TUGAS AKHIR KAJIAN EFEKTIFITAS SEMEN DAN FLY ASH DALAM STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN UJI TRIAXIAL CU DAN APLIKASI PADA STABILISASI LERENG

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR KAJIAN EFEKTIFITAS SEMEN DAN FLY ASH DALAM STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN UJI TRIAXIAL CU DAN APLIKASI PADA STABILISASI LERENG Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Disusun Oleh : FRENGKY ALEXANDER SILABAN BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 ABSTRAK Penggunaan bahan stabilisasi tanah sudah banyak digunakan untuk melakukan perbaikan tanah (soil reinforcement). Sudah banyak jenis bahan stabilisasi tanah yang digunakan diantaranya adalah semen, fly ash, bitumen, kapur, bahkan geogrid. Penggunaan bahan stabilisasi tanah ini diharapkan mampu menambah kekuatan / daya dukung tanah tersebut sehingga beban konstruksi yang berada diatasnya dapat dipikulnya. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dari tanah uji yang berasal dari Jalan Raya Medan Tenggara dan mengetahui perbandingan kuat daya dukung tanah yang dicampur dengan semen dan fly ash serta aplikasi pada perhitungan faktor keamanan pada stabilisasi lereng berdasarkan uji Triaxial CU. Penelitian ini dilakukan dengan melakukan pengambilan sampel dan melakukan uji laboratorium untuk mengetahui nilai index properties dan engineering properties menggunakan uji Triaxial CU yang kemudian dilanjutkan dengan perhitungan faktor keamanan pada lereng. Penelitian ini menggunakan tiga kombinasi campuran yaitu 2%(PC)+2%(FA), 2%(PC)+4%(FA), 2%(PC)+6%(FA) dimana lama pemeraman yang dilakukan adalah selama 0 hari, 4 hari, 7 hari. Dari penelitian ini diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air 23.15%, berat jenis 2.65, berat isi 1.59 gr/cm 3, batas cair dam indeks plastisitas Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL (Clay Low Plasticity) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6. Dari pengujian Triaxial CU pada sampel tanah diperoleh nilai kohesi sebesar 0.04 kg/cm 2 dan nilai sudut geser 25.03º. Dari perhitungan faktor keamanan lereng menghasilkan hasil kondisi lereng paling stabil (nilai faktor keamanan terbesar) adalah dengan pada stabilisasi dengan pemeraman 7 hari dengan campuran 2% (PC) + 6% (FA) yakni FS (Safety Factor) sebesar 1,70. Namun dengan melakukan stabilisasi dengan pemeraman 0 hari dengan campuran 2% (PC) + 2% (FA) saja sudah memenuhi syarat keamanan yakni FS (Safety Factor) sebesar 1,55. Kata Kunci : semen, fly ash, bahan stabilisasi tanah, faktor keamanan lereng

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 5. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.

4 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Kedua orang tuaku Bapak St. H. Silaban, SE dan Ibu R. Silitonga, Spd yang dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam merawat, mendidik, menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi beliau. 9. Kepada abang dan adikku, yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku, Ferry Togap Mardohar Silaban, S.Kom dan Agnes Anggreni Silaban. 10. Deyva Anggita Marina Marpaung,ST sebagai orang yang dikasihi yang selalu memberi dukungan, doa, semangat serta arahan kepada Penulis. 11. Para rekan-rekan Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, Danny Siagian, Jevri Lumbanbatu, Ivan Hutauruk, Putra Hasibuan, M. Rizki Ridho dan M. Iqbalsyah Pasaribu, yang telah membantu dan memberikan semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini. 12. Seluruh sahabat sahabatku dan rekan-rekan seperjuangan stambuk 2008 yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini. 13. Seluruh abang abang dan kakak kakak stambuk 2005, yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini. 14. Adik-adik stambuk 2011, Manimpan Lumbanraja, Jericho Sihotang, Wisman Sitorus, Yogi Rambe dan Prince Sormin yang telah membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 15. Kepada rekan-rekan ANGELS (Angkatan Enam Belas Asrama Yayasan Soposurung), terimakasih untuk dukungan, arahan, dan dukungan yang diberikan. 16. Kepada rekan-rekan PARYASOP (Punguan Alumni Asrama Yayasan Soposurung) pada umumnya dan PARYASOP Medan pada khususnya, terima kasih atas bantuan doa, semangat, dan dukungannya.

