KORELASI ANTARA MODULUS ELASTISITAS DAN NILAI CBR 0,1” PADA CAMPURAN PASIR LEMPUNG KAOLIN MENGGUNAKAN PLAXIS 2D.

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KORELASI ANTARA MODULUS ELASTISITAS DAN NILAI CBR 0,1”
PADA CAMPURAN PASIR LEMPUNG KAOLIN MENGGUNAKAN
PLAXIS 2D
CORRELATION BETWEEN MODULUS ELASTICITY AND 0,1” CBR VALUE
ON SAND-KAOLIN CLAY MIXTURE USING PLAXIS 2D

SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Disusun oleh :
AGUS SUROSO
I0110007

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014

commit to user

i

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1” pada Campuran
Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D
Correlation between Modulus Elasticity and 0,1” CBR Value on Sand-Kaolin
Clay Mixture using Plaxis 2D

SKRIPSI

Disusun oleh:
AGUS SUROSO
NIM I 0110007

Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji pendadaran

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan dosen pembimbing
Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD

Dr.Niken Silmi Surjandari,ST, MT

NIP. 19680702 199502 1 001

NIP. 19690903 199702 2 001

commit to user

ii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

LEMBAR PENGESAHAN
Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1” pada
Campuran Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D
Correlation between Modulus Elasticity and 0,1” CBR Value on
Sand-Kaolin Clay Mixture using Plaxis 2D
Disusun oleh:
AGUS SUROSO
NIM I 0110007
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pada hari
: Jum’at
Tanggal
: 7 November 2014
Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD
NIP. 19680702 199502 1 001

.......................................

Dr. Niken Silmi Surjandari, ST,MT
NIP. 19690903 199702 2 001

.......................................

Ir. Noegroho Djarwanti, MT
NIP. 19561112 198403 2 007

.......................................

Dr.Tech.Ir. Sholihin As'ad, MT
NIP. 19671001 199702 1 001

.......................................

Disahkan,
Ketua Jurusan
Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, MT
NIP. 19590823 198601 1 001
commit to user

iii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ABSTRAK

Agus Suroso, 2014, Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1” pada
Campuran Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D, Skripsi, Jurusan
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Modulus elastisitas merupakan salah satu parameter utama untuk mengetahui
perilaku material tanah. Deformasi yang terjadi pada tanah tidak hanya
dipengaruhi oleh beban yang bekerja padanya, namun juga dipengaruhi oleh
modulus elastisitas. Salah satu metode yang biasa digunakan untuk mendapatkan

modulus elastisitas adalah pengujian triaxial di laboraturium, namun prosedurnya
cukup rumit dan membutuhkan biaya yang mahal.
Tujuan dari penelitian ini adalah mencari hubungan korelasi antara modulus
elastisitas dengan nilai CBR. Serangkaian pengujian CBR laboraturium pada
kondisi terendam dan tak terendam dilakukan pada campuran pasir lempung
kaolin dengan variasi kadar air dengan rentang 3,3 – 16,9 % untuk pasir, 2,8 –
14,8% untuk campuran 95:5, dan 5,3 – 12,1% untuk campuran 90:10. Data beban
dan deformasi dari pengujian tersebut kemudian digunakan sebagai data input
analisis numerik untuk memprediksi modulus elastisitas tanah. Program Plaxis 2D
digunakan untuk melakukan analisis balik dengan variasi modulus elastisitas
tanah sebagai input model.
Korelasi antara nilai CBR dan modulus elastisitas didapat dari plotting grafik
CBR hasil pengujian laboraturium dan modulus elastisitas dari pemodelan.
Hasilnya mengindikasikan adanya korelasi linier antara nilai CBR dan modulus
elastisitas. Persamaan korelasi antara modulus elastisitas dan nilai CBR yang
dihasilkan untuk masing-masing campuran, untuk pasir adalah E = 2,50 CBR1,05
(MPa), campuran 95:5 adalah E = 2,54 CBR1,05 (MPa), dan campuran 90:10
adalah E = 2,63 CBR1,04 (MPa)
Kata kunci: nilai CBR, modulus elastisitas, kadar air, Plaxis 2D

