BAB2 TINJAt:AN PUSTAKA 2.l Pendalmluam Perrnasalahan tanah

BAB2
TINJAt:AN PUSTAKA
2.l
Pendalmluam
Perrnasalahan tanah pads umumnya terletak pada kekuatan tanah terhadap beban
yang bekerja di atasnya. Kekuatan tanah itu adalah daya dukung tanah. Daya dukung
tanah yang relatif dibutuhkan suatu konstruksi, biasanya lebih besar dari daya dukung
pada kondisi tanah alarni. Hal tersebut dapat d;atasi dengan stahilisasi tanah.
2.2
Klasifilmsi Tanall
Tanah dapat diklasifikasika11 secara umum sebagai i<L'mh kohesif dan tanah tidak
kohesif, atau sebagai tanah berbutir-kasar atau tanah berbutir-halus. Istilah ini ter!alu
umum, sehingga memungkinkan terjadinya identifikasi yang sama untuk tanah-tanah
yang hampir sama sifatnya. Sejumlah sistem klasifikasi telah digunakan pada akhir-akhir
ini. Yang dipergunakan dalam menentukan jenis dan kelompok tanah dalam penelitian
ini, adalah sistem USCS, Unified Soil Classification System.
Tabe!2.1
Klasifikasi Jenis Tanah USCS1
' Sumber: Bowles, Joseph E. (199!). Sifat-s{fatl'isis dan G<atdmis Tanah. Erlangga, hal 125
6
7
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
<>!0
Arti Simbol
6:<11'
G
= Gravel (kerikil)
-&:<11'
M
=Inorganic Silt (lanau)
•••
c
= Inorganic Clay (lempung)
6!<11'
0
= Organic Silt or Clay
•••
w
= Well Graded
< >!• p
=Poorly Graded
"':*
L
=Low Plasticity
< >!<>
H
=High Plasticity
Untuk KLASFIKAS!TANAH BERBUTR HALUS dan
BAGIAN BUTIR HALUS DAR!TANAH BERBUTIR
KI'.SAR
70
"U
!E on of"'-Une
Horizo,rnt:Bi M Plom4 m
!- U.m25.S,
""
a: "" -.,
..,
F
...
tftlef'l =0.73(L.L-2CI)
A ""C!i L vp
Equflll'tionr o1.f "1..1"4lete
>f :
Veotiic t
:.E.,..
·o
'!i:
-c"..'
!-- ·p....,.
""
""
0
. '/I
·-
.• c
/
-""
./.
v
/
10
.
"'
I/
B)
-c.r.ll{UC
•.r '
m UJ•>t6 to
. ""-"
,.....,
_,.- )is. ILL
I
Ml- or( H
I
l
UqU:d Limit. LL (%}
Gambar 2.1
2
Diagram Plastisitas Tanah
Untuk Jebihjelasnya, akan diuraikan pada sub bab 2.3.2 dibawah ini.
2
Universitas Bina Nusantara, 2005, J:tektan 2, slide [6.
'
- :m}
BAB 2 TlNJAU "!!'USTAKA
8
Dasar dari analisa yang a_l<an dilakukan untuk mengetahui seberapa besar
kenaikan kuat geser tanah dan nilai CBR dalam skripsi ini adalah berdasarkan
percobaa11-percobaan di laboratorium dan di Japangan. Namun, karena keterbatasan
waktu dar, keadaan cuaca yang scring turun hujan, maim yang akan di jadikan acuan
adalah hasil dari rercobaan di laboratoria-n saja. Jenis percobaar1 di Jaboratorium yg
digunakan untuk menganalisa pengaruh zat kimia adaiah :
l. Unconfined Compression Test atau UCT
2. CalifomiaBearing Ratio atau CBR
Sebelmn melakukan percobaan di atas, dilakukan percobaan Specific Gravity dan
Allerberg Limit, yang terdiri dari Liquid Limit dan Plastic Limil serta Compaction Test.
:u:.1
Specifre Gravity
Percobaan Specific Gravity mendapatkan harga specific gravity atau berat jenis
dari butiran tanah, yaitu perbandingan berat volume tanah dengan berat volume satuan
air pada suhu 4•e,
Rlh'TlUS
yang digunakan :
Ws
Gs=axWw
(persamaan 2.1)
Dimana:
Gs
=specific gravity
a.
= faktor
w:
= berat
volume tanah kering
Ww
= berat
volume air
koreksi suhu yang berhubungan dengan T"C pada saat percobaan
9
BAB 2 TI!\JAUAN PUSTAKA
Specific Gravity merupakan harga rata-rata dari beberapa percobaan (dalam percobaan
ini, ada 2 percobaan).
2.3.2 Atterberg Limit
Percobaan Atterberg Limit terdiri dari Liquid Limit, dan Plastic Limit. Akan
didapat nilai Liquid Limit, Plastic Limit, dan Plasticity Index, juga Liquidity Index.
Sehingga sete!a.'J Atterberg Limit, sampel dapat diklasifikasikan menurut USCS (Unified
Soil Classification System).
2.3.2.1 Liquid LiwJt
Percobaan ini bertujuan a'ltuk mencari kadar air pada batas air dari contoh tanah.
vi dalam laboratoriu:m, Liquid Limit didefinisikan sebagai kadar air dimana:
Contoh ta11ah yang telah dimasukkan pada alat casagrande, dibuat celap
dengan standard grooving tool.
Alat casagrande diputar engkotnya dengan kecepatan 2 ketukan perdetik dan
tinggi jatuh 10 mm, pada ketukan ke 25 contoh tanah yang digores dengan
grooving tool akan merapat.
Rumus perhitungan yang digunakan padaLiquid Limit:
Jumlah ketukan: N ketukan
Weight of dr_y soil
= (Weight
Weight of water I moisture
=(Weight of wet soil+ can)-(Weight of dry soil+ can)
w
rtater content=
of dry soil"- can )-(Weight of can)
Weight of water
· I moisturex IOO"'?c
Weight of dry soil
BAB 2 TINJAUAN l'USTAKA
JO
Biasa.'lya dilakukan beberapa kali percobaan (makin banyak makin teliti hasilnya; dalam
penelitian skripsi ini, dilakukan sebanyak 4 ka!i percobaan) dengail jumtah ketukan yang
berbeda-beda, dimana setiap percobaan diambil sampel untuk dicari kadar aimya, saat
celap (groovej standar menutup. Dari data-data yang didapat, dapat dibuat grafik garis
lurus, kemudia.n yang menjadi nilai Liquid Limit adalah kadar air saat 25 ketukan. Lebih
jelasnya, seperti gambar berikw:t:
I
i
-5- I
l
!
I
§I
I
I
'
I: :
I
'l
I
I
I
I
I
1..)
I
I
t;
I
i
I
I
I
I
'I
I
!
I
I
i
10
'
I
I
l
'
I
15 20 25 30
.110 50 60
80 100
j No. of Blows, N j
Gambar 2.2
Harga Liquid Limit
2.::U.2 Plastic Limit
Percobaan ini bertujuan untu.lc mencari kadar air pada batas plastis (plastic limit)
dari contoh tanah. Di dalam laboratorimn, Plastic Limit didefinisikan sebagai kadar air
pada batas dimana contoh tanah digulung pada
pelat kaca hingga mencapai
diameter kurang lebih 1/8 inci (3,2 rnm) dan tanah tersebut tepat retak-retak hal us.
Dari percobaan
dapat ditentukan Plasticity Index (PI), dimana:
PI LL-PL
(persamaan 2.2)
ll
BAB 2 T!NJAUAN l'USTA.XA
Kadar air tanah dalam keadaan aslinya biasanya terletak antara batas plastis dan batas
Rumus perhitungan yang digunakan pada Piastic Limit:
Weight of dry soil
=(Weight of dry soii +can)- (Weight of can)
Weight of water I I'IWisture
=(Weight of wet soil+ can)- (Weight of dry soil+ can)
Water contertt (Wn)
=
_::ig of water I moisture x IOO%
Weight of dry soil
Plastic Limit merJp:akan harga rata-rata dari beberapa sampel (dalam percobaan ini, ada
2 sarnpel/ can).
Setdah itu, didlapatkan indeks kecairan I Liquidity Index (LI) atau keadaan konsisrensi
tanah alamiah, de:;;gan ru:nus:
LI
Wn-PL
PI
WnLL-PL
(persamaan 2.3)
Dim ana:
Wn
= kadar air alamiah
Setelah Atterberg Limit selesai, dapat clilairukan index Tesl, untuk mencari y,., , rdry, Sr,
e dan n. y"'" adlllah berat isi basah, rary adalah berat isi kering, Sr adalah derajat
kejenuhan, e adalah angka pori dan n adalah at'lgka porositas. Rumus-rumus yang
digunakan adalab:
(persamaan 2.4)
y,
' IJT;'
w
=-"j/.
