BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengumpulan Data Penelitian dimulai dengan mempersiapkan alat dan bahan. Tanah merah diambil dari sebuah lokasi di bogor, sedangkan untuk material agregat kasar dan pasir sudah tersedia di laboratorium. Gambar 4.1 Tanah Merah Gambar 4.2 Pasir Agregat kasar yang digunakan pada percobaan ini yaitu agregat kasar yang lolos saringan nomor 3/4 dan nomor 3/8 dan tertahan di saringan nomor 4. 48
49 Gambar 4.3 Agregat Kasar Pengujian dilakukan dengan memberikan gaya geser pada benda uji sampai benda uji tersebut mencapai kekuatan geser maksimum. Seluruh sampel benda uji di perlakukan sama yaitu di padatkan sebelum benda uji tersebut diberikan gaya geser. Gambar 4.4 Benda uji dipadatkan Pemberian gaya geser dilakukan pada sampel hingga sampel tersebut mencapai kekuatan geser maksimum. Pembacaan dial dilakukan setiap 15 detik dan kemudian data dicatat pada tabel pembacaan dial.
5 Gambar 4.5 Uji kuat geser langsung Gambar 4.6 Sampel yang sudah di tes Hal yang sama juga dilakukan untuk sampel percobaan kuat geser langsung antara material timbunan dengan geotekstil. Pada percobaan ini geotekstil woven, nonwoven, dan komposit diletakan di tempat terjadinya gesekan antara geotekstil dengan material timbunan yaitu diantara rangka shear box atas dan bawah. Setelah percobaan selesai dilakukan, kemudian benda uji di timbang dan dipanaskan di dalam oven selama 24 jam pada suhu 15 o Celcius, setelah itu sampel di timbang kembali untuk mendapatkan besar persentase kadar air sampel tersebut.
51 Gambar 4.7 Sampel dikeringkan selama 24 jam pada suhu 15 o C Gambar 4.8 Sampel ditimbang Setelah sampel ditimbang beratnya kemudian dicatat pada tabel perhitungan kadar air, berat volume basah dan berat volume kering tanah tersebut. Setiap percobaan terdiri dari 5 sampel, pada penelitian ini percobaan yang dilakukan sebanyak 12 percobaan sehingga total sampel pada percobaan ini yaitu 6 sampel. Berikut ini adalah salah satu hasil dari uji kuat geser yang telah dilakukan di laboratorium.
52 Sebelum pengujian kuat geser langsung dilakukan, jenis dan karakteristik dari material yang digunakan pada penelitian ini dicari terlebih dahulu. Adapun jenis uji yang dilakukan untuk tanah merah yaitu uji atteberg limit dan grain size analysis. Untuk material pasir dilakukan uji gradasi agregat halus, sedangkan untuk material agegat kasar dilakukan uji untuk mencara gradasi agregat kasar. Hasil dari tes gradasi untuk agregat halus adalah sebagai berikut: Tabel 4.1 Hasil Tes Gradasi Untuk Agregat Halus Kumulatif Saringan no Ukuran (mm) Berat tertahan (gr) Berat tertahan (gr) Presentase tertahan (%) Presentase lolos (%) 4 4,8 1 8 2,4 3,4 3,4 3,4 96,96 16 1,2 73,4 13,8 1,38 89,62 3,6 142,6 246,4 24,64 75,36 5,3 351,8 598,2 59,82 4,18 1,15 375,4 973,6 97,36 2,64 2,75 26 999,6 99,96,4 pan,4 1 1 1 Hasil tes sieve analysis untuk tanah merah adalah sebagai berikut: Saringan no Ukuran (mm) Berat tertahan (gr) Berat tertahan (gr) Kumulatif Presentase tertahan (%) Presentase lolos (%) 4 4,75 1 1 2 47 47 4.7 95.3 16 1,1 19 156 15.6 84.4 4,42 17 263 26.3 73.7 1,149 116.3 379.3 37.93 62.7 2,74 1.6 479.9 47.99 52.1 pan 52.1 1
53 Hasil tes gradasi untuk agregat kasar adalah sebagai berikut : Tabel 4.2 Hasil Tes Gradasi untuk Agregat Kasar Kumulatif Saringan no Ukuran (mm) Berat tertahan (gr) Berat tertahan (gr) Presentase tertahan (%) Presentase lolos (%) 3/4 19,1 142.4 142.4 14.24 85.76 3/8 9,52 66.4 82.8 8.28 19.72 4 4,76 147.8 95.6 95.6 4.94 8 2,4 38.8 989.4 98.94 1.6 16 1,1 2.8 992.2 99.22.78 3,6.4 992.6 99.26.74 5,3 1 993.6 99.36.64 1,15 2.6 996.2 99.62.38 pan 3.8 1 1 Hasil dari tes Liquid Limit adalah sebagai berikut : Tabel 4.4 Hasil tes Liquid Limit Tanah Merah Can no. 1 2 3 4 5 Jumlah ketukan 28 31 32 33 34 Berat tanah basah + can 6.8 54.3 58.2 57.5 58.5 Berat tanah kering + can 39.8 38.4 41.5 41.8 43.1 Berat can 9 9 9 9 9 Berat tanah kering 3.8 29.4 32.5 32.8 34.1 Berat air 21 15.9 16.7 15.7 15.4 Kadar air 68.18182 54.8163 51.38462 47.86585 45.16129
54 8 7 6 5 4 3 2 1 y = -3.865x + 175.4 2 25 3 35 4 Jumlah Ketukan Gambar 4.9 Grafik Liquid Limit Berdasarkan persamaan didapat LL pada ketukan ke 25 y = 3,865x + 175,4 (4.1) x = 25 maka y = (-3,865 25 + 175,4) = 78,78 % (4.2) Adapun hasil dari percobaan PL (Plastic Limit) adalah sebagai berikut : Tabel 4.5 Hasil Percobaan PL (Plastic Limit) Can no 1 Berat tanah basah + can (gr) 2.6 Berat tanah kering + can (gr) 17.8 Berat can (gr) 9 Berat tanah kering (gr) 8.8 Berat air (gr) 2.8 Kadar air (%) 31.81818 LL = 78,78% dan PL= 31,82% maka PI = LL-PL = 46,96%