commit to user

iv

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ABSTRACT
Agus Suroso, 2014, Correlation between Modulus Elasticity and CBR Value on
Sand-Kaolin Clay Mixture using Plaxis 2D, Skripsi, Thesis. Civil Engineering
Department, Engineering Faculty of Sebelas Maret University
Modulus elasticity is one of main parameters for analyzing the behavior of soil.
The deformation of soil is not only affected by the magnitude of subjected load,
but also is controlled by soil modulus. The common laboratory method for
obtaining this parameter is triaxial test. However, the procedure of the test is
relatively complex and rigorous.
The aim of this study is to obtain the correlation between the modulus elasticity
and CBR value. A series of laboratory soaked and unsoaked CBR tests have been
conducted on variation proportion of sand-kaolin clay mixture with the variation

of water content on range 3,3 – 16,9 % for sand, 2,8 – 14,8% for 95:5 mixture,
and 5,3 – 12,1% 90:10 mixture. The load and displacement data from the tests
were then used as the data for numerical analysis model to predict the soil
modulus. A computer code Plaxis 2D was utilized through back calculation
method by inputting variation of modulus value.
Correlation between CBR value and modulus elasticity obtained by plotting CBR
laboratory value and modulus elasticity from modeling. The result indicated that
there is a linear correlation between CBR value and modulus elasticity. The
correlation of modulus elasticity and CBR of those mixtures, for sand is E = 2,50
CBR1,05 (MPa), for 95:5 mixture is E = 2,54 CBR1,05 (MPa), and for 90:10
mixture E = 2,63 CBR1,04 (MPa)
Keywords: nilai CBR, modulus elasticity, water content, Plaxis 2D

commit to user

v

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi/tugas
akhir dengan judul “Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1”
pada Campuran Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D”. Penulisan
laporan penelitian ini merupakan salah satu syarat memperroleh gelar Sarjana
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada tahun 2014.
Skripsi ini dapat diselesaikan berkat adanya bantuan materi maupun moril
dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Allah SWT dan Rasulullah Muhammad SAW
2. Bapak Nuryono dan Ibu Sujimah selaku orang tua mahasiswa, beserta
keluarga besar
3. Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta jajaran.
4. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta
jajaran.
5. Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta beserta jajaran
6. Ir. Mukahar, MSCE selaku pembimbing akademik
7. Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD dan Dr. Niken Silmi S, ST, MT

selaku pembimbing skripsi.
8. Ir. σoegroho Djarwanti, MT dan Dr. Tech. Ir. Sholihin As’ad, MT
selaku dosen penguji skripsi.
9. Seluruh dosen dan staf di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
10. Rekan-rekan mahasiswa, khususnya S-1 Teknik Sipil Reguler
angkatan 2010
11. Kawan-kawan seperjuangan di SKI FT UNS, BEM FT UNS, dan SIM
UNS
12. Tim redaksi iBerita.com dan PT. PP (Persero) Tbk
13. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu
Penulis mengharap kritik dan saran untuk kemajuan penelitian berikutnya.
Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat dan sumbangsi
bagi ilmu pengetahuan khususnya bidang teknik sipil.

Surakarta, 22 Oktober 2014
Penulis

commit to user

vi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI
hal
HALAMAN JUDUL........................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................

ii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................

iii

ABSTRAK .......................................................................................................

iv

KATA PENGANTAR .....................................................................................

vi

DAFTAR ISI ....................................................................................................

vii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................

ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................

xi

DAFTAR NOTASI ..........................................................................................

xii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................

xiii

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Masalah .......................................................................

1

1.2.

Rumusan Masalah ................................................................................

2

1.3.

Tujuan Penelitian..................................................................................

2

1.4.

Batasan Masalah ..................................................................................

2

1.5.

Manfaat Penulisan ................................................................................

3

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1.

Tinjauan Pustaka .................................................................................

4

2.2.

Dasar Teori ..........................................................................................

