POKOK BAHASAN II KLASIFIKASI TANAH DASAR (SUBGRADE) DENGAN CARA AASHTO

Transkripsi

1 15 POKOK BAHASAN II KLASIFIKASI TANAH DASAR (SUBGRADE) DENGAN CARA AASHTO 2.1 Pendahuluan Tanah merupakan material yang sangat bervariasi sifat-sifat teknisnya. Mahasiswa harus mampu memilih material tanah untuk dibentuk sebagai lapisan tanah dasar (subgrade). Salah satu cara untuk menklasifikasikan tanah adalah dengan cara yang dibangun oleh AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). Klasifikasi tanah dasar dengan cara AASHTO adalah cara yang paling sederhana dan banyak digunakan Deskripsi Singkat Klasifikasi tanah dasar dengan cara AASHTO ini membahas: 1. Pengertian lapis tanah dasar dalam konstruksi perkerasan 2. Cara menklasifikasikan tanah dengan Tabel yang dibuat oleh AASHTO 3. Pengertian mengenai Group Index dari tanah 4. Contoh soal dan penyelesaiannya Relevansi Bab ini memberikan penjelasan pada para mahasiswa cara menklasifikasi material tanah yang digunakan untuk subgrade. Dalam konstruksi perkerasan jalan, subgrade merupakan lapisan yang paling penting. Kerusakan jalan yang paling besar adalah karena lemahnya subgrade. Apabila didapatkan material tanah yang sangat baik untuk bahan subgrade, maka bisa dipastikan material diatasnya menjadi lebih tipis ketebalannya, dengan demikian konstruksi jalan akan lebih murah biaya pembuatannya.

2 Standar Kompetensi Setelah selesai mempelajari Pokok Bahasan II, mahasiswa akan dapat memilih material tanah dengan metoda dari AASHTO sebagai bahan timbunan konstruksi jalan atau sebagai bahan subgrade jalan. Ketrampilan ini dikemudian hari akan memberikan sumbangan yang besar bagi keahliannya dilapangan baik sebagai tenaga pengawas maupun pelaksana pembuatan jalan raya Kompetensi Dasar Bila diberikan penjelasan cara menklasifikasi material tanah dengan cara AASHTO, maka mahasiswa Program Diploma III Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro dapat menerangkan kembali cara menklasifikasikan material tanah dasar dengan cara AASHTO dengan 90% benar. 2.2 PENYAJIAN Pengertian Subgrade Lapisan penyangga konstruksi perkerasan jalan yang terbawah dinamakan subgrade (artinya tanah dasar). Tebal lapisan ini umumnya 60 cm, kisarannya antara cm. Permukaan subgrade (dinamakan: the formation), bisa dalam galian, timbunan atau pada tanah aslinya. Hal ini ditunjukkan seperti pada Gambar 2.1.

3 17 (a) The Formation (b) (c) Gambar 2.1 Permukaan subgrade (a) dalam galian, (b) dalam timbunan dan (c) pada tanah asli Konstruksi subgrade ini dipersiapkan secara khusus agar didapatkan pondasi yang stabil bagi perkerasan dengan cara memadatkan tanah material subgrade menggunakan alat berat. Kekuatan utama sebuah konstruksi perkerasan jalan ada pada subgradenya, sehingga diperlukan membentuk subgrade yang kuat dan stabil. Karena material subgrade dari tanah, maka diperlukan perlindungan agar tahan terhadap perubahan cuaca dan air tanah. Perlindungan subgrade didapat dengan memadatkan tanah sehingga memperkecil rongga antar butiran (porosity) nya dan meningkatkan sifat tjdak mudah ditembus oleh air (impermeability) nya, juga adanya lapisan surface dari bahan campuran bitumen agregat yang kedap air dan konstruksi drainase yang baik di bahu jalan akan turut memperpanjang umur subgrade.

