TUGAS AKHIR STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN MENGGUNAKANABU GUNUNG VULKANIK DITINJAU DARI NILAI UNCONFINED COMPRESSION TEST. untuk menjadi Sarjana

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN MENGGUNAKANABU GUNUNG VULKANIK DITINJAU DARI NILAI UNCONFINED COMPRESSION TEST Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Disusun Oleh : RONNY IMMANUEL HUTAURUK BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ABSTRAK Tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai media timbunan jalan raya (sub grade). Kondisi tanah di setiap tempat sangatlah berbeda karena tanah secara ilmiah merupakan material yang rumit dan sangat bervariasi. Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat lunak sehingga tidak sesuai untuk pembangunan, maka tanah tersebut sebaiknya distabilisasi. Bahan tambah yang biasa digunakan untuk stabilisasi tanah antara lain, semen, kapur, abu terbang, abu sekam padi, dan lainnya. Dalam penelitian ini digunakan penambahan abu gunung vulkanik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai Index Propertis dan nilai Kuat Tekan maksimum dengan pengujian Unconfined Compression Test akibat penambahan abu gunung vulkanik sebagai bahan stabilisasi beserta kadar optimum penambahannya. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah asli memiliki Kadar Air 14,52%; Berat Spesifik 2,64%; Batas Cair 48,64% dan Indeks Plastisitas 29,82%. Kemudian nilai Kuat Tekan 1,40 kg/cm 2.Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel

3 tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6. Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai variasi abu gunung vulkanik diperoleh kesimpulan bahwa material abu gunung vulkanik paling maksimum terjadi pada variasi campuran 11% AGV yaitu dengan nilai Kuat Tekan Bebas sebesar 2.32 kg/cm². Kata Kunci : lempung, abu gunung vulkanik, stabilisasi tanah, kuat tekan bebas.

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Mahas Esa yang telah memberikan anugerah, berkat dan karunia-nya hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini dengan judul Stabilisasi Tanah Lempung denganmenggunakan Abu Gunung Vulkanikditinjau dari Nilai Unconfined Compression Test.Tugas Akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana Teknik Sipil,Bidang Studi Geoteknik pada Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing yang telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5 2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST., MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji yang telah memberikan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Ibu Ika Puji Hastuty, 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 memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi. 7. Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.

6 8. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USUyang telah membantu dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 9. Keluarga saya yang tercinta, ayah saya V. Hutauruk, BA,ibu saya Ir. R. U. K. Manurung, dan kakak saya Vicky Rebekka yang telah sabar dalam merawat, mendidik, menjaga, mendoakan saya hingga sampai saat ini. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi mereka. 10. Sahabat-sahabat saya Irene dan Jerikho yang telah membantu saya dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 11. Sahabat-sahabat Fantastic Engineer yang terdiri dari Enrich, Immaniar, Mien, dan Stephany, yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam keadaan apapun, yang menjadi tempat bercerita, tertawa bersama selama kuliah di Teknik Sipil USU. 12. Teman kelompok Tugas Akhir Stabilisasi Tanah Lempung denganmenggunakan Abu Gunung Vulkanik, Samuel Mario yang selalu bersemangat dalam bekerja sama menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7 13. Rekan-rekan seperjuangan Stambuk 2011yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat. Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca. Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati. Medan, November 2016 Ronny Immanuel Hutauruk

8 DAFTAR ISI Abstrak... i Kata Pengantar... ii Daftar Isi... v Daftar Gambar... x Daftar Tabel..... xiii Daftar Notasi..... xiv Daftar Lampiran... xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuandan Manfaat Penelitian Tujuan Manfaat PembatasanPenelitian SistematikaPenulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Tanah Sifat-sifat fisik tanah Angka pori (Void ratio) Porositas (Porosity) Derajat kejenuhan (S)... 9