7

2.2.1. Modulus Elastisitas .............................................................................

7

2.2.2. Hubungan Tegangan dan Deformasi ...................................................

9

2.2.3. California Bearing Ratio (CBR) ..........................................................

11

2.2.4. Metode Elemen Hingga........................................................................

13

2.2.5. Program Plaxis 2D V8.2 .....................................................................

17

2.2.5.1 Proses Input Data ................................................................................

17

2.2.5.2 Proses Perhitungan ..............................................................................

19

2.2.5.3 Hasil ..................................................................................................

20

commit to user

vii

perpustakaan.uns.ac.id

BAB 3

digilib.uns.ac.id

METODE PENELITIAN

3.1.

Uraian Umum .......................................................................................

22

3.2.

Data Tanah ..........................................................................................

22

3.2.1

Data Parameter Kuat Geser ..................................................................

24

3.2.2

Data Pemadatan ...................................................................................

24

3.2.3

Data CBR dan Kadar Air ....................................................................

25

3.2.4

Data Asumsi ........................................................................................

26

3.3.

Geometri Model Uji CBR ...................................................................

27

3.4.

Pemodelan Uji CBR Menggunakan Plaxis 2D V8.2............................

29

3.5.

Diagram Alir .......................................................................................

36

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1.

Pendahuluan ........................................................................................

38

4.2.

Output dan Analisis Data Hasil Pemodelan Uji CBR ..........................

38

4.3.

Korelasi CBR dan Modulus Elastisitas ...............................................

43

4.4.

Pengaruh Derajat Kejenuhan Terhadap Modulus Elastisitas ..............

46

4.5.

Perbandingan Hasil dengan Penelitian Sebelumnya ...........................

47

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan .........................................................................................

49

5.2.

Saran ..................................................................................................

49

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................

51

LAMPIRAN

commit to user

viii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR
hal
Gambar 2.1

Grafik hubungan tegangan-regangan material: (a) mild steel,
(b) nonlinear elastic, (c) perfectly plastic, (d) elasto-plastic,
(e) brittle, dan (f) work-hardening dan work-softening (Holtz
dan Kovacs, 1981) ...................................................................

10

Gambar 2.2. Grafik Hubungan stress – penetration hasil uji CBR (ASTM D
1883-99) ...................................................................................

12

Gambar 2.3. Posisi tegangan-regangan pada benda padat (Liu Yijun, 2003).

13

Gambar 2.4. Model Axisymetry (Brinkgreve, 2002) ......................................

15

Gambar 2.5. Tampilan awal general setting Plaxis 2D V8.2 ........................

18

Gambar 2.6. Tampilan input material ............................................................

19

Gambar 2.7. Tampilan proses perhitungan ....................................................

20

Gambar 2.8. Tampilan output material ..........................................................

21

Gambar 3.1

Grafik Gradasi butiran sampel tanah (Dimodifikasi dari
Purwana YM, 2013) .................................................................

23

Gambar 3.2. Sketsa model axysimetry uji CBR .............................................

28

Gambar 3.3. Proses pemodelan uji CBR menggunakan Plaxis 2D ...............

29

Gambar 3.4. Tampilan general setting ..........................................................

30

Gambar 3.5. Model uji CBR pada Plaxis 2D V.8.2 .......................................

31

Gambar 3.6. Tampilan input material ............................................................

31

Gambar 3.7. Tampilan input matric suction pada fase initial condition........

32

Gambar 3.8. Tampilan calculation model uji CBR........................................

33

Gambar 3.9. Posisi nodal yang diamati .........................................................

34

Gambar 3.10. Tampilam proses calculation ....................................................

34

Gambar 3.11. Tampilam deformed mesh model uji CBR ................................

35

Gambar 3.12. Tampilan tabel output hasil pemodelan uji CBR ......................

35

Gambar 3.13. Diagram alir pengerjaan skripsi ................................................

37

Gambar 4.1. Grafik Hubungan tegangan dan penetrasi dari pemodelan uji

Gambar 4.2

CBR pada campuran 90:10 nomor sampel 13 ..........................