4 18 Sistim Klasifikasi Tanah AASHTO Tanah merupakan material yang sangat bervariasi sifat-sifat teknisnya, untuk satu lokasi saja maka sifat-sifat teknisnya bisa berubah. Tanah terdiri dari kumpulan butiran-butiran mineral yang mengalami pelapukan, terdiri dari berbagai macam ukuran dan bentuk, dimana diantara butiran terdapat rongga (void) yang terisi oleh air atau udara atau keduanya. Klasifikasi tanah dengan cara AASHTO ini mempunyai tujuan agar kita dapat dengan mudah memilih material tanah untuk konstruksi subgrade. Pemilihan tanah tersebut, tentunya didasarkan atas hasil uji tanah dan apabila kita telah mempunyai pengalaman lapangan dalam pembuatan konstruksi subgrade maka pemilihan tanah sangat mudah dilakukan. Cara AASHTO ini memerlukan uji tanah yang sangat sederhana dilaboratorium mekanika tanah. Menurut sistim ini tanah dibagi menjadi 7 kelompok, dan diberi nama dari A-1 sampai A-7. Semakin kecil angkanya, semakin baik untuk subgrade sebaliknya semakin besar angkanya semakin jelek untuk subgrade. Kecuali pada tanah dalam group A-3, lebih baik dari pada tanah dalam group A-2 sebagai subgrade. Sistim ini sekarang telah mengalami revisi dengan beberapa group yang mempunyai subgroup, sehingga menjadi 12 group dan subgroup seperti pada Tabel 2.1 dibawah. Tabel 2.1 tersebut secara garis besar menkelompokkan tanah menjadi 2 kelompok yaitu: 1. Tanah berbutir kasar (< 35% lolos saringan No. 200) 2. Tanah berbutir halus (> 35% lolos saringan No. 200) Kelompok tanah berbutir kasar terdiri dari: A-1, merupakan kelompok tanah yang terdiri dari kerikil dan pasir kasar dengan sedikit atau tanpa butir halus, dengan sifat plastis yang kecil atau tanpa sifat plastis. A-3, merupakan kelompok tanah yang terdiri dari pasir halus dengan sedikit butiran yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm) dan tidak plastis.

5 19 Klassifikasi Umum Tabel 2.1 Sistim Klasifikasi Tanah dari AASHTO TANAH BERBUTIR KASAR < 35% LOLOS TANAH BERBUTIR SARINGAN NO. 200 HALUS > 35% LOLOS SARINGAN NO. 200 Klasifikasi Kelompok % Lolos Saringan A-1-a No No No Sifat Fraksi yang lolos Saringan No.40 A-1 A-3 A-2 A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-4 A-5 A-6 A-7 A-7-5 A min. 10 maks min 36 min 36 min 36 min Batas Cair min min. 40 maks 40 min. 40 maks 41 min. Indeks Plastisitas 6 N. P. 10 Jenis Umum Tingkat Penggunaan Sebagai Subgrade Fragmen Batuan Kerikil dan Pasir Pasir Halus Sangat baik sampai baik min. 11 min. Kerikil atau Pasir Kelanauan atau Kelempungan Catatan: Indeks Plastisitas untuk Sub Kelompok A-7-5 < LL 30 Indeks Plastisitas untuk Sub Kelompok A-7-6 > LL maks 10 maks Tanah Kelanauan Cukup sampai buruk min. min Tanah kelempungan

6 20 A-2, merupakan kelompok batas antara kelompok tanah berbutir kasar dan berbutir halus. Kelompok A-2 terdiri dari campuran kerikil/pasir dengan tanah berbutir halus yang cukup banyak (< 35%). Kelompok tanah berbutir halus terdiri dari: A-4, merupakan kelompok tanah lanau dengan plastisitas rendah. A-5, merupakan kelompok tanah lanau dengan butir-butir plastis yang lebih banyak, sehingga lebih plastis dari kelompok A-4. A-6, merupakan kelompok tanah lempung yang masih mengandung butir-butir pasir dan kerikil tetapi mempunyai sifat perubahan volume yang besar. A-7, merupakan kelompok tanah lempung yang plastis dan mempunyai sifat perubahan volume yang besar. Untuk penentuan kelompok tanah berbutir halus (silt dan clay), maka dapat digunakan pertolongan Gambar 2.2. Group Index Group Index dari tanah digunakan dalam klasifikasi ini bukan untuk menempatkan tanah dalam suatu group yang spesifik tetapi sebagai alat untuk mengevaluasi tanah sebagai material subgrade tanpa melihat groupnya. Group Index merupakan fungsi dari liquid limit (batas cair), index plastisitas (PI) dan banyaknya material yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm). Group Index (GI) = (F - 35){ (LL 40)} (F 15)(PI 10) Dimana: F = persentase lolos saringan No. 200, dinyatakan dengan angka bulat (persentase ini didasarkan pada material yang lolos saringan 3 in atau 75 mm). LL = liquid limit (batas cair). PI = Plasticity Index.

