PERBANDINGAN PENURUNAN
Transcript of PERBANDINGAN PENURUNAN
PERBANDINGAN PENURUNAN
TANAH LEMPUNG DAN TANAH ORGANIK
DENGAN METODE TERZAGHI
Nama :
Ir. I Gusti Ngurah Wardana, MT.
NIP : 196201021987021002
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik
Universitas Udayana
2017
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan
rahmat yang telah dilimpahkan, sehingga tulisan yang berjudul “PERBANDINGAN
PENURUNAN PADA TANAH LEMPUNG DAN TANAH ORGANIK DENGAN
METODE TERZAGHI ”, dapat diselesaikan
Karena keterbatasan kemampuan yang kami miliki, penulis menyadari bahwa isi
dan susunan dari tulisan ini masih banyak terdapat kekurangan dan kelemahannya, oleh
karena itu saran serta koreksi sangat kami harapkan demi kesempurnaan penulisan ini.
Akhir kata penulis berharap semoga tulisan yang kami susun ini dapat bermanfaat
bagi semua pihak yang berkepentingan terhadap tulisan ini
Denpasar, Januari 2017
Penulis
ii
ABSTRAK
Tanah sebagai pendukung pondasi mempunyai peranan penting pada suatu lokasi
pekerjaan konstruksi. Sifat-sifat tanah sangat mempengaruhi kemampuan tanah tersebut
dalam memikul dan menerima beban konstruksi yang berada di atasnya. Umumnya suatu
tanah akan relatif makin baik bila tanah tersebut makin padat dan terdiri atas beberapa
macam ukuran butir atau bergradasi baik.
Kondisi tanah yang jelek akan menimbulkan masalah yang cukup serius pada
pembangunan suatu konstruksi mengingat daya dukung tanah tersebut yang sangat rendah.
Tanah lempung dan tanah organic dapat digolongkan sebagai tanah yang jelek sebagai
pendukung suatu konstruksi. Karena pada umumnya tanah lempung mempunyai nilai
pemampatan (compressibility) yang tinggi, permeabilitas yang rendah, kadar air yang
tinggi sedangkan tanah organik bersifat sangat lunak, sangat kompresibel sebagai akibat
dari proses pelapukan yang berjalan terus. Dengan nilai pemampatan yang tinggi maka
tanah lempung dan tanah organik cenderung akan mengalami penurunan bila terjadi
penambahan beban di atas tanah tersebut.
Tanah lempung dan tanah organik sama-sama diwaspadai terhadap bahaya
penurunan maka di dalam penelitian ini kami ingin membandingkan berapa besar
perbedaan nilai-nilai parameter penurunan dari tanah tersebut. Nilai-nilai parameter
penurunan yang dimaksud adalah indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv).
Tanah organik mengandung humus, akaran-akaran yang masih mengalami
pelapukan secara terus-menerus bila ada penambahan beban di atasnya maka penurunan
yang terjadi besar dan waktu penurunannya cepat. Sehingga indeks pemampatan (Cc) dan
koefisien konsolidasi (Cv) tanah organik lebih besar dari tanah lempung. Penurunan pada
tanah lempung sedikit demi sedikit tetapi memerlukan waktu yang lama sehingga indeks
pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv) lebih kecil.
Sesuai dengan beban yang diambil besarnya penurunan rata-rata untuk tanah
lempung adalah 0.0251606 m. sedangkan untuk tanah organik besarnya penurunan rata-
rata adalah 0.0384506 m. Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa tanah organic
mempunyai nilai indeks pemampatan (Cc) kurang lebih 17% lebih besar, nilai koefisien
konsolidasi (Cv) kira-kira 59% lebih besar dan nilai besar penurunan kira-kira 53% lebih
besar dari tanah lempung.
iii
DAFTAR ISI
PENGANTAR ........................................................................................................................ i
ABSTRAK ............................................................................................................................. ii
DAFTAR ISI ........................................................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................. v
DAFTAR TABEL ............................................................................................................... vi
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 2
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................ 2
1.5 Batasan Masalah ............................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................... 3
2.1 Pengertian Tanah .............................................................................................. 3
2.2 Klasifikasi Tanah .. ……………………………………………………………....3
2.3 Lempung Sebagai Tanah Kohesif .......... ………………………………………..6
2.4 Sifat Fisik dan Mekanik Tanah Lempung ........................................................ 10
2.4.1. Sifat Fisik Tanah Lempung ................................................................... 10
2.4.2. Sifat Mekanis Tanah Lempung .............................................................. 13
2.4.3. Tanah Organik ..................................................................................... 14
2.5 Konsolidasi ..................................................................................................... 14
2.5.1 Proses Konsolidasi ................................................................................. 17
2.5.2.Analisa Penurunan Terzaghi .................................................................. 19
2.5.3.Parameter Konsolidasi ............................................................................ 19
iv
2.5.4. Besarnya Penurunan .............................................................................. 23
2.5.5.Kecepatan dan Lama Penurunan ............................................................ 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN........................................................................... 26
3.1 Tahapan Penelitian .......................................................................................... 26
3.2. Pengambilan Contoh Tanah di Lapangan ........................................................ 27
3.3. Penelitian Laboratorium .................................................................................. 27
3.3.1. Kadar Air .............................................................................................. 29
3.3.2. Percobaan Berat Jenis (Gs) .................................................................... 29
3.3.3. Batas-batas Atterberg ............................................................................ 30
3.3.4 Analisa Hidrometer ............................................................................... 34
3.3.5 Kuat Tekan Bebas (UCT) ....................................................................... 36
3.3.6 Konsolidasi ............................................................................................ 36
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 40
4.1 Umum............................................................................................................. 40
4.2 Sifat Fisik Tanah ............................................................................................. 40
4.2.1 Kadar Air Tanah ................................................................................... 40
4.2.2 Berat Jenis Spesifik (Gs)) ...................................................................... 40
4.2.3 Batas-batas Atterberg ............................................................................. 42 Spesifik (Gs) 53
4.2.3.1 Batas Cair .................................................................................. 42 Konsistensi Aterberg Tanah Pejaten 53
4.2.3.2 BataPlastis ............................................................................... 42
4.2.4 Klasifikasi Tanah ................................................................................... 43
4.2.4.1. Sistem Klasifikasi USCS .......................................................... 43
4.2.4.2 Sistem Klasifikasi AASHTO .................................................... 44
4.2.5 Tes Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test,UCT) ................. 46
4.2.6 Konsolidasi Tanah Lempung Menurut Terzaghi ...................................... 46
v
4.2.6.1 Angka Pori (e) ............................................................................. 46
4.2.6.2 Koefisien Konsolidasi (Cv) dan Waktu Penurunan ....................... 47
4.2.6.3 Koefisien Permeabelitas (k) ......................................................... 47
4.2.6.4 Tekanan Prakonsolidasi (’c) ....................................................... 47
4.2.6.5 Indeks Pemampatan (Cc) dan Indeks Pemampatan Kembali (Cs) . 48
4.3. Penurunan .......................................................................................................... 48
4.3.1 Penurunan Tanah Lempung dan Tanah Lempung Organik ................................. 48
4.3.1.1 Tekanan Overburden Efektif (’0) .......................................................... 48
4.3.1.2 Tambahan Tekanan Akibat Pondasi ........................................................ 48
4.3.1.3 Besar Penurunan ................................................................................... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................ 49
5.1. Simpulan ........................................................................................................ 49
5.2. Saran .............................................................................................................. 50
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................... 51
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1, Grafik dari rentang Batas Cair (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) …………..5
Gambar.2.2. Susunan struktur dasar tetrahedral (silica) sheet dan octahedral sheet…8
Gambar 2.3 Diagram struktur kaolinite dan foto scanning electron microscope……...8
Gambar 2.4 Diagram struktur Illite dan foto scanning electron microscope…………..9
Gambar 2.5. Diagram struktur monmorilonite dan foto scanning electron microscope 9
Gambar 2.6 Batas-batas Atterberg……………………………………………………….10
Gambar 2.7. Lapisan tanah lempung jenuh air yang diberi penambahan tegangan……….17
Gambar 2.8. variasi tegangan total,tegangan efektif, dan tegangan air pori………………18
Gambar 2.9. Prosedur penentuan tegangan prakonsolidasi dan indeks kompresi…………20
Gambar 2.10. Prosedur penentuan indeks kompresi………………………………………21
Grafik 2.11. Cara mendapatkan t90 dari hasil percobaan laboratorium………………..25
Grafik 4.1. Nilai Batas-Batas Atterberg Tanah Lempung……………………………..42
Grafik4.2. Nilai Batas-Batas Atterberg Tanah Organik…..………………………………43
Grafik 4.3. Klasifikasi Tanah Lempung dengan Sistem USCS…………………………..44
Grafik 4.4. Klasifikasi Tanah Lempung Organik dengan Sistem USCS…………………44
Grafik 4.5. Grafik dari rentang Batas Cair (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk tanah
lempung yang masuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7……………………...45
Grafik 4.6. Grafik dari rentang Batas Cair (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk tanah
organik yang masuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7………………………….45
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sistem Klasifikasi Unified………………………………………………………4
Table 2.2. Klasifikasi tanah berdasarkan AASHTO……………………………………..5
Tabel 2.3. Hubungan derajat konsolidasi (U) dengan faktor waktu (Tv)………………….24
Table 4.1. Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Tanah………………………………………..41
Tabel 4.2. Nilai Tegangan Overburden,Tambahan Tegangan,dan Penurunan …….…41
Table 4.3. Hasil perhitungan angka pori tanah lempung dengan e0 = 1.478…...…………46
Table 4.4. Hasil perhitungan angka pori tanah organik dengan e0 = 1.4387………………47
1
BAB I
PENDAHULUHAN
1.1. Latar Belakang
Tanah sebagai pendukung pondasi mempunyai peranan penting pada suatu lokasi
pekerjaan konstruksi. Sifat-sifat tanah sangat mempengaruhi kemampuan tanah tersebut
dalam memikul dan menerima beban konstruksi yang berada di atasnya. Umumnya suatu
tanah akan relatif makin baik bila tanah tersebut makin padat dan terdiri atas beberapa
macam ukuran butir atau bergradasi baik.
Kondisi tanah yang jelek akan menimbulkan masalah yang cukup srius pada
pembangunan suatu konstruksi mengingat daya dukung tanah tersebut yang sangat rendah.
Tanah lempung dan tanah organic dapat digolongkan sebagai tanah yang jelek sebagai
pendukung suatu konstruksi. Karena pada umumnya tanah lempung mempunyai nilai
pemampatan (compressibility) yang tinggi, permeabilitas yang rendah, kadar air yang
tinggi sedangkan tanah organik bersifat sangat lunak, sangat kompresibel sebagai akibat
dari proses pelapukan yang berjalan terus. Dengan nilai pemampatan yang tinggi maka
tanah lempung dan tanah organik cenderung akan mengalami penurunan bila terjadi
penambahan beban di atas tanah tersebut.
Tanah lempung dan tanah organik sama-sama diwaspadai terhadap bahaya
penurunan maka di dalam penelitian ini kami ingin membandingkan berapa besar
perbedaan nilai-nilai parameter penurunan dari tanah tersebut. Nilai-nilai parameter
penurunan yang dimaksud adalah indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv).
Tanah organik mengandung humus, akaran-akaran yang masih mengalami
pelapukan secara terus-menerus bila ada penambahan beban di atasnya maka penurunan
yang terjadi besar dan waktu penurunannya cepat. Sehingga indeks pemampatan (Cc) dan
koefisien konsolidasi (Cv) tanah organik lebih besar dari tanah lempung. Penurunan pada
tanah lempung sedikit demi sedikit tetapi memerlukan waktu yang lama sehingga indeks
pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv) lebih kecil.
Dengan diketahui besar penurunan yang terjadi dan waktu yang diperlukan selama
proses penurunan terjadi, maka akibat yang akan ditimbulkan oleh terjadinya penurunan
tersebut pada konstruksi di atasnya dapat diupayakan sekecil mungkin.
2
1.2. Perumusan Masalah
Dari uraian di atas maka pokok permasalahan dalam penelitian ini adalah seberapa
besar perbedaan nila-nilai parameter penurunan pada tanah lempung dan tanah organik
sehingga dapat diketahui besarnya penurunan pada tanah lempung dan tanah organik.
1.3. Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui sifat-sifat fisis dan mekanis dari tanah lempung dan tanah organik.
2. Untuk mengetahui berapa besar perbedaan nilai-nilai parameter penurunan antara
tanah lempung dan tanah organik.
3. Untuk mengetahui besarnya penurunan pondasi yang terjadi pada tanah lempung dan
tanah organik.
1.4. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian yang diperoleh dipakai sebagai acuan dan pedoman dalam
menentukan langkah-langkah atau upaya dalam menangani permasalahan tanah oleh
pihak-pihak yang berwenang.
1.5. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Karena keterbatasan waktu , tanpa mengurangi arti dari penelitian ini maka lingkup
permasalahannnya dibatasi sebagai berikut:
1. Tanah lempung yang dipakai dalam penelitian ini diambil di daerah Padang Sambian
sedangkan tanah organik diambil di daerah Suwung.
2. Sifat-sifat fisik tanah yang diteliti adalah kadar air, berat jenis, batas-batas Atterberg,
analisa hydrometer.
3. Sifat-sifat mekanis tanah yang diteliti meliputi UCT dan konsolidasi.
4. System klasifikasi tanah yang dipakai adalah sitem klasifikasi tanah Unified dan
AASHTO.
5. Yang dianalisa dalam penelitian ini hanya mengenai penurunan tanah lempung dan
tanah organik akibat beban yang ada di atasnya.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Tanah
Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang
terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara
kimia) satu sama lain terdiri dari bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel
padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara parikel-
partikel tanah tersebut (Braja M. Das, 1993 hal.1). Tanah berguna sebagai bahan bangunan
pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu tanah berfungsi juga sebagai
pendukung pondasi dari bangunan itu sendiri seperti pada tanggul, bendungan dan jalan
raya. Dengan demikian tanah mempunyai peranan yang penting dalam pengerjaan teknik
sipil.
2.2. Klasifikasi Tanah
Suatu klasifikasi mengenai tanah dapat memberikan suatu gambaran sepintas
mengenai sifat-sifat dalam tanah dalam menghadapi perencanaan maupun pelaksanaannya.
Adapun system klasifikasi jenis tanah yang digunakan adalah :
1. Sistem klasifikasi USCS (Unifield Soil Classification System )
Sistem ini dapat dilihat pada Tabel 2- 1,
2. Sistem klasifikasi AASHTO (Assotiation of American Highway and Transfortation
Officials). Penggolongan tanah system AASTHO ini dapat dilihat pada Tabel 2-2
4
Tabel 2.1 Sistem Klasifikasi Unified*
Divisi Utama Simbol
Kelompok Nama Umumnya
Tan
ah B
erbuti
r K
asar
Leb
ih d
ari
50 %
buti
ran t
erta
han
pad
a ay
akan
No.2
00*
Pas
ir
Leb
ih d
ari
50 %
fra
ksi
kas
ar l
olo
s ay
akan
No.4
Ker
ikil
ber
sih
(han
ya
ker
ikil
) GW
Kerikil bergradasi baik dan campuran
kerikil pasir, sedikit atau sama sekali
tidak mengandung butiran halus
GP Kerikil bergradasi buruk dan campuran
kerikil pasir, sedikit atau sama sekali
tidak mengandung butiran halus
Ker
ikil
den
gan
buti
ran
hal
us
GM Kerikil berlanau, campuran kerikil-pasir-
lanau
GC Kerikil berlempung, campuran kerikil-
pasir-lempung
Ker
ikil
50 %
Ata
u l
ebih
dar
i fr
aksi
kas
ar
Ter
tahan
pad
a ay
akan
No.4
Pas
ir
ber
sih
(han
ya
pas
ir)
SW Pasir bergradasi baik, pasir berkerikil,
sedikit atau sama sekali tidak
mengandung butiran halus
SP
Pasir bergradasi buruk dan pasir
berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak
mengandung butiran halus
Pas
ir
den
gan
buti
ran
hal
us SM Pasir berlanau, campuran pasir-lanau
SC Pasir berlempung, campuran pasir-
lempung
Tan
ah B
erbuti
r H
alus
50 %
ata
u l
ebih
lolo
s ay
akan
No.2
00
Lan
au d
an l
empung
Bat
a C
air
50 %
ata
u
kura
ng
ML Lanau anorganik, pasir halus sekali,
serbuk batuan, pasir halus berlanau atau
berlempung
CL Lempung anorganik, pasir halus sekali,
serbuk batuan, pasir halus berlanau atau
berlempung
OL Lanau-anorganik dan lempung berlanau
organic dengan plastisitas rendah
Lan
au d
an L
empung
Bat
as C
air
lebih
dar
i
50 %
MH Lanau anorganik atau pasir halus
diatomic atau lanau diatomic, lanau yang
elastic
CH Lempung anorganik dengan plastisitas
tinggi, lempung “gemuk” (fat clays)
OH Lempung organic dengan plastisitas
sedang sampai dengan tinggi
Tanah-tanah dengan kandungan
organic sangat tinggi PT Peat (gambut), muck, dan tanah-tanah
lain dengan kandungan organic tinggi
Menurut ASTM (1982) * Berdasarkan tanah yang lolos ayakan 75 mm (3 in)
5
Table 2.2. Klasifikasi tanah berdasarkan AASHTO
KLASIFIKASI
UMUM
BAHAN BERBUTIR KASAR
35 % atau kurang lewat No. 200
BAHAN BERBUTIR HALUS
35 % lebih lewat No. 200
Klasifikasi Kelompok
A - 1 A – 3
A - 2 A - 4 A - 5 A – 6 A - 7
A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
Analisa Saringan
( % lolos )
No. 10
No. 40
No. 200
50 max.
30 max.
15 max.
….
50 max
25 max
….
51 min
10 max
….
….
35 max
….
….
35 max
….
….
35 max
….
….
35 max
….
….
36 max
….
….
36 max
….
….
36 max
….
….
36 max
Sifat Fraksi yang
lewat No. 40
Batas Cair
Indeks Plastisitas
...
6 max
….
N.P
40 max
10 max
41 min
10 max
40 max
11 min
41 min
11 min
40 max
10 max
40 min
10 max
40 max
11 min
41 min
11 min
Jenis Umum Fragmen batuan
kerikil dan pasir
Pasir
halus
Kerikil atau pasir lanauan atau
lempungan Tanah lanau Tanah lempungan
Tingkat Umum
sebagai tanah dasar Sangat baik sampai baik Cukup sampai buruk
Catatan : Indeks Plastisitas untuk subkelompok A-7-5 < LL-30, sedang
Indeks Plastisitas untuk subkelompok A-7-6 < LL-30
A-7-6
A-2-6
A-6
A-2-7
A-7-5
A-2-4 A-2-5
Gambar 2.1, Grafik dari rentang Batas Cair (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk tanah
yang masuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7,(Braja M Das, 1993 hal 68)
70
60
50
40
30
20
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Batas Cair (LL)
Ind
eks
Pla
stis
itas
(P
I)
6
Pada Gambar 2.1, menunjukkan suatu gambar grafik dari rentang batas
cair [Liquid Limit (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk tanah yang masuk
kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7, dalam system klasisifikasi ASSTHO.
Dalam sistem klasifikasi AASTHO untuk mengevaluasi mutu atau kualitas
dari suatu tanah sebagai bahan lapisan tanah dasar (subgrade) dari suatu
konstruksi jalan raya, suatu angka yang dinamakan Indek Group [Group Indeks
(GI)] juga diperlukan, selain kelompok dan sub kelompok tanah yang
bersangkutan.
Indek group dapat dihitung dengan memakai persamaan seperti dibawah ini :
GI = (F-35) [0,2 +0,05 (LL-40)] + 0,001 (F-15) (PI-10)
Dimana :
GI = Group Indeks
F = Prosentase butiran tanah yang lewat saringan no. 200
LL = Liquid Limit (Batas cair)
PI = Plasticity Indeks (Indeks Plastisitas)
2.3. Lempung sebagai Tanah Kohesif
2.3.1. Struktur Tanah Kohesif
Suatu tanah kohesif dapat didefinisikan sebagai kumpulan partikel mineral
yang mempunyai Indeks Plastis (IP) sesuai dengan batas-batas Atterberg yang
pada waktu mengering membentuk suatu massa yang bersatu sedemikian rupa
sehingga diperlukan suatu gaya untuk memisahkan setiap butiran mikroskopisnya.
Campuran yang diperlukan untuk membuat suatu deposit tanah menjadi bersifat
kohesif adalah mineral lempung, kadang-kadang disebut bahan Argillaceous.
Besarnya kohesif tergantung pada ukuran relatif dan jumlah berbagai butiran
tanah dan bahan argillaeous yang ada. Pada umumnya apabila suatu tanah
mengandung 50% atau lebih partikel dengan ukuran 0.002 mm atau kurang,
biasanya tanah itu disebut “lempung”.
Deskripsi lengkap tentang struktur tanah kohesif berbutir halus
memerlukan pengetahuan mengenai gaya antar partikel maupun susunan
geometric atau tekstur dari partikel tersebut. Adalah hampir tidak mungkin untuk
mengukur gaya antara partikel yang melingkupi partikel-partikel lempung secara
7
langsung, maka tekstur lempung tadi akan merupakan focus utama dalam studi-
studi mengenai tanah kohesif. Dari studi tekstur, perkiraan-perkiraan diadakan
untuk penentuan gaya antar partikel. Gaya antar partikel terlihat seolah-olah
terbentuk dari tiga jenis aliran listrik yang berbeda :
a. Rekatan ionic : rekatan akibat berkurangnya electron di bagian luar dari atom-
atom yang membentuk satuan tanah dasar.
b. Rekatan Van Der Waals : rekatan akibat berubah-ubahnya jumlah elektron
pada setiap saat pada salah satu bagian dari inti atom.
c. Lain-lain : termasuk rekatan hidrogen dan gaya tarik gravitasi antara dua
benda.