40

Grafik Perbandingan CBR model dan CBR laboraturium pada
commit
to user
campuran 90:10 nomor
sampel
13 ..........................................

41

ix

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 4.3. Grafik Hubungan CBR dan modulus elastisitas pasir ...............

44

Gambar 4.4. Grafik Hubungan CBR dan modulus elastisitas campuran 95:5

45

Gambar 4.5. Grafik Hubungan CBR dan modulus elastisitas campuran 90:10 45
Gambar 4.6. Grafik Hubungan modulus elastisitas dan derajat kejenuhan ...

47

Gambar 4.7. Perbandingan hasil dengan hasil penelitian sebelumnya pada Poison
rasio 0,3 ....................................................................................

commit to user

x

48

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL
hal
Tabel 2.1. Tipe material dan modulus elastisitas tanah (Dimodifikasi dari
Look, 2007) ...................................................................................

8

Tabel 2.2 Jenis-jenis model material .............................................................

16

Tabel 3.1. Indeks properti tanah campuran pasir dan lempung kaolin
(Dimodifikasi dari Purwana YM, 2013) .......................................

23

Tabel 3.2. Input Plaxis 2D dari data parameter shear strength ......................

24

Tabel 3.3. Data pemadatan tanah (Dimodifikasi dari Purwana YM, 2013) ...

25

Tabel 3.4. Input Plaxis 2D dari data pemadatan tanah (Dimodifikasi dari
Purwana YM, 2013) ......................................................................

25

Tabel 3.5. Data hubungan CBR dan kadar air (Dimodifikasi dari Purwana
YM, 2013) .....................................................................................

26

Tabel 3.6. Data hubungan CBR dan derajat kejenuhan .................................

26

Tabel 3.7. Input Plaxis 2D dari data asumsi...................................................

27

Tabel 3.8. Geometri model uji CBR menggunakan Plaxis 2D V.8.2 ............

28

Tabel 4.1. Contoh output pemodelan uji CBR ...............................................

39

Tabel 4.2 Rekapitulasi data tegangan pada CBR model dan CBR
laboraturium, serta modulus elastisitas .........................................

42

Tabel 4.3 Rekapitulasi nilai CBR model dan CBR laboraturium, serta
modulus elastisitas.........................................................................

43

Tabel 4.4 Rekapitulasi persamaan korelasi CBR dan modulus elastisitas ....

46

commit to user

xi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI

A

: beban terkoreksi untuk penetrasi 0,1 inci (N)

B

: beban terkoreksi untuk penetrasi 0,2 inci (N)

c

: kohesi tanah (N/mm2)

CBR

: California Bearing Ratio (%)

CBR0,1 : CBR pada penetrasi 0,1 inci (%)
CBR0,2 : CBR pada penetrasi 0,2 inci (%)
∆

: perubahan tegangan normal (MPa)

∆ε

: perubahan regangan

E

: modulus elastisitas (MPa)

e

: angka pori
: sudut geser dalam (derajat)

Gs

: spesific grafity

sat

: berat isi tanah saturated (N/mm3)

unsat

: berat isi tanah unsaturated (N/mm3)

w

: berat isi air, 9,81 (kN/m3)

kx

: permeabilitas tanah arah x (mm/hari)

ky

: permeabilitas tanah arah y (mm/hari)

Sr

: derajat kejenuhan

v

: rasio Poisson
: tahanan geser (N/mm2)

w

: kadar air (%)

Ψ

: sudut dilatasi (derajat)

95:5

: campuran pasir lempung kaolin dengan komposisi 95% pasir dan 5%
lempung kaolin

90:10

: campuran pasir lempung kaolin dengan komposisi 90% pasir dan 10%
lempung kaolin

commit to user

xii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A : Tabel Output Pemodelan Uji CBR menggunakan Plaxis 2D
LAMPIRAN B : Grafik Tegangan – Penetrasi Hasil Pemodelan Uji
CBR menggunakan Plaxis 2D
LAMPIRAN C : Surat-surat Skripsi

commit to user

xiii