7 21 Bila Group Index (GI) yang didapat negatif, maka GI ditulis dengan angka nol. GI dicatat dengan dengan pembulatan ke angka yang terdekat. GI dapat juga ditentukan secara grafis, yaitu dengan nomogram seperti pada Gambar 2.3 dimana nantinya PGI (partial group index) yang didapat dari LL dan PI dijumlah sehingga hasil jumlahan tersebut adah GI. GI yang didapat ditulis dalam tanda kurung, contoh: A-2-6(3) dan A-7-5(15). Tanah dalam kelompok sama tetapi mempunyai angka GI yang lebih kecil menyatakan bahwa tanah itu menjadi bahan subgrade yang lebih baik dari pada yang angka GI nya lebih tinggi, contoh: A-2-5(3) lebih baik dari A-2-5(9) untuk bahan subgrade. Prosedur Klasifikasi Sebelum melakukan klasifikasi tanah dengan menggunakan Tabel 2.1, maka harus dilakukan dulu pengujian laboratoris untuk tanah tersebut dengan metoda pengujian yang telah distandarisir sebagai berikut: 1. Analisa saringan tanah berbutir halus dan kasar (metoda AASHTO T- 27 atau ASTM C-136). 2. Particle size analysis of soils (hydrometer) (metoda AASHTO T-88 atau ASTM D-422). 3. Liquid limit of soils (metoda AASHTO T-89 atau ASTM D-423). 4. Plastic limit dan plasticity index dari tanah (metoda AASHTO T-90 atau ASTM D-422). Setelah uji laboratoris diatas selesai dikerjakan maka digunakan Tabel 2.1 untuk menentukan groupnya. Dengan menggunakan data yang didapat dari uji laboratorium diatas dicocokkan dari kiri ke kanan Tabel 2.1 maka akan didapat hasil akhir klasifikasi tanah, group yang benar akan ditemukan dengan proses eliminasi. Untuk menklasifikasi tanah jenis silt-clay maka diperlukan pertolongan Gambar 2.3. Berikut adalah diskripsi kata dari 5 fraksi tanah yang sering digunakan dalam penggolongan tanah:

8 22 1. Boulders, material yang tertahan saringan 75 mm (3 in). Material ini harus dikeluarkan dari sampel saat dilakukan pengujian untuk klasifikasi, tetapi persentasenya harus dicatat. 2. Gravel, material lolos saringan 75 mm (3 in) tetapi tertahan saringan No. 10 (2mm). 3. Coarse sand (pasir kasar), merupakan material yang lolos No. 10 (2 mm) tetapi tertahan saringan No. 40 (0.425 mm). 4. Fine sand (pasir halus), merupakan material yang lolos saringan No. 40 (0.425 mm) tetapi tertahan pada saringan No. 200 (0.075 mm). 5. Silt-clay (campuran lempung dan lanau), merupakan material yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm). Kata silty ditambahkan bila PI 10 dan clayey ditambahkan bila PI > 10. Contoh: silty-clay atau clayey-silt. Gambar 2.2 Grafik jangkauan liquid limit dan plasticity index guna penentuan subgroup A-4, A-5, A-6 dan A-7.