Struktur tanah kohesif total antara lain terdiri dari struktur sarang lebah
atau kropok (honeycomb), Flokulen dan terpisah. Struktur sarang lebah mungkin
menjadi situasi dimana cluster-cluster dari kelompok tertentu bergabung selama
sedimentasi, struktur ini diperoleh dari sedimentasi dilingkungan laut. Struktur
flokulen adalah situasi dimana butiran lanau menarik lapisan selubung mineral
lempung atau ped membentuk dan mengahsilkan sruktur flokulen yang berpori
dan acak (random, struktur ini diperoleh dari sidementasi didalam air yang
mengandung kadar garam yang rendah. Keadaan terpisah merupakan deskripsi
yang memudahkan untuk orientasi kembali dari pemadatan.
2.3.2. Struktur Mineral Lempung
Mineral lempung pada dasarnya terdiri dari susunan dasar seperti silicon,
aluminium, oksigen, hydrogen dan beberapa logam lainnya seperti Fe, Mg, Ca, K
dan Na. Unsur – unsur tersebut membentuk suatu rangkaian dasar yang terdiri
dari lapisan silica tetrahedron dan aluminium octahedron (Gambar 2.2). Pada
lapisan silica tetrahedron setiap atom silicon dilingkupi oleh empat atom oksigen,
sedangkan pada aluminium octahedron setiap atom aluminium (juga bias
magnesium) dikelilingi oleh gugus hidroksil (OH) dan atom – atom oksigen.
Lapisan-lapisan tersebut lebih dikenal sebagai tetrahedral sheet dan octahedral
sheet karena bentuknya yang tipis dan melebar. Sebagai simbulnya tetrahedral
sheet disebut juga silica sheet digambarkan sebagai bentuk trapesium memanjang,
sedangkan octahedral sheet digambarkan sebagai bentuk empat persegi panjang.
8
Bila logam utama yang dominan pada octahedral sheet adalah aluminium,
maka lapisan tersebut juga sebagai gibbsite sheet dan bila logam utamanya
adalah magnesium, maka disebut brucil sheet.
Gambar.2.2. Susunan struktur dasar tetrahedral (silica) sheet dan octahedral sheet
Dari susunan kedua sheet tersebut, mineral lempung pada dasarnya dapat
digolongkan menjadi beberapa jenis (Grim 1988 dan Mitchell 1976) yaitu :
1. Kaolinite
2. Illite.
3. Montmorillonite
Gambar 2.3 Diagram struktur kaolinite dan foto scanning electron microscope
9
Gambar 2.4 Diagram struktur Illite dan foto scanning electron microscope
Gambar 2.5. Diagram struktur monmorilonite dan foto scanning electron
microscope
10
2.4. Sifat fisik dan mekanik Tanah Lempung
2.4.1. Sifat fisik Tanah lempung
Sifat-sifat fisik tanah lempung dapat diketahui dengan melihat beberapa
keadaan, antara lain sebagai berikut.
1. Ukuran butir tanah
Ditinjau dari butirannya tanah lempung merupakan suatu jenis tanah dengan
ukuran butiran lebih kecil dari 2 mikron ( < 0,002 mm).
2. Batas-batas Atterberg.
Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit) adalah suatu metode untuk
menjelaskan sifat konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang bervariasi.
Suatu tanah lempung dapat berbentuk padat, semi padat, plastis, dan cair,
tergantung pada kadar air yang dikandungnya. Bila kadar air dalam tanah tersebut
tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Jika
campuran itu kemudian dikeringkan lagi sedikit demi sedikit, maka tanah tersebut
akan melalui keadaan tertentu dari keadaan cair sampai keadaan yang keras.Kadar
air pada saat tanah mengalami perubahan dari satu keadaan ke keadaan yang
lainnya tidak sama pada tanah yang-tanah yang berlainan (RF. Craig, 1991). Batas
antara masing-masing wujud tanah tersebut dikenal dengan nama batas-batas
Atterberg, yang terdiri dari Batas Cair (LL), Batas Plastis (PL), dan Batas Susut
(SL), sebagaimana terlihat pada Gambar 2.6 berikut.
Gambar 2.6 Batas-batas Atterberg
Selisih antara Batas Cair (LL) dan Batas Plastis {PL) disebut PI (Plasticity
Index atau Indek Plastis).
Pengukuran batas-batas Atterberg ini dilakukan secara rutin untuk
sebagian besar penyelidikan yang meliputi tanah berbutir halus. Penentuan batas-
11
batas Atterberg ini dilakukan hanya pada tanah yang lolos saringan No. 40 (J.E.
Bowles. 1991, hal.118)
Beberapa percobaan untuk menentukan Batas-batas Atterberg adalah :
a. Batas Cair (LL)
Percobaan Batas Cair dimaksudkan untuk menentukan kadar air tanah pada batas
antara keadaan cair dan keadaan plastis. Pendekatan yang digunakan untuk
menentukan batas cair, dapat digunakan suatu data jumlah pukulan dan kadar air
yang dihitung seperti perumusan di bawah ini (AASHTO T89-74)
121.0
25LL
Nwn
(2.1)
Dimana :
LL = Batas Cair (Liquid Limit)
Wn = Kadar Air
N = Jumlah pukulan pada kadar air Wn
Batas Plastis (Plasticity Limit)
Pemeriksaan batas plastis ini dimaksudkan untuk menentukan kadar air suatu
tanah pada batas bawah daerah plastisnya. Jadi batas plastis tanah adalah kadar air
pada batas bawah daerah plastis atau kadar air minimum dimana tanah masih
dalam keadaan plastis. Batas plastis diberi simbul PL dan dinyatakan dengan
prosen
b. Indeks Plastisitas
Indeks Plastisitas suatu tanah adalah sifat-sifat plastisitas dari tanah yang
merupakan selisih antara batas cair (LL) dengan batas plastas (PL) suatu tanah
dan dinyatakan dengan prosen (Braja M. Das, 1993 hal. 47). Keadaan inilah yang
dinamakan daerah dimana daerah tanah dalam keadaan plastisitas dan dengan
pendekatan untuk menentukan indeks plastisitas suatu tanah dinyatakan dengan
rumus :
12
PI = LL – PL (2-2)
Dimana :
PI = Indeks Plastisitas
LL= Batas Cair
PL = Batas Plastis
c. Batas Susut (Srinkage Limit)
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk mencari kadar air tanah terhadap berat
tanah setelah dioven, dimana pengurangan kadar air tidak akan menyebabkan
pengurangan volume massa tanah, tetapi penambahan kadar air tanah akan
menyebabkan penambahan volume tanah. Kadar air dinyatakan dengan prosen,
dimana perubahan volume massa tanah berhenti didefinisikan sebagai Batas Susut
(Srinkage Limit).
Harus diketahui bahwa apabila batas susut ini semakin kecil, maka tanah
akan semakin mudah mengalami perubahan volume, yaitu semakin kecil SL,
semakin sedikit air yang dibutuhkan untuk mengubah volume (Joseph E. Bowles
1986). Perhitungan untuk batas susut ini dapat digunakan rumus :
SL = w – V 1− V 2
W (2-3)
Dimana :
SL = batas susut V2 = isi tanah kering
w = kadar air tanah W = berat tanah kering
V1 = isi tanah basah
3. Berat Jenis Spesifik ( Specific Gravity, GS)
Berat jenis spesifik adalalah perbandingan antara berat isi butir tanah dengan
berat isi air suling dengan volume yang yang sama pada suhu tertentu. Berat jenis
spesifik (GS) ini tanpa satuan dan nilai rata-ratanya adalah sebesar 2,65. Besaran
dari pada berat jenis spesifik ini dipergunakan untuk mendukung percobaan-
percobaan lainnya seperti pengujian hydrometer dan pengujian
pemadatan.Perumusan yang dipergunakan untuk menentukan berat jenis spesifik
tanah adalah :
13
Berat jenis spesifik (GS) = Berat butir tanah
Berat air dengan volume sama
GS = W 2−W 1
W 4−W 1 − W 3−W 2 (2-4)
Dimana :
GS = Berat jenis spesifik
W1 = Berat picnometer, (gram)
W2 = Berat picnometer + tanah kering, (gram)
W3 = Berat picnometer + tanah kering + air, (gram)
W4 = Berat picnometer + air, (gram)
2.4.2. Sifat-sifat Mekanis Tanah Lempung.
1. Kuat Tekan Bebas [Unconfined Compression Test (UCT)]
Unconfined Compression Test (UCT) adalah merupakan suatu metode
pengujian untuk mendapatkan daya dukung ultimit tanah (qu). Yang diperoleh
dalam percobaan UCT adalah kuat tekan bebas dari tanah yaitu besarnya tekanan
axial yang diperlukan untuk menekan suatu silinder tanah sampai pecah, atau
besarnya tekanan yang memberikan perpendekan tanah sebsar 20% bila tanah
tersebut tidak pecah. Dalam hal ini sifat setempat yang paling penting adalah
kekuatannya (keadaan wujudnya) dan istilah-istilah yang digunakan untuk
menerangkan ini, sesuai dengan kekuatan yang bersangkutan dapat dilihat pada
Table 2.5. Benda uji yang digunakan dalam percobaan ini bias tanah asli maupu
tanah pada buatan dengan tinggi 2 sampai 3 kali diameternya.
Harga kuat tekan bebas (qu) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
𝐪𝐮=
𝐏
𝐀 𝐤𝐠
𝐜𝐦𝟐 (2.5)
Dimana :
P = Gaya dari beban yang bekerja dari pembacaan arloji ukur cincin beban
A = Luas penambpangan tanah ( cm2)
Dari percobaan di atas dapat digambarkan grafik hubungan antara
regangan dengan tanah aksial. Tekanan aksial yang maksimum merupakan kuat
14
tekan bebas tanah yang diperiksa sehingga kuat geser tak terdrainasi [Undrained
(Cu)]. Cu dapat dihitung dengan rumus :
𝐂𝐮 = 𝐪𝐮
𝟐
𝐤𝐠𝐜𝐦𝟐 (2.6)
2.4.3. Tanah Organik
Perilaku tanah organik sangat tergantung pada kadar organik (organic
content), kadar abu (ash content), kadar serat (fibrous content). Makin tinggi
kandungan organiknya makin rendah daya dukungnya (bearing capacity) dan
kekuatan gesernya (shear strength), serta makin besar pemampatannya
(compressibility).
Tanah yang kandungan organiknya tinggi disebut dengan tanah gambut
(peat soil). Menurut ASTM, OSRC (Organic Sediment Research Centre) dari
University of Shouth Carolina dan LSG (Lousiana Geological Survey), suatu
tanah organik dapat diklasifikasikan sebagai tanah peat apabila kadungan
organiknya 75 % atau lebih. Tetapi USSR system mengklasifikasikan suatu tanah
organik sebagai tanah gambut apabila kandungan organiknya adalah 50 % atau
lebih.