9 Kadar air (Moisture Content) Berat volume(unit Weight) Berat volume kering (Dry Unit Weight) Berat volume butiranpadat (Soil Volume Weight) Berat jenis (Specific Gravity) Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit) Batas cair (Liquid Limit) Batas plastis (Plastic Limit) Batas susut (Shrinkage Limit) Indeksplastisitas(PlasticityIndex) Indeks kecairan (Liquidity Index) Klasifikasi tanah Klasifikasi Unified Klasifikasi AASHTO Sifat-sifat mekanis tanah Pemadatan tanah Pengujian Unconfined Compression Test Teori keruntuhan Mohr-Coulomb Sensitifitas tanah lempung Bahan-bahan Penelitian Tanah Lempung Lempung dan mineral penyusunnya Sifat umum tanah lempung... 43

10 2.2.2 Abu Gunung Vulkanik (AGV) Stabilisasi tanah Stabilisasi tanah dengan abu gunung vulkanik BAB III METODOLOGI PENELITIAN Program Penelitian Pekerjaan Persiapan Pembuatan Benda Uji Benda ujiuntukpengujianwater Content Benda ujiuntukpengujian Berat Spesifik dan analisa saringan Benda ujiuntukpengujian Batas-batas Atterberg Benda ujiuntukpengujiancompaction Benda ujiuntukpengujianunconfined Compression Test Pelaksanaan Pengujian Tanah Tanah asli Tanah yang distabilisasi Abu gunung vulkanik Analisis Data Laboratorium BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Pengujian Sifat Fisik Pengujian sifat fisik tanah asli... 59

11 4.2.2 Pengujian sifat fisik abu gunung vulkanik Pengujian sifat fisik tanah dengan bahan stablilisator Batas cair Batas plastis Indeks plastisitas Pengujian Sifat Mekanis Tanah Pengujian pemadatan tanah asli Pengujian pemadatan tanah (Compaction) dengan bahan stabilisator Berat isi kering maksimum (γd maks) Kadar air optimumcampuran Pengujian kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test) BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Daftar Pustaka... xvii Lampiran... xix

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram fase tanah 7 Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 13 Gambar 2.3 Cawan Cassagrande dan Grooving Tool 14 Gambar 2.4 Kurva pada penentuan batas cair tanah lempung 15 Gambar 2.5 Hubungan antara w p, w l dan w n dalam menghitung LI 18 Gambar 2.6 Klasifikasi tanah sistem USCS 21 Gambar 2.7 Klasifikasi tanah sistem AASHTO 23 Gambar 2.8 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah 26 Gambar 2.9 Skema pengujiantekan bebas 28 Gambar 2.10 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan q u di atas Sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap 29 Gambar 2.11 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser 30 Gambar 2.12 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah Remoulded 31 Gambar 2.13 Kuat tekan tanah asli dan tanah Remoulded 32 Gambar 2.14 Struktur atommineral lempung 38 Gambar 2.15 Struktur Kaolinite 40 Gambar 2.16 Struktur Illite 41 Gambar 2.17 Struktur Montmorillonite 43 Gambar 2.18 Sifatdipolarmolekulair 45 Gambar 2.19 Molekulairdipolardalamlapisanganda 46 Gambar 2.20 Kation dan Anion pada partikel 48 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian 58 Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS 60

13 Gambar 4.2 Grafik analisa saringan tanah asli 61 Gambar 4.3 Grafik batas cair (Liquid Limit), Atterberg Limit 61 Gambar 4.4 Grafik analisa saringan abu vulkanik 62 Gambar 4.5a Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 1 hari 64 Gambar 4.5b Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 14 hari 64 Gambar 4.6a Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 1 hari 65 Gambar 4.6b Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 14 hari 66 Gambar 4.7a Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 1 hari 67 Gambar 4.7b Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 1 hari 67 Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli 69 Gambar 4.9a Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γ d maks ) tanah dengan campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 1 hari 72 Gambar 4.9b Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γ d maks ) tanah dengan campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 14 hari 72 Gambar 4.10a Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (w opt ) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 1 hari 73 Gambar 4.10b Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (w opt ) dengan variasi campuran 2% - 20% AV dengan lama pemeraman 14 hari 74