9 23 Gambar 2.3 Nomogram untuk menentukan group index Contoh Soal Dan Penyelesaiannya 1. Tentukan klasifikai sejenis tanah, bila diketahui data hasil uji tanah tersebut sebagai berikut: Persentase lolos saringan: No. 10 (2 mm) = 75 No. 40 (0.425 mm) = 75 No. 200 (0.075 mm) = 41 Liquid Limit (LL) = 41 Plastic Limit (PL) = 34

10 24 Penyelesaian: Nilai GI tanah tersebut ditentukan dulu. PI = LL PL = = 7 GI = (F 35){ (LL 40)} (F 15)(PI 10) = (41 35){ (41 40)} (41 15)(7 10) = = 0.45 ditulis sebagai 0, atau GI = 0. Lihat Tabel 2.1, kolom A-1, A-3 dan A-2 secara cepat mengeliminir klasifikasinya hanya didasarkan atas hasil analisa saringan. Didasarkan atas karakteristik dari fraksi yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm) maka dimungkinkan tanah masuk dalam kolom A-4, namun LL (batas cair) melebihi yang disyaratkan. Dapat disimpulkan tanah berada pada kolom A-5. Karena klasifikasinya tidak mempunyai nilai GI, secara sederhana dapat disimpulkan klasifikasi tanah tersebut adalah A Tentukan klasifikasi tanah dimana tanah tersebut yang lolos saringan No. 200 = 55%, LL = 40 dan PI = 25. Penyelesaian: Dengan mencocokkan data diatas dengan Tabel 2.1 dari kiri ke kanan, maka tanah diklasifikasikan sebagai A-6. GI ditentukan dari Gambar 2.2, didapat: PGI (partial group index) dari LL = 4 PGI dari PI = 6 GI = PGI LL + PGI PI = = 10. Sehingga klasifikasi tanah tersebut adalah: A-6(10). 3. Tentukan klasifikasi tanah yang mana 80% lolos saringan No. 200, LL = 90 dan PI = 50. Penyelesaian: Didasarkan atas Tabel 2.1, maka tanah diklasifikasikan sebagai A-7. Untuk menentukan subgroupnya, maka: LL 30 = 60 (lihat catatan

11 25 dibawah Tabel 2.1). Karena PI < 60, maka klasifikasi tanah tersebut A-7-5. Harga GI nya ditentukan dengan Gambar 2.2: PGI LL = 20.3 dan PGI PI = 26 GI = = 46.3 ditulis 46. Klasifikasi tanah tersebut sebagai A-7-5(46) 4. Tentukan klasifikasi sejenis tanah, dimana tanah tersebut 60% lolos saringan No. 200, LL = 25 dan PI = 1. Penyelesaian: Tanah tersebut diklasifikasikan sebagai A-4. Untuk harga GI, dengan memakai Gambar 2.2 didapat: PGI LL = 3.1 PGI PI = GI = = - 1 (ditulis menjadi 0) Jadi klasifikasi tanah tersebut sebagai A Tentukan klasifikasi sejenis tanah, dimana hasil uji tanah tersebut: 70% lolos saringan No % lolos saringan No. 200 Liquid limit = 50 Plasticity index = 30 Penyelesaian: Tanah tersebut diklasifikasikan sebagai A-2-7, untuk mencari angka GI nya hanya nilai PI saja yang digunakan. Lihat Gambar 2.2, maka terdapat keterangan untuk tanah A-2-6 dan A-2-7 yaitu hanya nilai PI saja yang digunakan untuk menentukan GI. Didapat GI = 3. Sehingga tanah diklasifikasikan sebagai A-2-7(3) Latihan

12 26 1. Berapa tebal lapisan subgrade? 2. Gambarkan macam-macam kondisi permukaan subgrade? 3. Apakah tujuan klasifikasi tanah dasar dengan metoda AASHTO? 4. Secara garis besar pada sistim klasifikasi tanah metoda AASHTO, tanah dikelompokkan dalam berapa kelompok berikan juga apa batasan masing-masing kelompok? 5. Pada klasifikasi tanah dengan metoda AASHTO, tanah dibagi dalam berapa group dan subgroup? Sebutkan juga singkatan dari klasifikasinya? 6. Apa tujuan dari GI diadakan dalam klasifikasi ini? 7. Uji laboratorium apa saja yang harus dilakukan sebelum tanah dapat diklasifikasikan? 8. Sebutkan deskripsi kata-kata untuk ukuran butiran material yang sering dipakai untuk penggolongan tanah? 2.3 Penutup Tes Formatif Klasifikasikan tanah berikut menggunakan cara klasifikasi tanah AASHTO. Anggaplah tanah inorganik dan well-graded. Persentase lolos saringan Liquid Plastic No. 4 No. 10 No. 40 No. 200 Limit Index N.P. *) *) N.P = non plastis.

