran………………….
52
Tabel V.7. Hasil sifat fisis tanah asli dan tanah campuran……………………
53
Tabel V.8. Hasil uji pemadatan tanah asli dan tanah campuran………………
55
Tabel V.9. Hasil uji geser langsung tanah asli dan tanah campuran………….
57
Tabel V.10. Hasil tegangan normal dan tegangan geser tanah asli dan tanah
campuran…………………………………………………………
xiii
59
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Unsur Kimia Tanah
Lampiran 2 Unsur Kimia Bubuk Arang Kayu
Lampiran 3 Pengujian Kadar Air
Lampiran 4 Pengujian Berat Jenis
Lampiran 5 Pengujian Batas-Batas Atterberg
Lampiran 6 Pengujian Analisa Butiran
Lampiran 7 Pengujian Standard Proctor
Lampiran 8 Pengujian DST
Lampiran 9 Penambahan Air DST
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
A
= Kadar udara (%)
A
= Luas Penampang (cm2)
AASHTO
= American Association of State Highway and Transportation
Official
Al
= Aluminium
ASTM
= American Society for Testing and Materials
C
= Karbon
C
= Kohesi tanah (kg/cm2)
Ca
= Kalsium
CH
= Lempung tak organik dengan plastisitas tinggi lempung
gemuk
DST
= Direct Shear Test
e
= Angka Pori
F
= Persentase butiran lolos No.200
GI
= Group Index (indeks kelompok)
Gs
= Spesific Grafity (Berat jenis)
IP
= Indeks Plastisitas (%)
LL
= Liquid Limit (batas cair) (%)
Mg
= Magnesium
N
= Beban normal (kg)
opt
= Optimum
P
= Beban geser (kg)
P
= Fosfor
PL
= Plastic Limit (batas plastis) (%)
Si
= Silika
SL
= Shrinkage Limit (batas susut) (%)
USCS
= Unified Soil Clasification System
1
2
= Volume tanah basah dalam cawan (cm3)
= Volume tanah kering oven (cm3)
xv
V
= Volume cetakan (cm3)
w
= Kadar air (%)
W
= Berat tanah basah di dalam cetakan (gram)
Ws
= Berat kering tanah (gram)
Ww
= Berat air dalam tanah (gram)
γb
= Berat isi basah (gr/cm3)
γd
= Berat isi kering (gr/cm3)
s
= Berat volume butiran tanah (gr/cm3)
w
= Berat volume air (gr/cm3)
γZAV
= Berat volume kering tanah saat jenuh (gr/cm3)
xvi
ABSTRAK
TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN
SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI DENGAN
BUBUK ARANG KAYU
(Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)
Menurut Prasetyo (2016) tanah Sukodono merupakan tanah lempung
dengan LL 85,73%, PL 24,69%, dan PI 61,04%. Kondisi tanah yang keras saat
kemarau dan becek pada musim hujan serta jalan yang mudah rusak dan keretakan
bangunan menjadi masalah utama tanah Sukodono. Karaseran (2015) arang
tempurung dapat memperbaiki sirkulasi air dan udara, media pengikat karbon, dan
mengurangi swelling tanah karena mereduksi indeks plastis tanah. Berdasarkan
penelitian di atas maka digunakan arang kayu sebagai bahan stabilisasi dengan
variasi campuran 5% dan 7,5% serta perawatan 0, 3, dan 7 hari untuk mengetahui
pengaruh besarnya persentase campuran dan lama perawatan terhadap sifat fisis
dan mekanis tanah.Uji fisis tanah campuran didapatkan kadar air dan batas plastis
naik sedangkan batas cair, batas susut, indeks plastis dan lolos saringan No. 200
turun. Klasifikasi tanah asli berdasarkan metode AASHTO termasuk kelompok A7-5 dan tanah campuran termasuk kelompok A-7-6. Berdasarkan USCS tanah asli
dan tanah campuran termasuk kelompok CH. Pada uji kepadatan semakin besar
persentase campuran arang dan semakin lama perawatan berat volume kering
menjadi turun sedangkan kadar air optimum mengalami peningkatan. Uji DST
menunjukkan bahwa persentase 5% bubuk arang kayu kohesi cenderung turun
tetapi pada persentase 7,5% nilai kohesi mengalami kenaikan. Sudut gesek dalam
tanah campuran cenderung naik pada persentase 5% bubuk arang kayu sedangkan
pada persentase 7,5% bubuk arang kayu sudut gesek dalam mengalami penurunan.