14 Gambar 4.11a Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (q u ) dengan regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan Remouldedpada pemeraman 1 hari 77 Gambar 4.11a Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (q u ) dengan regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan Remouldedpada pemeraman 1 hari 78 Gambar 4.12a Grafik kuat tekan dengan berbagai kadar penambahan AV dengan masa pemeraman 14 hari 79 Gambar 4.12b Grafik kuat tekan dengan berbagai kadar penambahan AV dengan masa pemeraman 14 hari 79

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah 9 Tabel 2.2 Berat jenis tanah 12 Tabel 2.3 Nilai n, e, w,γ d dan γ b untuk tanah keadaan asli lapangan 13 Tabel 2.4 Indeks plastisitas tanah 17 Tabel 2.5 Simbol klasifikasi tanah sistem uscs 20 Tabel 2.6 Pengujian pemadatan Proctor 25 Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya 30 Tabel 2.8 Sensitifitas lempung 33 Tabel 2.9 Aktivitastanahlempung 44 Tabel 2.10 Komposisi kimia abu vulkanik 50 Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah 59 Tabel 4.2 Data uji sifat fisik abu vulkanik 62 Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg Limit 63 Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli 69 Tabel 4.5a Data hasil uji Compactiondengan variasi campuran 2% - 20% av dengan lama pemeraman 1 hari 70 Tabel 4.5a Data hasil uji Compactiondengan variasi campuran 2% - 20% av dengan lama pemeraman 14 hari 71 Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan dengan berbagai variasi penambahan av dengan masa pemeraman 1 hari 75 Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan dengan berbagai variasi penambahan av dengan masa pemeraman 14 hari 76 Tabel 4.7 Perbandingan kuat tekan tanah asli dan tanah Remoulded pada masa pemeraman 1 hari 77 Tabel 4.7 Perbandingan kuat tekan tanah asli dan tanah Remoulded pada masa pemeraman 14 hari 78

16 DAFTAR NOTASI V Volume tanah(cm 3 ) V s Volume butiran padat(cm 3 ) V v Volume pori(cm 3 ) V w Volume air di dalam pori(cm 3 ) V a Volume udara di dalam pori (cm 3 ) W WW ss WW ww ω nn ee Berat tanah(gr) Berat butiran padat(gr) Berat air(gr) Kadar air(%) Porositas Angka pori γb Berat volume basah(gr/cm 3 ) γγ dd Berat volume kering(gr/cm 3 ) γγ ss Berat volume butiran padat(gr/cm 3 ) GG ss S SL mm 1 mm 2 Berat jenis tanah Derajat kejenuhan(%) Batas susut(%) Berat tanah basah dalam cawan percobaan(gr) Berat tanah kering oven(gr) vv 1 Volume tanah basah dalam cawan (cm 3 ) vv 2 Volume tanah kering oven (cm 3 ) γγ ww Berat jenis air

17 IP LL PL Indeks plastisitas(%) Batas cair(%) Batas plastis(%) ττ ff Kuat geser(kg/cm 2 ) σσ 1 Tegangan utama(kg/cm 2 ) qq uu Kuat tekan bebas tanah(kg/cm 2 ) cc uu Kohesi(kg/cm 2 ) Ø Sudut geser tanah ( 0 ) ττ ff Tegangan runtuh(kg/cm 2 ) S t ε L L o Sensitivitas Regangan axial(%) Perubahan panjang(cm) Panjang mula-mula(cm) A Luas rata-rata pada setiap saat (cm 2 ) A o Luas mula-mula(cm 2 ) σ Tegangan(kg/cm 2 ) P k N Beban(kg) Faktor kalibrasi proving ring Pembacaan proving ring (div)

18 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran-1, Data UjiLaboratorium, Kadar Air danberatjenis Lampiran-2, Data UjiLaboratorium, AnalisaSaringan Lampiran-3, Data UjiLaboratorium, Atterberg Limit Lampiran-4, Data UjiLaboratorium, Compaction Test Lampiran-5, Data UjiLaboratorium, Unconfined Compression Test Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Abu Vulkanik Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan