KUAT GESER TANAH DARI TANAH YANG DICAMPUR DENGAN SERBUK KULIT KERANG DENGAN UJI TRIAXIAL CU DAN APLIKASINYA PADA PONDASI DANGKAL TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: MARHARA TUA MARPAUNG 050404019 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2011
ABSTRAK Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Berdasarkan ukuran butiran tanah diklasifikasikan atas empat kelas yaitu kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), dan lempung (clay). Sifat yang khas dari tanah lempung adalah dalam keadaan kering dia akan bersifat keras, dan jika basah akan bersifat lunak plastis dan kohesif, mengembang dan menyusut dengan cepat, sehingga mempunyai perubahan volume yang besar karena pengaruh air. Percobaan stabilisasi tanah lempung dengan serbuk kulit kerang tujuannya adalah Mengetahui sifat fisik jenis tanah dari daerah Jalan Medan Binjai Km. 10,5, Sumatera Utara dan mengetahui perbandingan kuat daya dukung tanah asli dan tanah campuran serbuk kulit kerang berdasarkan uji triaxial CU (Consolidated Undrained). Metodologi yang dipergunakan dalam tulisan ini adalah metode experimental, yaitu melakukan uji laboratorium dengan tanah asli serta tanah campuran kulit kerang yang jenuh air. Untuk mendapatkan hasil yang baik dari penelitian maka akan dilakukan beberapa uji fisik tanah untuk mengetahui jenis tanah dan juga akan dilakukan uji sifat mekanis. Berdasarkan sifat fisiknya, tanah lempung yang berasal dari daerah Jalan Medan-Binjai Km. 10,5, Sumatera Utara, berwarna abu-abu, lengket dan sedikit mengandung pasir. Berdasarkan sistem klasifikasi USCS, Tanah Jalan Medan- Binjai Km. 10,5, Sumatera Utara, termasuk tanah lempung dengan plastisitas rendah (CL). Berdasarkan sistem AASHTO, termasuk kedalam kelompok A 6 (10,69) dengan klasifikasi tanah berlempung dengan penilaian buruk sebagai bahan tanah dasar. Pada pengujian di Laboratorium, tanah Jalan Binjai Km. 10,5, Sumatera Utara memiliki kadar air 21,90%, Berat jenis (Gs) 2,65, berat volume 1,730 gr/cm 3, batas cair (LL) 25,18%, batas plastis (PL) 7,07, dan indeks plastis (IP) 18,11. Setelah dilakukan pencampuran kulit kerang sebesar 5% dan pemeraman selama 12 hari, maka diperoleh batas cair (LL) 22,10 %, indeks plastisitas (IP) 15,48 %, batas plastisitas (PL) 6,62 %. Setelah dilakukan pencampuran kulit kerang sebesar 10% dan pemeraman selama 12 hari, maka diperoleh batas cair (LL) 19,10 %, indeks plastisitas (IP) 13,84 %, batas plastisitas (PL) 5,26 %. Hasil dari pengujian Proctor standar tanah Jalan Binjai Km. 10,5, Sumatera Utara didapat berat volume kering (γ d ) sebesar 1,357 gr/cm 3 dengan kadar air optimum (w opt ) 23,03% Dari hasil uji kapasitas dukung tanah dengan metode Meyerhof cenderung semakin besar, setelah dicampur bahan aditif serbuk kulit kerang. Kapasitas dukung tanah izin bersih maksimum terjadi pada saat variasi serbuk kulit kerang 10% dengan pemeraman 12 hari yaitu sebesar 13,574 ton/cm 2 dari 3,737 ton/cm 2 kuat dukung tanah izin bersih dengan pencampuran 0% dan pemeraman 3 hari. Setelah dilakukan uji laboratorium maka dapat disimpulkan bahwa serbuk kulit kerang dapat digunakan sebagai bahan stabilisasi. Karena hasil uji laboratorium yang didapat tingkat plastisitas tanah menjadi lebih rendah setelah dicampur dengan serbuk kulit kerang dan hasil uji Triaxial CU mendapatkan nilai daya dukung tanah yang lebih baik setelah dianalisis dengan Metode Meyerhof.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir ini. Laporan ini merupakan salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Departemen Teknik Sipil, khususnya program studi Reguler Strata Satu, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Laporan ini berjudul Kuat Geser Tanah dari Tanah yang Dicampur dengan Serbuk Kulit Kerang dengan Uji Triaxial CU dan Aplikasinya pada Pondasi Dangkal. Pada kesempatan ini, Penulis menyampaikan ungkapan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah memberikan bantuan kepada Penulis, yaitu: 1. Bapak Prof.Dr. Ing. Johannes Tarigan dan Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Sipil,. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. selaku Pembimbing dan Koordinator Bidang Geoteknik Departemen Teknik Sipil,. 3. Para Pembanding dan Penguji, Bapak Dr.Ir. Sofian Asmirza S. M.Sc., Ir.Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST.,MT. yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Para asisten Laboratorium Mekanika Tanah pada umumnya dan Frengky Silaban pada khususnya yang telah membantu saya dalam menyelesaikan penulisan laporan ini. 5. Keluarga Penulis, P. Marpaung, Bsc. dan E. Sitompul selaku orang tua, kakak Vera, Lae Manik, Abang Dung-dung, Rolando, Remaya dan Aurelia, yang selalu mendoakan, memberi dukungan dan semangat luar biasa kepada Penulis.
6. Seluruh staf pengajar dan staf pegawai Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,. 7. Teman-teman penulis Berlin, Apara Ezar, Le John, Bokem, Juju, Ema, Geus, Le Jal, Fahmi, Christ, Alkes, Albert, Mado, Kobe, Bang Jhon, Keng, Lamhot, Rendra, Anes dan Alex yang telah memberikan bantuannya kepada Penulis. 8. Seluruh rekan-rekan stambuk 2005 dan adik-adik 2008 (khususnya Dani, Doni, Agi, Saur dan Aran) atas kepedulian dan dorongan yang telah diberikan kepada Penulis. 9. Lidya Imelda Siregar sebagai ade (ewe q) dan teman terdekat Penulis yang telah memberikan bantuan dan dorongan semangat kepada Penulis. 10. Kepada semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan masukan yang sifatnya membangun demi kesempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri, dan pembaca lainnya. Medan, Juli 2011 Penulis, (Marhara T.M.)
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR TABEL..vii DAFTAR GAMBAR..viii BAB I PENDAHULUAN.... 1 I.1. Umum.... 1 I.2. Latar Belakang.... 3 I.3. Tujuan.... 4 I.4. Perumusan Masalah 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6 II.1.Tinjauan Umum.6 II.2. Penelitian Sifat Fisik Tanah.6 II.2.1. Hubungan antara jumlah butir, air dan udara dalam tanah. 6 II.2.2. Batas-batas atterberg.9 II.2.2.1. Batas cair (liquid limit)....10 II.2.2.2. Batas plastis (plastic limit)...10 II.2.2.3. Indeks plastisitas (plasticity index)...10 II.2.3. Analisa saringan...11 II.2.3.1. Klasifikasi tanah berdasarkan tekstur (USCS)...11 II.2.3.2. Klasifikasi tanah sistem Unified....12 II.2.3.3. Sistem klasifikasi AASHTO...17 II.3. Penelitian Sifat Mekanis Tanah....19 II.3.1. Pengujian kepadatan tanah (Proctor Standar)....19 II.3.2. Pengujian triaxial CU (Consolidated Undrained)...20
II.4. Stabilitas Tanah 21 II.5. Hipotesis....... 22 II.6. Serbuk Kulit Kerang 23 II.7. Analisis Kapasitas Daya Dukung Tanah Metode Meyerhof...23 II.8. Penelitian Stabilisasi Tanah Lempung 26 II.8.1. Stabilisasi tanah lempung dengan kalsit (Muhammad Rully Andriady dan Yousef Hirapako,2002). 26 II.8.2. Peningkatan kuat geser tanah lempung dengan variasi campuran kapur karbit dengan cleanset cement (Nanang Haryo Edhy dan Yosika Alinsari, 2004) 28 II.8.3. Stabilisasi tanah lempung dengan kapur tumbuk dan kapur (Wahid Supriadi dan Sandra Ciptadi, 2005) 29 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 30 III.1. Bahan dan Materi Penelitian 30 III.1.1. Bahan 30 III.1.2. Peralatan III.2. Jalannya Penelitian...31....31 III.2.1. Tahap Persiapan....31 III.2.2. Tahap pekerjaan lapangan 32 III.2.3. Tahap pekerjaan laboratorium...32 III.3. Prosedur Sampling....34 III.4. Jumlah Sampel dalam Pengujian....34 BAB IV HASIL PENELITIAN IV.1. Sifat Fisik Tanah....36....36 IV.1.1. Pengujian kadar air tanah 36 IV.1.2. Pengujian berat volume tanah...37 IV.1.3. Pengujian berat jenis tanah (specific Gravity)...37 IV.1.4. Pengujian batas-batas konsistensi (atterberg limit)..38
IV.1.4.1. Batas cair (liquid limit)....38 IV.1.4.2. Batas plastis (plastic limit)... 38 IV.1.5. Pengujian analisis saringan...38 IV.2. Sifat Mekanik Tanah....39 IV.2.1. Uji kepadatan tanah (uji Proctor standar) 39 IV.2.2. Pengujian triaxial CU...43 BAB V PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN 47 V.1. Klasifikasi Tanah 47 V.1.1. Sistem klasifikasi Unified Soil Clasification (USCS)..47 V.1.2. Sistem klasifikasi AASHTO...48 V.2. Analisis Kuat Dukung Tanah Teori Meyerhof......51 V.3. Perbandingan Analisis Kapasitas Dukung Tanah Teori Meyerhof....54 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN.....56 VI.1. Kesimpulan....56 VI.2. Saran...58 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN.
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Batasan indeks plastisitas menurut Atterberg.11 Tabel 2.2. Klasifikasi tanah Sistem Unified Tabel 2.3. Klasifikasi tanah Sistem AASHTO. 15. 18 Tabel 2.4a. Faktor bentuk pondasi (Meyerhof,1963). 24 Tabel 2.4b. Faktor kedalaman pondasi (Meyerhof, 1963). 25 Tabel 2.4c. Faktor-faktor kemiringan beban (Meyerhof, 1963)...25 Tabel 3.1. Jumlah sample pengujian. 34 Tabel 4.1. Hasil Analisa Saringan Tanah Jalan Medan - Binjai Km. 10,5, Sumatera Utara...39 Tabel 4.2. Uji kepadatan tanah..40 Tabel 4.3. Perhitungan jari-jari dan diameter dari Lingkaran Mohr..43 Tabel 4.4. Hasil keseluruhan pengujian triaksial..45 Tabel 5.1. Perbandingan Sistem AASHTO dengan Sistem Unified Tabel 5.2. Perbandingan Sistem Unified dengan Sistem AASHTO.. 50..50 Tabel 5.3. Analisa kuat dukung tanah..53
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram fase tanah..7 Gambar 2.2. Batas konsistensi tanah... 9 Gambar 2.3. Grafik klasifikasi tekstural USCS...12 Gambar 2.4. Grafik hubungan antara kadar air dan berat volume kering...20 Gambar 4.1. Kurva kepadatan tanah 42 Gambar 4.2. Lingkaran Mohr...44 Gambar 4.3. Perbandingan nilai sudut geser dengan serbuk kulit kerang 45 Gambar 4.4. Perbandingan nilai kohesi dengan serbuk kulit kerang...46 Gambar 5.1. Grafik plastisitas....48 Gambar 5.2. Klasifikasi tanah Sistem AASHTO...49 Gambar 5.3. Diagram hubungan lama pemeraman dengan daya dukung...54 Gambar 5.4. Perbandingan batas Atterberg...55