Nilai kohesi terkecil sebesar 0,548 kg/cm2 sedangkan sudut gesek dalam terbesar
21,400 pada persentase 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 0 hari.Tegangan
normal dan tegangan geser tanah campuran lebih rendah dari tanah asli. Tegangan
normal terbesar diperoleh 3,858 kg/cm2pada tanah asli, tegangan normal terkecil
3,215 kg/cm2pada persentase 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 3 hari.
Tegangan geser terbesar 1,353kg/cm2pada tanah asli, tegangan geser terkecil
terdapat pada 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 3 hari sebesar 1,127
kg/cm2.
Kata kunci:bubuk arang kayu, kuat geser, sifat fisis, stabilisasi, tanah lempung
xvii
ABSTRACT
REVIEW OF STRONG SHEAR CLAY SOIL IN SUBDISTRICT OF
SUKODONO SRAGEN STABILIZED WITH WOOD CHARCOAL
POWDER
(Case Study Clay in Sukodono, Sragen)
According to Prasetyo (2016) soil in Sukodono is clay with LL 85,73%,
PL 24,69%, and PI 61,04%. Soil condition in dry season and rainy season and the
easy damage road and cracking of building becomes the main problem of soil in
Sukodono. Karaseran (2015) shell charcoal can improve water and air, carbon
binder media, and decreasing swelling of soil because soil plasticity index. Based
on the above research, so it used wood to stabilize with variation of a mixture of 5
% and 7.5%, and also it was done for treatment with 0, 3, and 7 to know its big
effect of the percentage of mixture and the length of treatment with characteristic
physic and mechanic properties of soil. Physical test of mixture soil was gotten of
water content and plasticity increased whereas liquidity limit, shrinkage limit,
plasticity index and passing sieve of No. 200 down. The original soil classification
method based on AASHTO including group of A-7-5 and mixture of soil it
includes group of A-7-6. Based on USCS the original soil and mixture soil are
included CH. In the test of density the higher percentage of charcoal mixture, so it
will be long for treatment of weight of dry volume decreasing but optimum content
will be high. DST test showed the percentage of 5% cohesion wood charcoal
powder tend decreasing but the percentage of 7,5% of cohesion value increasing.
Angel of friction in the soil mixture tends to increase in the percentage of 5%
wood charcoal powder, whereas the percentage 7,5% wood charcoal of inside
friction decreased. The smallest value of cohesion is 0,548 kg/cm2 whereas the
biggest inside friction is 21,400 in percentage of 7,5% wood charcoal powder with
treatment 0 of day. The normal stress and shear stress soil mixture is lower than
the original soil. The normal biggest stress is 3,858 kg/cm2 on original soil, the
normal smallest stress is 3,215 kg/cm2 on percentage of 7,5% wood charcoal
powder with treatment of 3 days. The shear biggest stress is 1,353 kg/cm2 on
original soil, the smallest shear stress is 7,5% of wood charcoal powder with 3
days with 1,127 kg/cm2.
Keywords: clay, physical characteristic, shear strength, stabilization, wood
charcoal powder.
xviii
SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI
DENGAN BUBUK ARANG KAYU
(Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
Disusun oleh:
Mukti Aji
NIM: D 100 120 146
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila
kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguhsungguh (urusan yang lain). dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya
kamu berharap.”
( QS Alam Nasyrah : 6-8)
“Kita
berdoa
kalau
kesusahan
dan
membutuhkan
sesuatu,
mestinya kita juga berdoa dalam kegembiraan besar dan saat
rezeki melimpah.”
(Kahlil Gibran)
“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa
bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis, dan pada kematianmu
semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang tersenyum.“
(Mahatma Gandhi)
“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh
direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri.”
(Ibu Kartini)
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, teriring kehadirat Allah SWT yang telah meridhoi,
kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:
Yang Maha Segalanya, Allah SWT…..
Terimakasih
atas
kasih
sayang-Mu,
ilmu,
kekuatan,
dan
kemudahan yang Engkau berikan sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
(Alm) Ayah terimakasih atas kasih sayang semasa hidup. Ibu
tercinta, terimakasih atas doa dan kasih sayang yang selalu
engkau berikan. Sebagai tanda baktiku, ku persembahkan karya
kecil ini untuk ibu dan ayah.
My brother and my elder sister, yang paling mengharukan adalah
saat kita berkumpul bersama dan menjadi waktu yang tak
tergantikan.
Personil
“Geotek
Sukodono”
Davit,
Endah,
Meiriza,
Eni
terimakasih atas dukungan moril, nasihat, dan semangat yang
kalian berikan. Kalian adalah tempat dimana saya kembali disaat
saya menang dan kalah. Sahabat sipil ’12 Andang, Ramadhani
Fajar, Azhari, Teguh, Ika, Bustanul, dan yang tidak bisa saya
sebutkan semuanya. Terimakasih atas tawa dan solidaritas yang
luar biasa.
Yang mengisi ruang rinduku………………
v
PRAKATA
Assalamu‟ alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirabbil „alamin, segala puji dan syukur penulis selalu panjatkan
kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat, taufik, rahmat
dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
dengan judul “TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN
SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI DENGAN
BUBUK ARANG KAYU (Studi kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)”.
Penyusunan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan dan kerjasama
dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini pula dengan penuh kerendahan
hati, ketulusan dan rasa hutang budi, penyusun ucapkan banyak terimakasih yang
tidak terhingga kepada semua pihak yang memberikan semangat untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tidak lupa penyusun ucapkan banyak terimakasih
dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada:
1. Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta
untuk segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah
terindah-Nya.
2. Bapak Sri Sunarjono, PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak Dr.
Mochamad Sholikin, selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan fasilitas
kepada penyusun untuk dapat mengikuti studi.
3. Ibu Qunik Wiqoyah, S.T., M.T. dan Ir. Renaningsih M.T. selaku Dosen
pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan
bimbingan, saran, dan petunjuk kepada penyusun dengan penuh kesabaran.
Kepada Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T. M.T., selaku Dosen penguji tamu
pada saat PraPendadaran dan kepada Bapak Agus Susanto, S.T. M.T.,
selaku Dosen penguji utama yang banyak menyumbangkan kritik dan saran
yang sangat membangun. Doa yang tak pernah berhenti untuk ibu dan
bapak agar selalu diberi kesehatan, kebaikan, dan kebahagiaan.
vi
4. Bapak Anto Budi L., S.T., Msc. selaku Dosen Pembimbing Akademik,
yang telah membantu dan memberikan pengarahan di Program Studi
Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.
5. Bapak
/
Ibu
Dosen
Program
Studi
Teknik
Sipil
Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan
yang bermanfaat kepada penyusun.
6. Mas Joko Setiawan dan staff Laboratorium Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang selalu melayani dan membantu selama
pengujian sampel Tugas Akhir.
7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungan.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini
masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga
bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.
Wassalamu‟ alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
November 2016
Penyusun
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .............................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................
iii
HALAMAN MOTTO ..............................................................................
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ...............................................................
v
PRAKATA ...............................................................................................
vi
DAFTAR ISI ............................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
xi
DAFTAR GRAFIK ...................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ....................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ..................................................
xv
ABSTRAKSI ............................................................................................ xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................
1
B. Rumusan Masalah ...................................................................
2
C. Tujuan Penelitian ....................................................................
2
D. Manfaat Penelitian ..................................................................
2
E. Batasan Masalah .....................................................................
3
F. Keaslian Penelitian ..................................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah Lempung ......................................................................
5
B. Bubuk Arang Kayu ................................................................
6
C. Stabilisasi Tanah .....................................................................
6
D. Tinjauan Penelitian Sejenis .....................................................
7
viii
BAB III LANDASAN TEORI
A. Sifat-Sifat Fisis Tanah ............................................................
9
1. Kadar Air .........................................................................
9
2. Berat Jenis Tanah (Specific Grafity) .................................
9
3. Batas-Batas Atterberg ...................................................... 10
a. Batas Cair (Liquid Limit) ............................................ 10
b. Batas Plastis (Plastic Limit))………………………..... 11
c. Batas Susut (Shrinkage Limit)………………………... 11
d. Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks)………………..... 11
4. Analisa Ukuran Butiran.................................................... 12
a. Analisa Hydrometer ………………... .......................... 12
b. Analisa Saringan………………... ............................... 12
5. Klasifikasi Tanah ............................................................. 13
a. USCS ......................................................................... 13
b. AASHTO ................................................................... 16
B. Sifat-Sifat Mekanis Tanah ...................................................... 17
a. Uji pemadatan (standard Proctor) ………………....... 18
b. Pengujian DST (Direct Shear Test)…... ...................... 19
BAB IV METODE PENELITIAN
A. Tinjauan Umum ...................................................................... 22
B. Tempat Penelitian ................................................................... 22
C. Bahan Penelitian ..................................................................... 22
D. Peralatan Penelitian ................................................................. 23
1. Uji sifat fisis tanah .............................................................. 23
a. Uji kadar air ..................................................................... 23
b.Uji berat jenis tanah ......................................................... 23
c. Uji gradasi tanah .............................................................. 24
d.Uji batas-batas Atterberg .................................................. 26
2. Uji sifat mekanis tanah ........................................................ 30
ix
a. Uji pemadatan (standar Proctor) ..................................... 30
b.Uji kuat geser langsung (DST) ......................................... 31
E. Tahapan Penelitian .................................................................. 32
F. Pelaksanaan Penelitian ............................................................ 35
1. Pengujian Kadar Air ........................................................... 35
2. Pengujian Berat Jenis (Specific Grafity) .............................. 35
3. Pengujian Batas-Batas Atterberg ......................................... 36
a. Batas Cair (Liquid Limit) ................................................ 36
b. Batas Plastis (Plastic Limit))………………………..... ... 37
c. Batas Susut (Shrinkage Limit)………………………... ... 38
4. Pengujian Gradasi Tanah .................................................... 39
a. Uji Hydrometer ………………........................................ 39
b. Analisa Saringan………………...................................... 41
5. Pengujian Pemadatan Tanah (Standard Proctor) ................. 41
3. Pengujian Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) .......... 42
BAB V
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Uji Pendahuluan ...................................................................... 44
B. Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Tanah Campuran ...................... 45
1. Berat jenis (Specific gravity) Bubuk Arang Kayu ..................... 45
2. Uji Tanah Asli ..................................................................... 45
3. Uji Tanah Campuran Bubuk Arang Kayu ................................. 46
C. Uji Sifat Mekanis .................................................................... 61
1. Uji pemadatan (standard Proctor) ........................................ 55
2. Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) ...................... 57
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ............................................................................. 61
B. Saran ....................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………
LAMPIRAN………………………………………………………………....
x
63
DAFTAR GAMBAR
Gambar III.1. Batas-batas Atteberg ...............................................................
10
Gambar III.2. Skema Uji Direct Shear Test ...................................................
21
Gambar IV.1. Satu set alat uji kadar air ........................................................
23
Gambar IV.2. Satu set alat uji berat jenis ......................................................
24
Gambar IV.3. Satu set alat uji hydrometer .......................................................
25
Gambar IV.4. Mesin penggetar dan satu set ayakan.........................................
25
Gambar IV.5. Satu set alat uji batas cair (liquid limit).....................................
27
Gambar IV.6. Satu set alat uji batas plastis (plastic limit)................................. 28
Gambar IV.7. Satu set alat uji batas susut (shrinkage limit)............................
29
Gambar IV.8. Satu set alat uji pemadatan (standard proctor) ........................... 31
Gambar IV.9. Satu set alat uji Direct Shear Test ............................................
32
Gambar IV.10. Tahapan penelitian...................................................................
34
xi
DAFTAR GRAFIK
Grafik V.1.
Hubungan antara kadar air dengan persentase campuran dan lama
perawatan................................................................................... 47
Grafik V.2.
Hubungan antara specific grafity dengan persentase campuran dan
lama perawatan........................................................................... 48
Grafik V.3.
Hubungan antara batas cair (LL) dengan persentase campuran dan
lama perawatan............................................................................ 49
Grafik V.4.
Hubungan antara batas plastis (PL) dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 50
Grafik V.5.
Hubungan antara batas susut (SL) dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 50
Grafik V.6.
Hubungan antara indeks plastisitas (PI) dengan persentase
campuran dan lama perawatan..................................................... 51
Grafik V.7.
Hubungan antara persentase lolos (%) dengan diameter saringan
(mm) ……………........................................................................53
Grafik V.8.
Hubungan antara berat volume kering dengan kadar air optimum
tanah asli dan campuran dengan lama perawatan........................ 55
Grafik V.9.
Hubungan antara kadar air optimum dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 56
Grafik V.10.
Hubungan antara berat kering maksimum dengan persentase
campuran dan lama perawatan.................................................... 56
Grafik V.11.
Hubungan antara kohesi dengan persentase campuran dan lama
perawatan..................................................................................... 58
Grafik V.12.
Hubungan antara sudut gesek dalam dengan persentase campuran
dan lama perawatan..................................................................... 59
xii
DAFTAR TABEL
Tabel III.1. Berat jenis tanah (Specific gravity) .............................................
9
Tabel III.2. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah ....................................
12
Tabel III.3. Ukuran-ukuran ayakan standar di Amerika Serikat .....................
13
Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS Menggunakan LLR Cassagrande……
14
Tabel III.5. Sistem klasifikasi tanah USCS ....................................................
15
Tabel III.5. Sistem klasifikasi tanah AASHTO ..............................................
17
Tabel V.1. Hasil uji unsur kimia tanah lempung ............................................
44
Tabel V.2. Hasil uji unsur kimia bubuk arang kayu .......................................
44
Tabel V.3. Berat jenis arang…………………………………………………..
45
Tabel V.4. Hasil uji sifat fisis tanah asli………………………………………
46
Tabel V.5. Hasil uji sifat fisis tanah campuran……………………………….
46
Tabel V.6. Hasil uji gradasi tanah asli dan tanah campuran………………….
52
Tabel V.7. Hasil sifat fisis tanah asli dan tanah campuran……………………
53
Tabel V.8. Hasil uji pemadatan tanah asli dan tanah campuran………………
55
Tabel V.9. Hasil uji geser langsung tanah asli dan tanah campuran………….
57
Tabel V.10. Hasil tegangan normal dan tegangan geser tanah asli dan tanah
campuran…………………………………………………………
xiii
59
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Unsur Kimia Tanah
Lampiran 2 Unsur Kimia Bubuk Arang Kayu
Lampiran 3 Pengujian Kadar Air
Lampiran 4 Pengujian Berat Jenis
Lampiran 5 Pengujian Batas-Batas Atterberg
Lampiran 6 Pengujian Analisa Butiran
Lampiran 7 Pengujian Standard Proctor
Lampiran 8 Pengujian DST
Lampiran 9 Penambahan Air DST
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
A
= Kadar udara (%)
A
= Luas Penampang (cm2)
AASHTO
= American Association of State Highway and Transportation
Official
Al
= Aluminium
ASTM
= American Society for Testing and Materials
C
= Karbon
C
= Kohesi tanah (kg/cm2)
Ca
= Kalsium
CH
= Lempung tak organik dengan plastisitas tinggi lempung
gemuk
DST
= Direct Shear Test
e
= Angka Pori
F
= Persentase butiran lolos No.200
GI
= Group Index (indeks kelompok)
Gs
= Spesific Grafity (Berat jenis)
IP
= Indeks Plastisitas (%)
LL
= Liquid Limit (batas cair) (%)
Mg
= Magnesium
N
= Beban normal (kg)
opt
= Optimum
P
= Beban geser (kg)
P
= Fosfor
PL
= Plastic Limit (batas plastis) (%)
Si
= Silika
SL
= Shrinkage Limit (batas susut) (%)
USCS
= Unified Soil Clasification System
1
2
= Volume tanah basah dalam cawan (cm3)
= Volume tanah kering oven (cm3)
xv
V
= Volume cetakan (cm3)
w
= Kadar air (%)
W
= Berat tanah basah di dalam cetakan (gram)
Ws
= Berat kering tanah (gram)
Ww
= Berat air dalam tanah (gram)
γb
= Berat isi basah (gr/cm3)
γd
= Berat isi kering (gr/cm3)
s
= Berat volume butiran tanah (gr/cm3)
w
= Berat volume air (gr/cm3)
γZAV
= Berat volume kering tanah saat jenuh (gr/cm3)
xvi
ABSTRAK
TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN
SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI DENGAN
BUBUK ARANG KAYU
(Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)
Menurut Prasetyo (2016) tanah Sukodono merupakan tanah lempung
dengan LL 85,73%, PL 24,69%, dan PI 61,04%. Kondisi tanah yang keras saat
kemarau dan becek pada musim hujan serta jalan yang mudah rusak dan keretakan
bangunan menjadi masalah utama tanah Sukodono. Karaseran (2015) arang
tempurung dapat memperbaiki sirkulasi air dan udara, media pengikat karbon, dan
mengurangi swelling tanah karena mereduksi indeks plastis tanah. Berdasarkan
penelitian di atas maka digunakan arang kayu sebagai bahan stabilisasi dengan
variasi campuran 5% dan 7,5% serta perawatan 0, 3, dan 7 hari untuk mengetahui
pengaruh besarnya persentase campuran dan lama perawatan terhadap sifat fisis
dan mekanis tanah.Uji fisis tanah campuran didapatkan kadar air dan batas plastis
naik sedangkan batas cair, batas susut, indeks plastis dan lolos saringan No. 200
turun. Klasifikasi tanah asli berdasarkan metode AASHTO termasuk kelompok A7-5 dan tanah campuran termasuk kelompok A-7-6. Berdasarkan USCS tanah asli
dan tanah campuran termasuk kelompok CH. Pada uji kepadatan semakin besar
persentase campuran arang dan semakin lama perawatan berat volume kering
menjadi turun sedangkan kadar air optimum mengalami peningkatan. Uji DST
menunjukkan bahwa persentase 5% bubuk arang kayu kohesi cenderung turun
tetapi pada persentase 7,5% nilai kohesi mengalami kenaikan. Sudut gesek dalam
tanah campuran cenderung naik pada persentase 5% bubuk arang kayu sedangkan
pada persentase 7,5% bubuk arang kayu sudut gesek dalam mengalami penurunan.
Nilai kohesi terkecil sebesar 0,548 kg/cm2 sedangkan sudut gesek dalam terbesar
21,400 pada persentase 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 0 hari.Tegangan
normal dan tegangan geser tanah campuran lebih rendah dari tanah asli. Tegangan
normal terbesar diperoleh 3,858 kg/cm2pada tanah asli, tegangan normal terkecil
3,215 kg/cm2pada persentase 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 3 hari.
Tegangan geser terbesar 1,353kg/cm2pada tanah asli, tegangan geser terkecil
terdapat pada 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 3 hari sebesar 1,127
kg/cm2.
Kata kunci:bubuk arang kayu, kuat geser, sifat fisis, stabilisasi, tanah lempung
xvii
ABSTRACT
REVIEW OF STRONG SHEAR CLAY SOIL IN SUBDISTRICT OF
SUKODONO SRAGEN STABILIZED WITH WOOD CHARCOAL
POWDER
(Case Study Clay in Sukodono, Sragen)
According to Prasetyo (2016) soil in Sukodono is clay with LL 85,73%,
PL 24,69%, and PI 61,04%. Soil condition in dry season and rainy season and the
easy damage road and cracking of building becomes the main problem of soil in
Sukodono. Karaseran (2015) shell charcoal can improve water and air, carbon
binder media, and decreasing swelling of soil because soil plasticity index. Based
on the above research, so it used wood to stabilize with variation of a mixture of 5
% and 7.5%, and also it was done for treatment with 0, 3, and 7 to know its big
effect of the percentage of mixture and the length of treatment with characteristic
physic and mechanic properties of soil. Physical test of mixture soil was gotten of
water content and plasticity increased whereas liquidity limit, shrinkage limit,
plasticity index and passing sieve of No. 200 down. The original soil classification
method based on AASHTO including group of A-7-5 and mixture of soil it
includes group of A-7-6. Based on USCS the original soil and mixture soil are
included CH. In the test of density the higher percentage of charcoal mixture, so it
will be long for treatment of weight of dry volume decreasing but optimum content
will be high. DST test showed the percentage of 5% cohesion wood charcoal
powder tend decreasing but the percentage of 7,5% of cohesion value increasing.
Angel of friction in the soil mixture tends to increase in the percentage of 5%
wood charcoal powder, whereas the percentage 7,5% wood charcoal of inside
friction decreased. The smallest value of cohesion is 0,548 kg/cm2 whereas the
biggest inside friction is 21,400 in percentage of 7,5% wood charcoal powder with
treatment 0 of day. The normal stress and shear stress soil mixture is lower than
the original soil. The normal biggest stress is 3,858 kg/cm2 on original soil, the
normal smallest stress is 3,215 kg/cm2 on percentage of 7,5% wood charcoal
powder with treatment of 3 days. The shear biggest stress is 1,353 kg/cm2 on
original soil, the smallest shear stress is 7,5% of wood charcoal powder with 3
days with 1,127 kg/cm2.
Keywords: clay, physical characteristic, shear strength, stabilization, wood
charcoal powder.
xviii