55 Berikut ini adalah hasil dari plot grafik untuk gradasi agregat kasar, agregat halus dan tanah merah. Gambar 4.1 Grafik gradasi untuk Agregat Kasar, Agregat Halus dan Tanah Merah Untuk agegat kasar nilai D 6 = 17mm,D 1 = 7mm, D 3 2 = 15mm Maka C u = D 6 = 17 = 2,43 dan C D c = 2 3 = 225 = 1,89 (4.3) D 1 7 D 6 D 1 119 Untuk agregat halus nilai D 6 =,45mm,D 1 =,18mm, D 3 2 =,25mm Maka C u = D 6 =,45 = 2,5 dan C D c = 2 3 =,625 =,77 (4.4) D 1,18 D 6 D 1,45,18
56 Berdasarkan tes PL dan LL didapat nilai sebagai berikut : LL = 78,78%, PL= 31,82%, dan PI = LL-PL = 46,96% Berdasarkan data tersebut dapat dicari klasifikasi tanah yang digunakan pada tes dilaboratorium dengan membuat plot grafik hubungan antara Plasticity Index (PI) dan Liquid Limit (LL). Gambar 4.11 Grafik Hubungan antara PI dan LL Berdasarkan hasil dari plot garafik diatas dapat disimpulkan bahwa jenis tanah yang digunakan pada laboratorium adalah jenis tanah lempung yang memiliki plastisitas yang tinggi.
57 Contoh Hasil Uji Kuat Geser Langsung dari Pembacaan Data adalah sebagai berikut : Jenis tanah Kecepatan pembebanan LRC Contoh tanah Jenis tes : Tanah merah :,3 mm/menit :,464 kg/div : Tanah alami : Tes kuat geser langsung tanah merah tanpa geotekstil Tabel 4.6 Hasil direct shear test untuk tanah tanpa geotekstil sampel 1 Berat beban (kg) 3 6 9 12 Berat penutup (kg),478,478,478,478 Total beban (kg) 3,478 6,478 9,478 12,478 Penampang contoh (cm 2 ) 32,17 32,17 32,17 32,17 Max.horizontal dial reading 22 2 33 21 Max. Gaya geser (kg) 1,28 9,28 15,312 9,744 Max. Tegangan geser (kg/cm 2 ),317314268,288468,475971,32891 Tegangan normal (kg/cm 2 ),18113149,21368,294622,387877 Kadar air setelah percobaan : Can no 1 2 3 4 Berat tanah basah + can (kg),2936,3188,352,326 Berat tanah kering + can (kg),2764,2866,2752,271 Berat air (kg),172,322,3,316 Berat can (kg),22,22,22,22 Berat tanah kering (kg),744,846,732,69 Kadar air (%) 23,11 38,6 4,98 45,79 Kadar air rata-rata (%) 36,99
58 Setelah data hasil pengujian didapat, kemudian mencari nilai c dan φ dari persamaan garis linier dari grafik hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser. Selain itu sampel tanah yang telah dilakukan uji kadar air kemudian dicari nilai berat volumnya (γ wet dan γ dry ). Contoh perhitungan data untuk mencari berat volume basah dan berat volume kering untuk sampel tanah tanpa geotekstil adalah sebagai berikut : Volume tanah = 1 4 π D2 h = ( 1 4 π 6,352 ) 2 = 63,34cm 3 (4.5) Untuk can nomor 1 γ wet = W V = 91,6 63,34 = 1,45 gr/cm3 (4.6) γ dry = γ wet (1+ω) = 1,45 (1+,2312) = 1,18 gr/cm3 (4.7) Untuk can nomor 2 γ wet = W V = 116,8 = 1,84 gr/cm3 63,34 γ dry = γ wet (1 + ω) = 1,84 = 1,33 gr/cm3 (1 +,386) Untuk can nomor 3 γ wet = W V = 13,2 = 1,63 gr/cm3 63,34 γ dry = γ wet (1 + ω) = 1,63 = 1,16 gr/cm3 (1 +,498) Untuk can nomor 4 γ wet = W V = 1,6 = 1,59 gr/cm3 63,34 γ dry = γ wet (1 + ω) = 1,59 = 1,25 gr/cm3 (1 +,2734)
59 Rata-rata nilai γ wet yaitu = ¼ x (1,45 + 1,84 + 1,63 + 1,59) = 1,63 gr/cm 3 (4.8) Rata-rata nilai γ dry yaitu = ¼ x (1,18 + 1,33 + 1,16 + 1,25) = 1,23 gr/cm 3 4.2 Hasil Pengolahan Data Setelah pembacaan dial dilakukan dan grafik hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser telah dibuat, kemudian berdasarkan persamaan yang terdapat pada grafik maka didapat nilai kohesi (c) dan sudut geser (φ) untuk setiap sampel. 4.2.1 Perhitungan Berdasarkan persamaan pada grafik untuk mendapat nilai (c) dan (φ) sebagai berikut: Untuk sampel tanah tanpa geotekstil didapat persamaan regresi linier y =,411x + 24,48 y =,411x + 24,48 (4.9) c x = y = 24,48 kpa x 1 = y 1 = 24,48 x 2 = 1 y 2 = 24,89 y = 24,89 24,48 =,411 tan =,411 1 =,411 = arc tan,411 = 22,3 o (4.1) Sehingga didapat c = 24,48 kpa dan φ = 22,3 o Untuk perhitungan kadar air sampel sebagai berikut : w = Berat air Berat tana h kering (,172) 1% = 1% = 23,11% (4.11) (,744)
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 6 6 5 y =.411x + 24.48 4 3 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.11 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Tanah Tanpa Geotekstil Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = 24,48 kpa dan φ = 22,3 o 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 Gambar 4.12 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan Tegangan Geser untuk 5 Percobaan Tanah Merah Tanpa Geotekstil
σ/τ τ/σ 61 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1.5 1 2 3 4 5 Gambar 4.13 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah Tanpa Geotekstil 1.4 1.2 1.8.6.4.2 1 2 3 4 5 Gambar 4.14 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/τ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah Tanpa Geotekstil
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 62 3 y =.266x + 5.662 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.15 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Tanah Merah dengan Geotekstil Woven Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = 5,662 kpa dan φ = 14,8 o 25 2 15 1 5 1 2 3 4 5 Gambar 4.16 Grafik Hubungan antara Tegangan Geser dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Woven
σ/τ τ/σ 63 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 1 2 3 4 5 Gambar 4.17 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Woven 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1.5 1 2 3 4 5 Gambar 4.18 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/τ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Woven
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 64 3 y =.317x + 7.29 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.19 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Tanah Merah dengan Geotekstil Nonwoven Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = 7,3 kpa dan φ = 17,6 o 25 2 15 1 5 1 2 3 4 5 Gambar 4.2 Grafik Hubungan antara Tegangan Geser dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Nonwoven
σ/τ τ/σ 65 1.2 1.8.6.4.2 1 2 3 4 5 Gambar 4.21 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Nonwoven 3 2.5 2 1.5 1.5 1 2 3 4 5 Gambar 4.22 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/τ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Nonwoven
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 66 3 y =.43x + 5.89 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.23 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Tanah Merah dengan Geotekstil Komposit Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = 5,89 kpa dan φ = 21,9 o 25 2 15 1 5 1 2 3 4 Grafik 4.24 Hubungan antara Tegangan Geser dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Komposit
σ/τ τ/σ 67 1.2 1.8.6.4.2 1 2 3 4 Gambar 4.25 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Komposit 2.5 2 1.5 1.5 1 2 3 4 Gambar 4.26 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/τ) untuk 5 Percobaan Tanah Merah dengan Geotekstil Komposit
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 68 4 y =.882x +.879 3 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.27 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Pasir Tanpa Geotekstil Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 41,4 o 4 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 Gambar 4.28 Grafik Hubungan antara Tegangan Geser dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Pasir Tanpa Geotekstil
σ/τ τ/σ 69 1.4 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 Gambar 4.29 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Pasir Tanpa Geotekstil 1.8 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 Gambar 4.3 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/τ) untuk 5 Percobaan Pasir Tanpa Geotekstil
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 7 4 y =.732x +.378 3 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Percobaan2 Gambar 4.31 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Pasir dengan Geotekstil Woven Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 36,2 o 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 Gambar 4.32 Grafik Hubungan antara Tegangan Geser dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Woven
σ/τ τ/σ 71 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 2 Gambar 4.33 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Woven 3 2.5 2 1.5 1.5 5 1 15 2 Pecobaan 5 Gambar 4.34 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/τ) untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Woven
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 72 4 y =.765x +.944 3 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.35 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Pasir dengan Geotekstil Nonwoven Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 37,4 o 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 Gambar 4.36 Grafik Hubungan antara Tegangan Geser dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Nonwoven
σ/τ τ/σ 73 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 2 Gambar 4.37 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Nonwoven 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 2 Gambar 4.38 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/ τ) untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Nonwoven
Tegangan Geser (kpa) Tegangan Geser (kpa) 74 4 3 y =.814x +.55 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.39 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Pasir dengan Geotekstil Komposit Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 39,1 o 4 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25 Gambar 4.4 Grafik Hubungan antara Tegangan Geser dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Komposit
σ/τ τ/σ 75 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 2 25 Gambar 4.41 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (τ/σ) untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Komposit 1.8 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 2 25 Gambar 4.42 Grafik Hubungan antara Kadar Air dan (σ/τ) untuk 5 Percobaan Pasir dengan Geotekstil Komposit
Tegangan Geser (kpa) 76 7 6 y = 1.546x +.233 5 4 3 2 1 Agregat 1 Agregat 2 Agregat 3 Agregat 4 Agregat 5 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.27 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Agregat Tanpa Geotekstil Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 57,1 o
Tegangan Geser (kpa) 77 5 4 y =.818x +.743 3 2 1 Agregat+woven 1 Agregat+woven 2 Agregat+woven 3 Agregat+woven 4 Agregat+woven 5 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.28 Grafik Hubungan antara Tegangan Normal dan Kadar Air untuk 5 Percobaan Agregat dengan Geotekstil Woven Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 39,3 o
Tegangan Geser (kpa) 78 5 4 y = 1.24x +.87 3 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.29 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Agregat dengan Geotekstil Nonwoven Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 45,7 o
Tegangan Geser (kpa) 79 5 4 y = 1.17x +.769 3 2 1 1 2 3 4 5 Tegangan Normal (kpa) Gambar 4.3 Grafik Hasil Tes Kuat Geser untuk 5 Percobaan Tes Kuat Geser Agregat dengan Geotekstil Komposit Berdasarkan persamaan garis linier diatas didapat nilai c = kpa dan φ = 45,5 o
8 4.3 Pembahasan hasil Berdasarkan hasil nilai rata-rata dari setiap jenis percobaan hasil dari nilai c dan φ untuk seluruh percobaan dapat di rangkum pada tabel dibawah ini. Tabel 4.7 Nilai rata-rata kohesi (c) untuk seluruh percobaan Material Alami Woven Nonwoven Komposit Tanah 24,48 kpa 5,66 kpa 7,3 kpa 5,89 kpa Pasir Agregat (kerikil) Tabel 4.8 Nilai rata-rata sudut geser (υ) untuk seluruh percobaan Material Alami Woven Nonwoven Komposit Tanah 22,3 o 14,8 o 17,6 o 21,9 o Pasir 41,4 o 36,2 o 37,4 o 39,1 o Agregat (kerikil) 57,1 o 39,3 o 45,7 o 45,5 o Berdasarkan hasil kohesi dan sudut geser dari masing-masing percobaan dapat dibuat perbandingan antara nilai kohesi dari percobaan kuat geser material timbunan tanpa geotekstil dengan percobaan kuat geser material timbunan dengan geotekstil.
81 Hasil dari perbandingan tersebut adalah sebagai berikut: Perbandingan kohesi dan sudut geser antara percobaan tanah merah dengan geotekstil terhadap percobaan tanah merah tanpa geotekstil. Tanah Terhadap R inter (c) R inter (υ) Geotekstil Woven,23,65 Geotekstil Nonwoven,29,77 Geotekstil Komposit,24,98 Perbandingan kohesi dan sudut geser antara percobaan pasir dengan geotekstil terhadap percobaan pasir tanpa geotekstil. Pasir terhadap R inter (υ) Geotekstil Woven,83 Geotekstil Nonwoven,87 Geotekstil Komposit,92 Perbandingan kohesi dan sudut geser antara percobaan agregat kasar dengan geotekstil terhadap percobaan agregat kasar tanpa geotekstil. Agregat Terhadap R inter (υ) Geotekstil Woven,53 Geotekstil Nonwoven,66 Geotekstil Komposit,67