5 Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, Mei 2013 Frengky Alexander Silaban

6 DAFTAR ISI Abstark... i Kata Pengantar...ii Daftar Isi... v Daftar Gambar... x Daftar Tabel... xii BAB I PENDAHULUAN Umum Latar Belakang Tujuan Perumusan dan Batasan Masalah... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Tanah Sifat-sifat Fisik Tanah Kadar air Porositas Angka Pori Berat Volume Basah Berat Volume Kering Berat Volume Butiran Padat... 10

7 Berat Jenis Derajat Kejenuhan Atterberg Limit Batas Cair Batas Plastis Batas Susut Indeks Plastisitas Klasifikasi Tanah Klasifikasi Unified Klasifikasi AASHTO Sifat-sifat Mekanis Tanah Pemadatan Tanah Pengujian Triaxial Bahan-bahan Penelitian Tanah Lempung Semen Bahan-bahan Pembuatan Semen Jenis-jenis Semen Fly Ash Analisa Unsur Kimia Fly Ash Sifat Fisik dan Karakteristik Kimia Fly Ash Klasifikasi Fly Ash... 34

8 Pengaruh Fly Ash terhadap Tanah Lempung Stabilisasi Tanah Stabilisasi Lereng Teori Stabilitas Lereng Upaya Stabilisasi Lereng Klasifikasi Tanah Longsor Perhitungan Faktor Keamanan Lereng BAB III METODOLOGI PENELITIAN Program Penelitian Pekerjaan Persiapan Proses Sampling Pekerjaan Laboratorium Uji Sifat Fisik Tanah Uji Sifat Mekanis Tanah Uji Proctor Standar Uji Triaxial CU Analisis Data Laboratorium BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Pengujian Sifat Fisik Tanah Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli... 53

9 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator Pengujian Sifat Mekanis Tanah Pengujian Pemadatan Tanah Pengujian Triaxial CU Perhitungan Faktor Keamanan pada Stabilisasi Lereng Bab V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Berat Isi Tanah Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit Lampiran-6, Data Uji Laboratorium, Triaxial CU (Consolidated Undrained) Lampiran-7, Foto-foto Dokumentasi

10 DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Diagram Fase Tanah Batas-batas Atterberg Klasifikasi Tanah Sistem Unified Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah Skema Pengujian Triaxial Test Struktur Atom Mineral Lempung Grafik Hubungan antara AngkaStabilitas dengan Sudut Kemiringan Lereng (Ø > 0) Garis-garis kontur dari angka keamanan yang sama (Singh,1970) Diagram Alir Penelitian Plot Grafik Klasifikasi USCS Grafik Analisa Saringan Grafik Batas Cair ( Liquid Limit), Atterberg Limit Grafik Hubungan Antara Nilai LL dengan Variasi Komposisi PC dan FA dengan Waktu Pemeraman yang Berbeda Grafik Hubungan Antara Nilai IP dengan Variasi Komposisi

11 PC dan FA dengan Waktu Pemeraman yang Berbeda Kurva Kepadatan Tanah Diagram Hubungan Variasi Campuran dengan Kohesi Tanah Diagram Hubungan Variasi Campuran dengan Sudut Geser Dalam Grafik Hubungan Tegangan Regangan Grafik Lingkaran Mohr Sketsa Lereng yang ditinjau Plot Tabulasi dan Resultan pada Perhitungan Faktor Keamanan Lereng (Metode Taylor) Plot Perhitungan Faktor Keamanan Lereng (Grafik Singh,1970) Diagram Hubungan Variasi Campuran dengan Faktor Keamanan Lereng 68

12 DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Berat Jenis Tanah Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah Indeks Plastisitas Tanah Nilai-nilai estimasi sudut geser dalam dari hasil uji Triaxial Nilai Faktor Keamanan Untuk Perancangan Lereng Data Uji Sifat Fisik Tanah Data Hasil Uji Atterberg Limit Data Uji Pemadatan Tanah Hasil Pengujian Triaxial CU ( CU Test ) Tabulasi Pemisalan Sudut Geser (Perhitungan Faktor Keamanan Metode Taylor) Tabulasi Perhitungan Faktor Keamanan Lereng Tabel konversi kekuatan campuran semen (PBI 1971) 69