13 Umpan Balik Kerjakan tes formatif diatas dalam waktu 60 menit. Cocokkan jawaban yang anda peroleh dengan kunci jawaban tes formatif dibawah. Berikan skor 12.5 untuk setiap jawaban anda yang betul dan 0 untuk yang salah. Bila jawaban anda betul semua maka skor anda 100, nilainya A. Bila terdapat kesalahan 1 atau 2 jawaban maka nilai anda B. Bila terdapat 3 kesalahan dalam jawaban anda maka nilai yang anda peroleh C Tindak Lanjut Apabila hasil tes formatif yang anda kerjakan masih didapatkan 4 atau lebih, maka anda harus membaca sekali lagi Bab II dan mengerjakan ulang soal yang jawabannya salah Rangkuman Material subgrade adalah dari tanah, dan harus mempunyai sifat yang kuat terhadap gaya tekan dan mempunyai stabilitas untuk bahan timbunan. Untuk mendapatkan tanah yang memenuhi persyaratan tersebut, maka AASHTO membuat cara klasifikasi. Klasifikasi tanah cara AASHTO ini memerlukan hasil uji: analisa saringan, batas cair dan indeks plastisitas. Menurut AASHTO tanah berbutir kasar adalah tanah yang 35% lolos saringan No. 200 sedangkan tanah berbutir halus adalah tanah yang 35% lolos saringan No Kelompok tanah berbutir kasar diberi nama: A-1, A-3 dan A-2. Kelompok tanah berbutir halus diberi nama A-4, A-5, A-6 dan A-7. Disamping kelompok atau group maka ada subgroupnya. Cara menklasifikasi tanah adalah dengan mencocokan hasil pemeriksaan laboratorium dengan tabel klasifikasi AASHTO dari kiri ke kanan dengan mengeliminasi kolom demi kolom sampai didapatkan kolom yang tepat. Group Index (GI), digunakan untuk membedakan sifat tanah dalam satu klasifikasi. Tanah dalam satu group yang mempunyai angka GI yang kecil lebih baik dari pada tanah dengan GI besar.

14 Kunci Jawaban Tes Formatif Urutan jawaban tes formatif dari atas ke bawah sebagai berikut: A-1-a A-2-6(1) A-4(1) A-4(3) A-2-5 A-6(9) A-7-6(147) A-7-5(154) DAFTAR PUSTAKA AASHTO, (1990), Standard Specifications For Transportation Materials And Methods Of Sampling And Testing, Part II Tests, 15 th edition, AASHTO Publication, Washington. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, (1990), Manual Book Of ASTM Standards, Section 4 Road and Paving Materials, Pavement Management Technologies, Volume 04.03, ASTM Publication Philadelphia, USA. ASPHALT INSTITUTE, (1983), Asphalt Technology And Construction Practices (ES-1), 2 nd edition, Maryland, USA. CRONEY, D., AND CRONEY, P., (1992), The Design And Performance Of Road Pavements, 2 nd edition, McGraw-Hill Book Company, London, UK. DAS, BRAJA M., (1983), Advanced Soil Mechanics, Hemisphere Publishing Corporation, Washington, USA.

15 29 DIREKTORAT JENDERAL BINA MARGA, (1976), Manual Pemeriksaan Bahan Jalan, No. 01/MN/BM/1976, Jakarta. H0LTZ, R. D., AND KOVACS, W.D., (1981), An Introduction To Geotechnical Engineering, 10 th edition, Prentice-Hall Inc., NJ, USA. KREBS, R.D., AND WALKER, R. D., (1971), Highway Materials, McGraw-Hill Book Company, New York, USA. YODER, E.J., AND WITCZAK, M.W., (1975), Priciples Of Pavement Design, 2 nd edition, John Wiley & Sons, New York, USA. SENARAI AASHTO ASTM Bitumen Boulders Clay Coarse sand Fine sand Gravel Group Group Index Hydrometer Impermeability Liquid Limit Partial Group Index Particle size analysis of soils Plastic limit Plasticity Index Porosity Silt Silt-clay Subgrade Subgroup The formation Void