Tanah gambut dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu fibrous peat dan
amorphous granular peat. Pembagian tersebut berdasarkan kandungan serat yang
ada di dalam tanah peat tersebut. Gambut dengan kandungan serat 20 % atau lebih
dikelompokkan ke dalam fibrous peat (MacFarlane dan Radforth, 1968).
Sedangkan amorphous granular peat umumnya mempunyai kandungan serat
kurang dari 20 % dan tanah jenis ini ukurannya butirannya berupa koloid (< 2μ) .
Amorpous granular peat mempunyai sifat menyerupai tanah lempung .
Perilaku Pemampatan Tanah Lempung Dan Tanah Gambut
Bilamana tanah lempung dibebani maka tanah tersebut akan memampat.
Menurut Terzaghi (1925) pemampatan tersebut merupakan penjumlahan tiga
komponen pemampatan,yaitu:
- Pemampatan segera / immediate settlement (Si) yang terjadi akibat
adanya deformasi elastis butiran tanah.
15
- Pemampatan konsolidasi / consolidation settlement (Sc)
merupakan penurunan yang disebabkan keluarnya air dari pori
tanah.
- Pemampatan sekunder / secondary settlement (Ss)
Untuk tanah lempung, komponen pemampatan yang paling dominan adalah
pemampatan konsolidasi.
Untuk perilaku fibrous peat sangat berbeda dengan tanah lempung atau
amorphous peat karena fibrous peat fase solidnya masih terdiri dari serat-serat
berisi air dan gas. Studi oleh Dhowian dan Edil (1979) menunjukkan bahwa tipe
kurva pemampatan (regangan versus log waktu) untuk fibrous peat yang di test di
laboratorium dengan beban kecil (σ=25 kPa) terdiri dari 4 komponen regangan
yaitu :
1. Instaneous strain (εi) didefinisikan sebagai strain yang terjadi segera pada
saat awal pembebanan.
2. Primary strain (εp) adalah stain yang terjadi setelah (εi) selesai, nilainya
biasanya besar dan berlangsung dalam waktu singkat.
3. Secondary strain (εs) adalah strain yang terjadi ketika primary compression
selesai ( ta) hingga akhir dari secondary compression tk. Harga strain ini
relatif kecil dibanding εp dan cenderung konstan.
4. Tertiary strain (εt) adalah strain yang terjadi sejak tk tercapai sampai
dengan penurunan dianggap sudah tidak terjadi lagi. Harga strain ini relatif
besar dibanding εs dan kemiringan grafiknya lebih besar dibandingkan
dengan kemiringan grafik secondary strain.
Karena perilaku pemampatan fibrous peat tidak sama dengan tanah
lempung maka perumusan oleh Terzaghi (1925)untuk menghitung pemampatan
primer dan oleh Buisman (1936) untuk menghitung pemampatan sekunder tidak
dapat diterapkan di fibrous peat.
2.5. Konsolidasi
Bila suatu lapisan tanah mengalami tambahan beban di atasnya maka air
pori akan mengalir dari lapisan tersebut dan volumenya akan menjadi lebih kecil.
Peristiwa inilah yang disebut dengan konsolidasi. Pada umumnya konsolidasi ini
16
akan berlangsung dalam satu jurusan vertikal saja karena lapisan yang mendapat
beban tambahan tersebut tidak dapat bergerak dalam jurusan horizontal (ditahan
oleh tanah sekelilingnya). Dalam keadaan seperti ini pengaliran air juga akan
berjalan terutama dalam jurusan vertikal saja. Ini disebut dengan konsolidasi satu
jurusan (one dimensional consolidation) dan perhitungan konsolidasi hampir
selalu didasarkan pada teori ini. Pada waktu konsolidasi berlangsung, gedung atau
bangunan di atas lapisan tersebut akan menurun. Dalam bidang teknik sipil ada
dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan tersebut, yaitu
1. Besarnya penurunan yang akan terjadi.
2. Kecepatan penurunan.
Bila tanahnya berjenis lempung, maka penurunan akan agak besar, sedangkan
kalau tanah terdiri dari pasir, penurunannya akan kecil. Karena itu lempung
dikatakan mempunyai High Compressibility dan pasir mempunyai Low
Compresibility. Penurunan pada lempung biasanya memakan waktu yang lama,
karena daya rembesan air sangat lemah. Sebaliknya penurunan pada pasir berjalan
sangat cepat sehingga pada waktu pembangunan di atas pasir sudah selesai, maka
penurunan juga dianggap selesai. Karena itu biasanya orang hanya
memperhitungkan penurunan lapisan pada tanah lempung.
Ada dua istilah yang dipakai untuk menggambarkan suatu sifat yang penting
dari lapisan lempung endapan (sedimentary clays). Lapisan semacam ini setelah
pengendapannya akan mengalami konsolidasi dan penurunan akibat tekanan dari
lapisan-lapisan yang kemudian mengendap di atasnya. Endapan yang terjadi pada
lapisan lempung ini lama-kelamaan mungkin menjadi hilang lagi oleh karena
sebab-sebab biologi, misalnya erosi oleh air atau es. Ini berarti lapisan-lapisan
bawah pada suatu saat dalam sejarah geologinya pernah mengalami konsolidasi
akibat tekanan yang lebih tinggi dari pada tekanan yang berlaku di atasnya pada
masa sekarang ini. Lapisan semacam ini disebut Over Consolidated. Sedangkan
lapisan yang belum pernah mengalami tekanan yang lebih tinggi di atasnya
daripada tekanan yang berlaku pada masa sekarang disebut Normally
Consolidated.
17
Kecepatan penurunan pada konsolidasi tergantung kepada beberapa faktor,
yaitu :
- Daya rembesan air tanah inilah yang menentukan kecepatan air yang
mengalir dari tanah
- Compressibility tanah, inilah yang menentukan banyaknya air yang mengalir.
2.5.1. Proses Konsolidasi
Mekanisme proses konsolidasi satu dimensi dapat kita tinjau suatu kasus
dimana suatu lapisan lempung jenuh air dengan ketebalan H yang diapit oleh dua
lapisan pasir, diberi penambahan tegangan total, Δ secara cepat.Penambahan
total tegangan akan diteruskan ke air pori dan butiran tanah. Hal ini berarti
penambahan tegangan total (Δ) akan terbagi ke tegangan efektif dan tegangan air
pori:
Δ = Δ0’ + Δu .........RUMUS TERZAGHI
Dimana : Δ0’= penambahan tegangan efektif (tegangan butiran)
Δu = penambahan tegangan air pori
Gambar 2.7. Lapisan tanah lempung jenuh air yang diberi penambahan tegangan
18
Gambar 2.8. variasi tegangan total,tegangan efektif, dan tegangan air pori
- Pada saat t=0, seluruh penambahan tegangan dipikul oleh air Δ =Δu .....
Δ0’=0 (gambar a)
- Pada saat 0<t<∞ ,air dari dalam pori mulai tertekan dan akan mengalir keluar .
Dalam proses ini, tegangan air pori akan berkurang secara perlahan, dan
tegangan yang dipikul butiran tanah (tegangan efektif) akan bertambah, jadi
Δ0’>0 dan Δu< Δ sehingga Δ = Δ0’ + Δu (gambar b)
- Pada saat t = ∞ , seluruh kelebihan tegangan air pori sudah hilang dari lapisan
tanah lempung. Jadi u =0. dan penambahan tegangan total akan dipikul oleh
butir tanah, sehingga Δ = Δ0’ (gambar c)
19
2.5.2. Analisa Penurunan Terzaghi
Menurut Terzaghi pada waktu konsolidasi berlangsung hal yang harus
diperhatikan adalah besarnya penurunan yang terjadi dan kecepatan serta lamanya
penurunan. Besarnya penurunan konsolidasi tanah lempung sangat tergantung
pada sejarah geologi lapisannya, apakah lempung terkonsolidasi normal atau
terkonsolidasi lebih. Tanah Normal (normally consolidated ), adalah tanah di alam pada
umumnya telah mengalami konsolidasi primer bertahun-tahun karena berat
sendiri. Sedangkan tanah lempung yang terkonsolidasi lebih (Over
Consolidattion), adalah tanah yang pernah mengalami konsolidasi oleh beban
yang lebih besar dari pada tekanan efektif yang ada sekarang.
Salah satu pendekatan kasar untuk membedakan keda jenis tanah tersebut
adalah dengan menentukan Indeks Kecairan (LI). Lempung terkonsolidasi normal
mempunyai Indeks Kecairan antara 0,6 sampai 1 sedangkan lempung
terkonsolidasi lebih mempunyai Kecairan antara 0 sampai 0,6. Selain itu
lempung terkonsolidasi normal mempunyai nilai OCR = 1 dan lempung
terkonsolidasi lebih mempunyai nilai OCR > 1.
2.5.3. Parameter Konsolidasi
1. Tekanan Efektif
Tekanan efektif (’o ) yang dimaksud disini adalah tegangan overburden
efektif yang bekerja pada tiap tengah-tengah lapisan tanah.
!o=
! x H (2.7)
Dimana :
!o = tegangan efektif
H = tebal tanah lempung di lapangan
! = berat volume tanah dalam air.
2. Indeks Kompresi (Cc)
Didalam menghitung besarnya penurunan , Sc, ada suatu nilai tanah yang
harus diketahui yaitu indeks pemampatan (cc). Cc diambil dari tanah
lempung normal, yaitu suatu tanah di alam yang telah mengalami
konsolidasi primer bertahun-tahun karena memikul berat sendirinya dari
20
tanah yang berada diatasnya.Kemudian tanah yang bersangkutan dilakukan
pengetesan di laboratorium
Gambar 2.9. Prosedur penentuan tegangan prakonsolidasi dan indeks kompresi
Indeks kompresi (Cc) diperoleh dari grafik hubungan antara angka pori
dengan tegangan (Gambar 2.9), yang sekaligus adalah grafik yang digunakan
untuk mencari tegangan prakonsolidasi (!c) :
1.Tentukan titik a dimana grafik e versus log mempunyai jari kelengkungan
yg. paling minimum
2. Gambar garis datar a-b.
3. Gambar garis singgung a-c pada titik a
4. Gambar garis a-d yg. merupakan garis bagi sudut b-a-c.
5. Perpanjang bagian grafik e versus log yg. merupakan garis lurus hingga
memotong garis a-d dititik f. absis untuk titik f adalah besarnya tekanan
prakonsolidasi.
6. Tentukan letak nilai e0 & 0.4 e0
7. Perpanjang grs (a-h)
8. Cc didapat
21
Gambar 2.10. Prosedur penentuan indeks kompresi
(2.8)
3. Angka pori
Setelah percobaan selesai dilakukan untuk beban yang bermacam-macam
selanjutnya penting mempelajari perubahan angka pori (e) terhadap tekanan ().
Nilai angka pori yang dipakai dalam perhitungan adalah angka pori awal (e0)
yaitu :
(2.9)
Dengan :
Ws = Berat kering tanah
Gs = Berat jenis tanah ;
A = Luas contoh tanah
H = Tinggi contoh tanah awal
Hs = tinggi efektif benda uji
e0 = angka pori awal
ss
vo
H
Hs-H
H
He
log
)e(e Cc
)log(log
)e(etgα
0
1
1o
01
1o
ws
ss
.γA.G
WH
22
4. Tambahan Tegangan
Penurunan yang terjadi disebabkan oleh tegangan tanah sendiri (overburden)
dan tambahan tegangan yang diakibatkan bekerjanya beban luar vertikal diatas
tanah tersebut yang dibebankan ke pondasi
Perhitungan penyebaran tekanan ke pondasi dihitung dengan metode
penyebaran 2V:1H. Metode ini merupakan salah satu cara pendekatan yang sangat
sederhana untuk menghitung tegangan akibat pembebanan diberikan oleh
Boussinesq. Caranya dengan membuat garis penyebaran beban 2V : 1H (2
vertikal dibanding 1 horisontal).
Dengan : z= tambahan tegangan vertikal
P = beban total pada dasar
B = lebar pondasi
L = panjang pondasi
z = kedalaman yang ditinjau
z)z)(L(B
P
A
PΔ
z (2.10)
23
2.5.4. Besarnya Penurunan
Besarnya penurunan tergantung pada karakteristik tanah dan penyebaran
tegangan pondasi ke tanah dibawahnya
1. Untuk tanah terkonsolidasi normal
2. Untuk tanah terkonsolidasi lebih
S = besarnya penurunan
Cc = indeks pemampatan
H = lapisan tanah lempung di lapangan
= tegangan Overburden efektif (kg/cm2)
e0 = angka pori mula-mula
tambahan beban
c = tegangan prakonsolidasi
2.5.5. Kecepatan dan Lama Penurunan
Kecepatan penurunan tergantung pada dua faktor yaitu daya rembes dan
kompresibelitas tanah. Metode grafis yang umum dipakai untuk menentukan
harga Cv dari uji konsolidasi satu dimensi di laboratorium adalah metode akar
waktu (grafik waktu versus pemampatan).
0
0
00
1
0
c'
'log
e1
HCc.
'log
e1
HCc.S
(2.11)
c
0
00
c
0
c0
0
0
00
1
0
c0
loge1
Cc.Hlog
e1
HCs.S
: )( apabila
loge1
HCs.log
e1
HCs.S
: )( apabila
(2.12)
(2.13)
v
2
v
C
H x Tt (2.14)
24
Bila U tersebut diatas adalah tekanan hidrostatis pada setiap tempat (z) dan waktu
tertentu (t), saat mendapat tekanan dari luar = P, maka Prosentase (%)
konsolidasinya pada setiap saat (t) dan pada setiap tempat z dapat ditulis :
Dimana :
U = prosentase konsolidasi
P = tekanan total
U = tekanan air pori
P-U = tekanan efektif
Hubungan U dengan Tv dapat dilihat pada Tabel 2.3. yang berfungsi untuk
menghitung yang diperlukan sampai penurunan tertentu (t), maka diambil harga T
untuk U pada waktu t.
Tabel 2.3. Hubungan derajat konsolidasi (U) dengan faktor waktu (Tv)
U % 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tv 0,008 0,031 0,071 0,126 0,197 0,287 0,403 0,567 0,848 ~
1. Metode Akar Waktu
Berikut pada metode ini, grafik deformasi vs akar waktu dibuat untuk tiap-
tiap penambahan beban .Adapun cara untuk menentukan harga Cv adalah sebagai
berikut :
a. Gambar suatu garis AB melalui bagian awal dari kurva yg lurus
b. Gambar suatu garis AC sehingga OC=1,15 OB. Absis titik D, yang
merupakan perpotongan antara garis AC dan kurva konsolidasi,
memberikan harga akar waktu tercapainya konsolidasi 90 % ( )
x100%P
uPU
90t
tertentuikonsolidas %untuk diperlukan yang waktu t
bawah)-ke & atas-ke(mengalir ah contoh tan tebal1/2 H
/dt)(cm ikonsolidaskoefisien Cv
Factor TimeT
: Dimana
2
25
Grafik 2.11. Cara mendapatkan t90 dari hasil percobaan laboratorium
Dalam penyelesaian penelitian ini ada beberapa tahapan kegiatan yang dilakukan
untuk dapat mencapai sasaran tujuan yang diinginkan. Dari persiapan proses awal
sampai dalam penyusunan laporan memerlukan waktu yang cukup panjang
sampai terbentuknya suatu karya tulis ilmiah
26
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tahapan Penelitian.
Dalam penyelesaian penelitian ini ada beberapa tahapan kegiatan yang
dilakukan untukan lokasi dapat mencapai sasaran tujuan yang diinginkan. Dari
persiapan proses awal sampai dalam penyusunan laporan memerlukan waktu yang
cukup panjang sampai terbentuknya suatu karya tulis ilmiah
Tahapan dari proses penelitian dimulai dari adanya gagasan yang timbul
setelah melihat suatu permasalahan laluu dilanjutkan dengan tahap pemilihan
literatur yang akan digunakan, observasi lapangan, pemilihan lokasi, pengambilan
sampel, penelitian laboratorium, analisa data dari hasil penelitian sampai dengan
penyusunan laporan, dan menarik kesimpulan.Langkah-langkah yang diperlukan
dalam suatu penelitian secara umum dapat dilihat pada diagram alur 1.
Diagram alur 1
GAGASAN (IDE)
JUDUL :
PERBANDINGAN PENURUNAN PADA TANAH LEMPUNG DAN TANAH ORGANIK DENGAN METODE TERZAGHI
PEMBATASAN MASALAH
TINJAUAN KEPUSTAKAAN
PEMILIHAN LOKASI PENELITIAN DAN PENGAMBILAN CONTOH TANAH
PENELITIAN LABORATORIUM
ANALISA DATA LABORATORIUM DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN DAN SARAN
27
3.2. Pengambilan Contoh Tanah di Lapangan
Terdapat dua macam contoh tanah yang akan diteliti di laboratorium yaitu
1. Sampel Tanah Asli (Undisturbed Sample)
Sampel tanah asli adalah suatu contoh tanah yang masih menunjukkan sifat-
sifat asli yang dimiliki oleh tanah. Contoh tanah ini diusahakan tidak mengalami
perubahan dalam struktur, kadar air atau susunan kimia. Sampai saat ini sampel
yang benar-benar asli agak sukar diperoleh. Sampel diambil dengan memasukkan
tabung contoh ke dalam tanah dengan jalan dipukul, kemudian tabung contoh
diangkat dan kedua ujungnya ditutup rapat dengan plastic serta celah-celah pada
penutupnya diberi lapisan lilin. Hal ini untuk mencegah terjadinya penguapan air
dari dalam sampel.Pada contoh tanah asli dilakukan percobaan kadar air, UCT,
dan konsolidasi
2 Sampel Tanah Tidak Asli (Disturbed Sample)
Sampel tanah tidak asli diperlukan apabila penggunaan tanah memang tidak
dalam keadaaan aslinya, sehingga sedikit usaha-usaha yang diperlukan untuk
melindungi struktur asli dari sampel tersebut. Dalam penelitian ini sampel tanah
tidak asli diambil dengan menggunakan cangkul dan sekop kemudian dimasukkan
ke dalam karung dan diikat. Pada contoh tanah tidak asli dilakukan percobaan
berat jenis, batas-batas Atterberg dan analiisa hidrometer.
3.3 Penelitian di Laboratorium
Penelitian tanah di Laboratorium ini dimaksudkan untuk mengetahui sifat-
sifat tanah dan mencari parameter tanah yang nantinya diperlukan untuk
memperkirakan besarnya penurunan dari tanah yang bersangkutan.
Pelaksanaannya dapat dilihat pada diagram alur 2 berikut.
28
Diagram alur 2
Contoh Tanah
Penelitian di Laboratorium
Tanah Lempung Tanah Organik
Disturbed Undisturbe
d
Disturbed Undisturbe
d
Kadar Air UCT Konsolidasi
Berat Jenis Batas Atterberg Hidrometer
Kadar Air UCT Konsolidasi
Berat Jenis Batas Atterberg Hidrometer
Data Laboratorium
Analisa Data Laboratorium
Pembahasan Data Laboratorium
Kesimpulan dan Saran
29
3.3.1 Kadar Air
Penelitian kadar air mengikuti AASHTO T 265-79 dan ASTM D 2216-71
Tujuan :
Menghitung prosentase air yang dikandung tanah
Benda Uji :
Sampel yang digunakan adalah seberat 100 gram.
Cara pelaksanaan :
Cawan dibersihkan dan ditimbang beratnya.
Sampel yang telah dipersiapkan dikeluarkan dari tabung dan diambil
kurang lebih 100 gram dimasukkan kedalam cawan, kemudian
beratnya ditimbang.
Dalam keadaan terbuka cawan yang berisi tanah dioven selama 16-24
jam atau sampai terjadi berat konstan.
Cawan kemudian didinginkan dalam desikator; setelah dingin
kemudian beratnya ditimbang.
3.3.2. Percobaan Berat Jenis (Gs)
Tujuan :
Menentukan harga berat jenis (specific gravity) dari suatu contoh tanah
Benda Uji :
Sampel yang akan diselidiki dikeringkan dalam oven selama 24 jam,
kemudian ditumbuk dan disaring dengan saringan No.4
Cara Pelaksanaan :
Piknometer dibersihkan dari kotoran dan dikeringkan kemudian
ditimbang.
Tanah dengan berat lebih kurang 10 gram dimasukkan kedalam
piknometer kemudian ditimbang.
Piknometer yang berisi air dan tanah direbus untuk mengeluarkan
udara yang terperangkap diantara butir tanah, kemudian didinginkan
dalam desikator.
Piknometer ditambah air sampai penuh dan ditutup. Bagian luar
piknometer dikeringkan dengan kain kering kemudian piknometer
30
berisi tanah dan air ditimbang. Air dalam piknometer diukur suhunya
dan dicatat.
Piknometer dikosongkan dan dibersihkan kemudian diisi air sampai
penuh dan ditutup. Diluarnya dikeringkan dengan kain kemudian
piknometer yang penuh air ditimbang.
3.3.3. Batas-batas Atterberg
1. Percobaan Batas Cair (Liquid Limit)
Tujuan :
Untuk menentukan kadar air tanah pada keadaan batas peralihan antara
cair dan keadaan plastis.
Benda Uji :
Contoh tanah yang disediakan adalah lebih kurang 100 gram dan disaring
lewat saringan No.40. bila tanah mengandung butiran kasar, mula-mula
dikeringkan dalam suhu udara secukupnya, sampai dapat disaring.
Gumpalan-gumpalan tanah dipecahkan dengan cara ditumbuk dalam
mortar dengan penumbuk berkepala karet sehingga butir-butirnya tidak
rusak.
Persiapan Alat :
Alat Cassagrande yang akan digunakan diperiksa apakah alat dapat
bekerja dengan baik.
Apabila pegangan diputar, mangkok akan terangkat setinggi 1 cm
dihitung dari pegangan pemberat.
Cara Pelaksanaan :
Contoh tanah diletakkan dalam porselen dan dicampur secara merata
dengan air suling kira-kira 15-20 ml.
Contoh tanah yang telah dicampur tadi diletakkan pada cawan
Cassagrande sedemikian rupa sehingga permukaan tanah rata dan
dibuat mendatar dengan ujung terdepan tepat pada ujung terbawah
mangkok.dengan demikian tebal tanah bagian terdalam akan setebal 1
cm.
31
Buat alur lurus pada garis tengah mangkok dengan pembarut (grooving
tool), sehingga terpisah menjadi dua bagian yang simetris.
Dengan bantuan alat pemutar, cawan diangkat dan diturunkan dengan
kecepatan 2 putaran per detik sampai kedua bagian tanah bertemu
sepanjang 12,7 mm dan jumlah pukulan yang didapat dicatat.
Sebagaian contoh tanah diambil dan diperiksa kadar airnya.
Pada percobaan pertama, jumlah pukulan yang diperlukan antara 30
sampai 40 kali, tambahkan air sedikit demi sedikit dan aduk rata.
Percobaan diatas diulangi beberapa kali sehingga diperoleh 4 buah
data hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan diantara 30 dan 40
pukulan dengan masing-masing selisihnya hampir sama.
Dari data tersebut dibuat flow curve yang merupakan hubungan antara
kadar air dan jumlah pukulan yang digambarkan dalam sebuah grafik,
dimana kadar air sebagai absis dan jumlah pukulan sebagai ordinat.
Tarik garis lurus penghubung dari titik-titik yang diperoleh. Batas cair
tanah adalah kadar air tanah yang diperoleh pada pemotongan garis
penghubung tersebut dengan garis vertical pada 25 kali pukulan
2. Percobaan Batas Plastis
Tujuan :
Untuk mencari kadar air suatu tanah dalam keadaan plastis
Benda Uji :
Karena merupakan lanjutan dari pengujian batas cair, maka sampel
diambil dari campuran pada pengujian batas cair sebanyak kira-kira 8
gram. Bila selama pengujian batas cair sampel terlalu kering maka
ditambahkan air dan dicampur kembali sampai merata.
Cara Pelaksanaan :
Contoh tanah diletakkan pada cawan porselin ditambahkan air sedikit
demi sedikit dan diaduk sampai rata
Ambil contoh tanah yang sudah homogeny kurang lebih 8 gram dan
dibuat gulungan tanah di atas pelat kaca sampai mencapai batang-
batangan dengan diameter 3 mm. Bila belum mencapai 3 mm sudah
32
putus, maka sampel terlalu keering sehingga harus dicampur lagi
dengan air. Bila telah mencapai 3 mm tetapi belum menunjukkan
retak-retak maka sampel terlalu basah dan perlu dikeringkan dengan
jalan didiamkan atau diaduk-aduk dalam cawan pencampur.
Contoh tanah yang sudah menunjukkan retak-retak pada diameter 3
mm menandakan tanah tersebut dalam keadaan plastis.
Ambil contoh taanh tersebut dan periksa kadar airnya.
3. Indek Plastisitas (IP)
Penelitian indek plasisitas merupakan kelanjutan dari penelitian batas cair
(LL) dan batas plastis (PL). dengan diketahui batas cair dan batas plastis maka
secara langsung dapat ditentukan indek plastisitasnya, dimana indek plastisitas
adalah selisih antara batas cair dan batas plastis (IP=LL-PL).
4. Percobaan Batas Susut (SL)
Tujuan:
Untuk menentukan batas susut tanah
Benda uji :
Contoh tanah yang disediakan adalah lebih kurang 30 gram dan disaring
lewat saringan no. 40. Bila tanah mengandung butir-butir kasar, mula-
mula dikeringkan dalam suhu udara secukupnya, sampai dapat disaring.
Gumpalan-gumpalan tanah dipecah dengan ditumbuk dalam mortar
dengan penumbuk berkepala karet sehingga butir-butirnya tidak rusak.
Cara Pelaksanaan:
Letak contoh tanah di atas porselin dan diaduk secara merata dengan
air destilasi, sehingga mengisi semua pori-pori tanah dan jangan
sampai ada udara yang terperangkap di dalamnya. Banyaknya air
sedemikian sehingga bila benda uji berupa tanah plastis kadar air lebih
10% dari batas cair, sedangkan bila benda uji berupa tanah kurang
plastis buatlah sehingga konsistensi tanah sedikit di atas batas cair.
Cawan susut dibersihkan dan ditimbang, kemudian tentukan volume
cawan susut dengan cara menaruh cawan dalam mangkok porselin isi
33
dengan air raksa sampai penuh. Tekan dengan pelat gelas rata di atas
permukaan cawan jaga dengan ada udara terperangkap. Bersihkan air
raksa melekat di luar cawan, pindahkan air raksa pada mangkok lain
dan tentukan beratnya. Tentukan beratnya. Volume cawan sama
dengan batas air raksa dibagi berat jenisnya.
Oles tipis bagian dalam cawan dengan vaselin atau pelumas. Isilah
cawan dengan tanah batas yang telah disiapkan kira-kura sepertiga
volumenya dan letakkan ditengahnya. Cawan dipukul-pukulkan pada
bidang yang kokoh sehingga tanah mengisi sudut-sudut cawan.
Tambahkan tanah dipukul-pukul sehingga terisi penuh sampai tepi
atas, lalu ratakan dengan pisau perata dan hapuskan tanah yang
melekat diluar cawan sehingga volume tanah sama dengan volume
cawan.
Cawan yang berisi tanah basah kemudian ditimbang, lalu dibiarkan
tanah mengering di udara sampai warnanya berubah dari tua menjadi
muda. Kemudian cawan berisi tanah dimasukkan dalam oven dengan
temperature 105o
-110oC selama 24 jam. Dinginkan tanah dalam
desikator dan setelah itu ditimbang.
Tentukan volume tanah kering dengan cara keluarkan tanah kering dari
cawan dan celupkan dalam mangkok gelas yang diisi air raksa sampai
melimpah. Tempatkan mangkok dalam cawan porselin dan tekan tanah
dengan pelat gelas berpaku tiga secara hati-hati diatas mangkok.
Pindahkan air raksa yang tumpah dalam satu mangkok dan tentukan
berat air raksa itu. Volume tanah kering sama dengan berat air raksa
dibagi berat jenisnya.
Lakukan percobaan di atas untuk campuran tanah dengan beberapa
variasi (%) kadar penyampur arang kayu yang telah ditentukan.
34
3.3.4. Analisa Hidrometer untuk Tanah yang Berbutir Halus
Tujuan :
Menetukan pembagian butir tanah yang lewat saringan No.200
Benda Uji :
Contoh tanah yang lewat saringan No.200
Pelaksanaan :
Contoh tanah ditimbang seberat 50 gram, kemudian dicampur air
suling yang telah dicampur dengan Reagen Sodium Hexametaphospate
dan didiamkan lebih kurang 16 jam.
Setelah perendaman campuran dituangkan kedalam mixer dan dikocok
selama kurang lebih 10 menit agar butir-butirnya terpisah.
Setelah pengocokan selesai campuran dituangkan kedalam tabung
gelas ukur dan ditambahkan air suling sampai mencapai 1000 ml.
kemudian tutup bagian atas tabung dengan sumbat kemudian dikocok
dengan cara membolak-balikkannya.
Setelah dikocok 30 detik masukkan tabung kedalam bak perendam
yang suhu airnya telah diatur agar suhunya konstan, kemudian
hidrometer dimasukkan kedalam suspensi dan siapkan stop-watch.
Lakukan pembacaan hidrometer pada waktu 15 detik, 30 detik, 30
detik, 1 menit, dan tanpa memindahkan hidrometer.
Setelah pembacaan 2 menit pertama selesai, pindahkan hidrometer
kedalam tabung yang berisi air suling yang telah disiapkan dan
dilakukan pembacaan hidrometer.
Untuk pembacaan selanjutnya, hidrometer dimasukkan tepat sebelum
pembacaan dimulai yang dilakukan pada waktu 5, 15, 30, 60, 120, 240,
dan 1440 menit. Catatlah setiap perubahan temperature pada suspensi.
Setelah pembacaan terakhir tuangkan suspensi kedalam saringan
No.200 dan dicuci dengan air sampai air yang lewat saringan jernih,
kemudian tanah yang tertahan diatas saringan No.200 dioven dan
dilakukan analisa saringan.
35
Perhitungan :
Faktor air Higroskopis yaitu perbandingan antara berat contoh tanah
yang dioven dengan berat contoh tanah kering udara yang dihitung
terlebih dahulu.
Berat kering oven contoh tanah yang digunakan untuk tes hidrometer
dengan mengalikan berat tanah kering udara dengan factor air
Higroskopisnya.
Berat total contoh tanah yang diwakili oleh contoh tanah yang dites
dihitung dengan pembagi berat kering oven contoh tanah dengan
prosentase bagian yang lewat saringan kemudian dikalikan 100.
Prosentase tanah yang tertinggal dalam suspensi dihitung dengan
rumus :
P =R x a
Wx 100
Dimana :
P = prosentase berat tanah yang tinggal dalam suspensi
R = pembacaan hidrometer yang telah dikoreksi
W = berat total contoh tanah kering yang diperiksa
a = angka koreksi
Diameter butir tanah dihitung dengan rumus :
D = K L
T
Dimana :
K = harga konstanta berdasarkan temperature suspensi dan berat jenis
tanah
L = jarak vertikal dari kedalaman dimana berat jenis suspensi diukur
yang dipengaruhi oleh hidometer, ukuran silinder dan berat jenis
suspense
T = waktu pembacaan terhadap waktu mulainya sedimentasi (dalam
menit)
36
3.3.5. Kuat Tekan Bebas (UCT).
Tujuan :
Dimaksudkan untuk menetukan besarnya kekuatan tekan bebas contoh
tanah
Benda Uji
Benda uji didapat dari pemadatan standard pada kadar air optimum.
Tanah yang telah dipadatkan tersebut dikeluarkan dari cetakan lalu diiris-
iris dengan pisau sampai dengan diameter tertentu.
Pelaksanaan :
Benda uji ditimbang kemudian diletakkan pada mesin tekan bebas
secara centris
Jarum arloji tegangan dan arloji regangan diatur pada angka nol
Pembacaan beban dilakukan pada regangan (0,5-2)% per menit
Percobaan ini dapat dilakukan terus sampai benda uji mengalami
keruntuhan, keruntuhan ini dapat dilihat dari makin kecilnya
bebanwalaupun regangan semakin besar
Jika regangan mencapai 20% tetapi benda uji belum runtuh maka
pekerjaan dihentikan
3.3.6. Konsolidasi
Penelitian konsolidasi mengikuti standar AASHTO T 216-81 dan ASTM
D 2435-70
Tujuan : untuk mendapatkan parameter-parameter konsolidasi untuk menghitung
besar dan kecepatan penurunan.
Peralatan :
1. Satu unit alat konsolidasi
2. Beban-beban untuk pembebanan
3. Stop watch
4. Oven
5. Neraca / timbangan
6. Cawan
37
Pelaksanaan :
1. Persiapan Pengujian
a.Cincin dibersihkan dan dikeringkan kemudian timbang beratnya
b.Keluarkan contoh tanah dari tabung dengan extruder
c. Contoh tanah dimasukkan kedalam cincin kemudian potong dengan pisau
perata dan ujungnya diratakan
2. Pelaksanaan Pengujian
a. Timbang berat cincin (W1)
b.Timbang berat benda uji dan cincin (W2)
c. Letakkan cincin benda uji diantara batu berpori dengan dilapisi kertas
saring pada sel konsolidasi
d. Atur alat (nivo) pada posisi seimbang (balance) dengan memutar span skrup
pengatur dan letakkan bola baja kecil dalam coakan plat penekan supaya
menyentuh bola baja
e. Atur arloji pengukur (dial deformasi) pada posisi tertekan diatas batu pori
f. Tuangkan air pada sel konsolidasi dan diamkan selama 24 jam agar contoh
tanah jenuh air
g. Setelah itu letakkan beban pertama pada tempat beban sehingga besar tekanan
yang diterima oleh contoh tanah yaitu sebesar 0.5 kg/cm2
h. Lepaskan span baut pengatur
i. Baca penurunan pada 0 menit, 0.25 menit,1 menit, 2.25menit,4menit, 6.25
menit, 9 menit, 12.25 menit, 20.25 menit, 25 menit, 36 menit, 60 menit,120
menit, 240 menit, 480 menit dan 1440 menit (24 jam)
38
j. Setelah dilakukan pembacaan selama 24 jam, tambahkan beban kedua sebesar
1,0 kg/cm2 dan atur baut pengatur hingga menyentuh lengan beban dan
lakukan pembacaan seperti langkah-langkah pada pembenanan yang pertama
k. Setelah itu dilakukan penambahan beban ketiga dan seterusnya. (2, 4, 8, 16, 32
dst
l. Setelah dilakukan pembebanan maksimum, kurangi beban dalam dua tahap
sampai mencapai beban pertama. Baca dial deformasi 24 jam setelah
pengurangan beban lalu beban dikurangi lagi. Lakukan pembacaan kembali
setelah 24 jam berikutnya.
m. Pada akhir pembacaan, keluarkan benda uji kemudian timbang beratnya dan
ukur tinggi contoh tanahnya
n. Masukkan contoh tanah kedalam oven untuk ditentukan kadar airnya dan berat
kering (Ws) didapat.
Perhitungan :
Setelah percobaan selesai dilakukan untuk beban yang bermacam-macam
selanjutnya penting mempelajari perubahan angka pori (e) terhadap tekanan ()
1. Menghitung tinggi efektif benda uji (Hs).
2. Hitung tinggi awal ruang pori, Hv :
Hv = H- Hs
dimana H = tinggi awal contoh tanah
3. Hitung angka pori awal (e0) contoh tanah
s
v
s
v
s
vo
H
H
A.H
.AH
V
Ve
ws
ss
.γA.G
WH
39
4. Untuk penambahan beban pertama 1 (beban total/luas penampang
contoh tanah), menyebabkan penurunan H1 , hitung perubahan angka
pori e1
H1 , didapatkan dari pembacaan awal dan akhir pada skala ukur untuk
beban sebesar 1
5. Hitung angka pori yang baru, e1, setelah konsolidasi yang disebabkan oleh
penambahan tekanan, 1 :
e1 = e0 - e1
6. Untuk beban berikutnya, yaitu 2 , yang menyebabkan penambahan
pemampatan sebesar H2 , angka pori e2 pada saat akhir konsolidasi
dapat dihitung :
s
11
H
He
s
212
H
Hee
40
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Umum
Analisa data yang didapat dari laboratorium pada penelitian ini dilakukan
dengan penggambaran grafik dan perhitungan yang menggunakan rumus-rumus
yang sudah tersedia. Dalam menganalisa data perlu diadakan pengelompokan
berdasarkan kebutuhan sehingga didapatkan suatu analisa dan hasil yang
sistematis.
Hasil yang didapat dari analisa kemudian dibahas sesuai perkiraan-perkiraan
awal dan tujuan-tujuan yang telah ditetapkan sebelumnya, dengan berpedoman
pada ketentuan-ketentuan yang terdapat dalam literature maupun peraturan-
peraturan yang ditetapkan oleh badan yang berwenang.
Nilai dari semua parameter sifat fisik dan mekanik tanah lempung dan
tanah organic dapat dilihat pada Tabel 4.1
4.2. Sifat Fisik Tanah
4.2.1. Kadar Air Tanah ( w ) %
Kadar air tanah ini berhubungan erat dengan derajat kekerasan dari tanah
tersebut. Bila kadar air tanah rendah, maka diperlukan suatu daya pemadatan yang
besar, sebaliknya bila kadar air tanah tinggi, biarpun daya pemadatan ditambah
maka hal ini tidak berarti tanah akan menjadi lebih padat karena dalam hal ini
volume pori sudah menjadi jenuh oleh air. Sehingga meskipun dengan
mempertinggi daya pemadatan butir-butir tanah tidak mungkin menjadi lebih
padat.
4.2.2. Berat Jenis spesifik (Gs)
Dari hasil penelitian laboratorium mengenai berat jenis tanah (Gs) untuk
tanah lempung rata – rata sebesar 2,539 dan tanah organic rata-rata sebesar 2.481.
Maka tanah yang diteliti termasuk tanah kohesif. Dengan mengetahui kadar air ,
berat jenis spesifik, dan angka pori, maka dapat dicari kadar pori, berat volume
tanah, berat volume tanah kering, berat volume tanah kenyang air,dan derajat
kekenyangan tanah.
41
Table 4.1. Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Tanah
Tabel 4.2. Nilai Tegangan Overburden,Tambahan Tegangan,dan Penurunan
Kedalaman
(m)
Tekanan
Overburden, 0 (t/m
2)
Tambahan Tekanan
(t/m2)
Penurunan, Sc
(m)
Lempung Organik Lempung Organik Lempung Organik
2.25 3.5837 3.5526 2.9708 2.9723
0.0251606 0.0384506 2.75 4.3800 4.3421 2.3899 2.3911
3.25 5.1764 5.1316 1.9641 1.9650
3.75 5.9728 5.9210 1.6426 1.6435
No PARAMETER TANAH TANAH
LEMPUNG
TANAH
ORGANIK
A SIFAT FISIK TANAH
1 Kadar Air (w,%) 52.810 59.170
2 Berat Jenis (Gs) 2.539 2.481
3 Batas Cair (LL), % 73.930 82.600
4 Batas Plastis (PL), % 31.414 35.120
5 Indeks Plastis (IP), % 42.516 47.480
6 Batas Susut (SL), % 15.774 15.748
7 Angka Pori (e0) 1.4768 1.4387
B SIFAT MEKANIS TANAH
1. UCT (kg/cm2) 0.260 1.171
2 Koefisien Konsolidasi (Cv), (cm2/dt 3.793 x 10
-3 6.029 x 10-3
3 Waktu Penurunan, t90 (tahun) 1.136 0.714
4 Koefisien Rembesan (k), (cm/detik) 2.3103 x 10-7
5.4935 x 10-7
5 Tekanan Prakonsolidasi, (c,) (t/m
2) 1.563 1.467
6 Indeks Tekanan (Cc) 0.3906 0.4566
7 Indeks Tekanan Kembali (Cs) 0.1760 0.2766
42
4.2.3. Batas-Batas Atterberg
4.2.3.1. Batas Cair (Liquid Limit)
Nilai batas cair (LL) tanah lempung rata-rata 73.93 % dan tanah organic
82.60 % ini termasuk tinggi, berarti tanah dasarnya memiliki sifat-sifat teknis
yang buruk yaitu daya dukungnya rendah, kompresibel serta tanah dasarnya
kurang memenuhi syarat untuk digunakan sebagai tanah dasar suatu konstruksi.
4.2.3.2. Batas Plastis (Plastic Limit)
Nilai wc=52.81 % berada antara nilai PL=31.414% dan LL=73.93%,
sehingga tanah lempung ini termasuk tanah yang bersifat plastis. Nilai IP yang
didapat 42.516% adalah lebih besar dari 17, sehingga tanah lempung ini
dikatagorikan sebagai tanah lempung yang memiliki plastisitas tinggi (high
plasticity).
Sedangkan untuk tanah organic, nilai wc=59.71% berada antara PL=35.12%
dan LL=82.16%, sehingga tanah organic ini dikatagorikan tanah yang bersifat
plastis. Nilai IP=47.486% adalah lebih besar dari 17 sehingga tanah organic ini
dikatagorikan sebagai tanah yang memiliki plastisitas tingi (high plasticity).
Grafik 4.1. Nilai Batas-Batas Atterberg Tanah Lempung
Padat Semi Padat
Plastis Cair
PL 31.414%
wc 52.81%
LL 73.93%
43
Grafik4.2. Nilai Batas-Batas Atterberg Tanah Organik
Grafik4.2. Nilai Batas-Batas Atterberg Tanah Organik
4.2.4. Klaifikasi Tanah
4.2.4.1. Sistem Klasifikasi USCS (Unified Soil Classification System)
Hasil klasifikasi tanah dengan system Unified dapat dilihat pada Grafik
4.3 dan Grafik 4.4. Pada USCS, suatu tanah diklasifikasikan secara garis besar
dalam 2 kelompok :
Tanah berbutir kasar jika lebih dari 50% tinggal dalam saringan nomer 200
Tanah berbutir halus jika lebih dari 50% lewat saringan nomer 200.
Hasil laboratorium menunjukkan tanah pada lokasi di Padang Sambian
dan Suwung adalah berbutir halus karena lebih dari 50% lewat saringan nomer
200. Menurut system Unified tanah dasar ini dapat diklasifikasikan sebagai tanah
lempung organik dengan plastisitas sedang sampai tinggi (OH)
Padat Semi Padat
Plastis Cair
PL 35.12%
wc 35.12%
PL 35.12%
44
Grafik 4.3. Klasifikasi Tanah Lempung dengan Sistem USCS
Grafik 4.4. Klasifikasi Tanah Lempung Organik dengan Sistem USCS
4.2.4.2. Sistem Klasifikasi AASHTO
Tanah berbutir halus yang 35% dari bahan pembentuknya lolos saringan
no.200 yang berada pada kelompok A-4 sampai A-7. Adapun data tanah adalah
persentase rata-rata yang lolos saringan no.200 adalah sebesar 88.3792%. nilai
rata-rata batas cair (LL) = 73.93%. Nilai rata-rata Indeks Plastis (IP) = 42.519%.
Nilai indeks kelompok (GI) tanah = 23.8622.
Sedangkan data tanah organic adalah persentase rata-rata yang lolos
saringan no.200 adalah sebesar 89.983%. nilai rata-rata batas cair (LL) = 82.6%.
nilai rata-rata Indeks Plastis (IP) = 47.483%. nilai Indeks Kelompok (GI) tanah =
27.021%. Dengan mengacu pada table, maka dengan tanah tersebut termasuk
tanah kelompok A-7-5 dengan kualifikasi sebagai berikut:
- Persentase lolos saringan no.200 minimal 36
- Batas cair minimal 41, indeks plastisitas minimal 11,dan IP < LL-30
45
Grafik 4.5. Grafik dari rentang Batas Cair (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk
tanah lempung yang masuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7
Grafik 4.6. Grafik dari rentang Batas Cair (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk
tanah organik yang masuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7
46
4.2.5. Test Kekuatan Tekan Bebas [Unconfined Compression Test (UCT)]
Penentuan nilai UCT ini dilakukan untuk mengetahui besarnya gaya
dukung ultimit (qu) dari masing-masing baik tanah lempung maupun tanah
organiku. Data-data hasil perhitungan dan grafik selengkapnya dapat dilihat pada
Table 4.1, yaitu 0,260 kg/cm2 untuk tanah lempung dan 1.171 kg/cm
2 untuk tanah
lempung organic.
4.2.6. Konsolidasi Tanah Lempung Menurut Terzaghi.
Hasil pembacaan tes konsolidasi dan hasil perhitungan konsolidasi dari
Terzaghi dapat dilihat pada Tabel 4.3.
4.2.6.1. Angka Pori
Dari Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa selama proses konsolidasi angka pori
mengalami penurunan karena tekanan efektif yang bekerja makin bertambah.
Tegangan
(kg/cm2)
H
(cm)
H
(cm) e e
0.00 2.0000 - - -
0.25 1.9676 0.0324 1.4367 0.0401
0.50 1.9240 0.0760 1.3827 0.0941
1.00 1.8544 0.1456 1.2965 0.1803
2.00 1.7454 0.2546 1.1615 0.3153
4.00 1.6623 0.3377 1.0586 0.4182
8.00 1.5360 0.4640 0.9022 0.5746
0.00 1.6085 0.3915 0.9920 0.4848
Table 4.3. Hasil perhitungan angka pori tanah lempung dengan e0 = 1.478
47
Tegangan
(kg/cm2)
H
(cm)
H
(cm) e e
0.00 2.0000 - - -
0.25 1.9321 0.0679 1.3559 0.0828
0.50 1.8625 0.1375 1.2710 0.1677
1.00 1.7788 0.2212 1.1690 0.2697
2.00 1.6760 0.3240 1.0436 0.3951
4.00 1.5721 0.4279 1.9169 0.5218
8.00 1.4578 0.5422 0.7776 0.6611
0.00 1.5111 0.4889 0.8426 0.5961
Table 4.4. Hasil perhitungan angka pori tanah organik dengan e0 = 1.4387
4.2.6.2.Koefisien Konsolidasi (Cv) dan Waktu Penurunan (t).
Koefisien konsolidasi Cv ini didapat dengan terlebih dahulu mencari harga
t90 pada penggambaran grafik hubungan waktu dengan penurunan untuk masing-
masing tegangan. Nilai Cv dan waktu penurunan dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Perhitungan waktu penurunan (t) pada masing-masing sampel baik untuk tanah
lempung maupun tanah lempung organic dengan memakai nilai Cv dari metode
akar waktu (√t).
4.2.6.3.Koefisien Permeabilitas (k)
Hasil nilai koefisien permeabilitas baik tanah lempung maupun tanah
lempung organic dapat dilihat pada Tabel 4.1. Nilai koefisien permeabilitas sesuai
dengan pengelompokan tanah berdasar nilai, maka tanah pada daerah
Padangsambian dan Suwung ini merupakan jenis tanah lempung dengan
plastisitas yang tinggi (CH) dan lempung organic yang tinggi (OH).
4.2.6.4.Tekanan Prakonsolidasi (’c)
Hasil nilai tekanan prakonsolidasi baik tanah lempung maupun tanah
lempung organic dapat dilihat pada Tabel 4.1.
48
4.2.6.5.Indeks Pemampatan (Cc) dan Indeks Pemampatan kembali (Cs)
Dari grafik ’c, didapat indeks pemampatan (Cc) dan indeks pemampatan
kembali (Cs) yang dapat dilihat pada Tabel 4.1.
4.3. Penurunan
4.3.1. Penurunan Tanah Lempung dan Tanah Lempung Organik
4.3.1.1. Tekanan Overburden Efektif (’0)
Tekanan overburden efektif untuk menghitung penurunan dihitung setiap
0.5 meter dari bawah pondasi dengan hasil seperti pada Tabel 4.2.
4.3.1.2. Tambahan Tekanan Akibat Pondasi
Besarnya tambahan tekanan akibat didapat dari berat ban gunan yang
dibebankan ke pondasi (tekanan akibat penyebaran pondasi), dapat dilihat pada
Tabel 4.2.
4.3.1.3. Penurunan
Setelah mengetahui besarnya ’c , ’0, dan selanjutnya dihitung nilai
OCR untuk menentukan jenis tanah lempung tersebut, apakah terkonsolidasi
normal atau lebih dapat dilihat pada Table 4.2. Karena nilai OCR > 1, maka tanah
lempung yang dipakai pada penelitian ini termasuk tanah lempung terkonsolidasi
lebih (over consolidated), dengan dipakai rumus :
Sedangkan hasil perhitungan selengkapnya besarnya penurunan dapat
dilihat pada Tabel 4.2.
0
0
00
1
0
c'
'log
e1
HCc.
'log
e1
HCc.S
49
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1. Simpulan
Berdasarkan atas studi yang telah dilakukan yaitu penelitian di laboratorium
dan analisa data, maka dapat diambil simpulan sebagai berikut:
1. Sifat-sifat karaketeristik tanah lempung pada daerah Padang Sambian
pada saat penelitian adalah sebagai berikut:
a. Tanah adalah tanah lunak yang dinyatakan dengan nilai LI=0.5032
dan nilai Cr = IC= 0.4972.
b. Berat jenis tanah adalah 2.539
c. Nilai batas-batas Atterberg dengan batas cair (LL) = 73.93%, batas
platis (PL) = 31.414%, batas susut (SL) = 5.774% dan indeks
plastisitas (IP) = 42.516%.
d. Tanah dalam keadaan plastis yang dapat dinyatakan dengan nilai Wc
= 52.81% berada diantara nilai PL= 31.414% dan LL = 73.93%.
e. Berdasarkan klasifikasi tanah sistem Unified, tanah pada lokasi
penelitian di daerah Padang Sambian diklasifikasikan sebagai tanah
lempung dengan plastisitas sedang sampai tinggi (OH). Sedangkan
klasifikasi tanah menurut AASHTO tanah pada lokasi ini termasuk
tanah berlempung (A-7-5).
2. Sifat-sifat karakteristik tanah organik di daerah Suwung pada saat
penelitian adalah sebagai berikut:
a. Tanah adalah tanah lunak yang dinyatakan dengan nilai LI= 0.5065
dan nilai Cr = IC = 0.4935.
b. Berat jenis tanah adalah 2.481
c. Nilai batas-batas Atterberg dengan batas cair (LL) = 82.60, batas
plastis (PL) = 35.12%, batas susut (SL) = 15.748% dan indeks
plastisitas (IP) = 47.48%.
d. Tanah dalam keadaan plastis yang dapat dinyatakan dengan nilai Wc
= 59.17% berada diantara nilai PL = 35.12% dan LL = 82.60%.
50
e. Berdasarkan klasifikasi tanah sistem Unified, tanah pada lokasi
penelitian di daerah Suwung diklasifikasikan sebagai tanah lempung
dengan kadar organik tingi dengan plastisitas sedang sampai tinggi
(OH).
3. Berdasarkan perhitungan melalui analisa dta maka nilai indeks
penempatan (Cc) rata-rata untuk tanah lempung adalah 0.3906.
sedangkan untuk tanah organic,nilai indeks pemampatan (Cc) rata-rata
adalah 0.4566.
4. Nilai koefisien konsolidasi (Cv) rata-rata untuk tanah lempung adalah
3.793 x 10-3
cm2/dt. Sedangkan untuk tanah organik, nilai kofisien
konsolidasi (Cv) rata-rata adalah 6.029 x 10-3
cm2/dt.
5. Sesuai dengan beban dan dimensi pondasi yang diambil. Besarnya
penurunan rata-rata untuk tanah lempung adalah 0.0251606 m.
sedangkan untuk tanah organik besarnya penurunan rata-rata adalah
0.0384506 m.
6. Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa tanah organic mempunyai nilai
indeks pemampatan (Cc) kurang lebih 17% lebih besar, nilai koefisien
konsolidasi (Cv) kira-kira 59% lebih besar dan nilai besar penurunan
kira-kira 53% lebih besar dari tanah lempung.
5.2 Saran
1. Perlu dilakukan stabilisasi pada tanah lempung dan tanah organik
untuk menaikkan daya dukung tanah dan memperkecil besar
penurunan yang terjadi.
2. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan penelitian pada
tanah organik dengan kadar organik yang lebih tinggi.
51
DAFTAR PUSTAKA
Braja M Das (1995). Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid
1. Penerbit Erlangga, Jakarta.
G.Djatmiko Soedarmo. S.J Edy Purnomo (1993). Mekanika Tanah 1. Penerbit
Kanisius, Yogyakarta.
G.Djatmiko Soedarmo. S.J Edy Purnomo (1993). Mekanika Tanah 2. Penerbit
Kanisius, Yogyakarta.
Hary Christady Hardiyatmo (1992). Mekanika Tanah 1. Penerbit PT. Gramedia
Pustaka Utama, Jakarta.
Hary Christady Hardiyatmo (1994). Mekanika Tanah 2. Penerbit PT. Gramedia
Pustaka Utama, Jakarta. Anderson, F.W.Kiefer (1980). Dasar-Dasar
Analisis Geoteknik. IKIP, Semarang.
Joseph E. Bowles (1991). Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mkanika Tanah)
Edisi Kedua. Penerbit Erlangga, Jakarta.
Karl Terzaghi, Ralph B. Peck (1993). Mekanika Tanah Dalam Praktek Rekayasa
Jilid 1 Edisi Kedua. Penerbit Erlangga, Jakarta.
L.D. Wesley (1977). Mekanika Tanah Cetakan Keenam. Badan Penerbit
Pekerjaan Umum, Jakarta Selatan.
Shirley L.H. (1987). Geoteknik Dan Mekanika Tanah (Penyelidikan Lapangan
Dan Laboratorium). Penerbit Nova, Bandung.