-
(persamaan 2.5)
12
BAB 2 TINJAUANPVSTAKA
(persamaan 2.6)
Vnng -- (
e=Vv
v'
=
v -( w"
nng
G-·1)
sx
i
Gsxl)
-«w·--
(persamaan 2.7)
Gsxi
(persamaan 2.8)
Dimana:
Ww
= berat tanah basah
Wa
= benlt tanah kering
V,;11g
=A
Vv
=volume rongga
Vs
=volume tanah
Gs
= specific gravity
X
H = 0,25 X ltX D 2 X H (tinggi)
(persamaan 2.9)
2.3.3 Compaction Test
Compaction test atau tes kompaksi bertujuan untuk menda.patkan berat jenis
kering r.;aksimum, pada saat kadar air optimum d&i sampel tanah yang dipadatkan.
Rumus yang digunakan :
WeighJ of dry soil
=(Weight of dry soil+ can)- (Weight of can)
Weight of water
=(Weight of wet soil+ can)- (Weight of dry soil+ can)
Water coment (W)
=
Weight of water x lOO"/o
Weight of dry soil
13
BAB 2 TINJAUANPUSTA!<A
Kemudian, untuk mer.cari y "''' (kerapatan basah => gr/cm 3) dan y d, (kerapaum kering
=> gr/cm 3), digunakan rumus:
Weight of soil (Ws) =(Weight of soil+ mold)-(Weightofmold)
Yw<t
=vW,-
(persamaan 2.10)
mdd
Yo,=
1
(persamaan 2.11)
tw \
+
I
n
uoo)
Dima:na:
Ws
= berat tanah
Ymaic =Ax H= 0,25xnxD 2 xH(tinggi)
Wn
= kadar air rata-rata masing-masing
sampel
Zero Air Void Line (ZAV-Line) ada!ah garis yang menggambarkan hubungan antara
berat. isi kering dengan Kadar air dal&'TI kondisi derajat kejenuhan (Sr) 100 %.
Untuk menggamba.<bn Zero Air Void Line (ZAV-Line), d.engan menggunakan nunus:
Gsxr.,
ZAV= xGs)
1+·--·Sr
(persamaan 2.12)
Dimana:
Gs
= specific gravity
Sr
=100%=1
W
= kadar
r,
= beratjenistanah
air contoh tanah
(1 gr/crn 3 )
14
Bl\.B 2 T!NJAUAN PUSTAKA
2.3.4 Stabiiisasi dengan Zat Kimia
Stabilisasi dengan menggunakan bahan
untuk
menyebabkan perubahan-
pembahan kimiawi dan I atau fisis pada tanah, membutuhkan penyelidikan atas
alternatif-alternatif ekonomis seperti relokasi suatu konstruksi. Sekarang, sebagian besar
lokasi di daerah perkotaan telah digunakan dan tersisa sedikit lahan untuk konstruksi.
Pmpinsi Riau memiliki kekayaan alarn yang sangat besar volumenya. Kebutuhan
hangunan penunjang di propinsi Riau sangat tinggi. Terutama bangunan untuk
!Fd!lsportasi darat Kondisi tanah di Riau seringkali tidak mememLi persyaratan untuk
dijadikan material timbunan. Jenis tanahnya banyak memiliki partikel yang cenderung
hal :.'i, sehingga seringkali te!jadi debu-debu pada konstruksi jalan tanpa perkerasan.,
kl'1ususnya pada musim panas. Harus distabilisasikan agar sesuai untuk suatu konst.ruksi.
Penggunaan zat k.imia untuk stabilisasi tanah dipilih karena tanah pada lokasi terrn.asuk
dalrun golongan lempung atau lanau, yang sangat kering. Partikel tanah yang sangat
.a!us da.r1 kering, mengakibatkan debu menjadi berterbangan. Mineral !anau, beberapa di
antanmya mengandung alkaii, menurut Grimm (1968)' yang dapat mendukung
teljadi.nya reaksi kimia.
Zat k.imia yang diglll1llkan adalah Soiltac. Soiltac ad.alah sebuah polimer, berbasis
emu!si yang berftlllgsi menstabilisasi tanah yang banyak debu dan mengalami erosi4
Mengubah bentuk menjadi seperti kulit keras dengan memrunpatkan dan melekatkan
tanal1 serta agregat menjadi satu. Soiltac didesain untuk masuk kodalam tanah itu sendiri
guna mema.l<simalkan kedal.ama11 penetrasi. Soiltac bersifa.t water proofed (tahan air)
3
4
Sumber: Bowles. Joseph E (l991). S{(al-sijm F1sisdan Gemekms Tanah. Erlangga. hal 155
Lampi ran 1 0 hal l
"
!
BAB 2 TINJAUAl'\l PUSTAKA
15
serta ramah lingkungan. Soiltac mengandung 50% - 65% Vinyl Acetate Copolymer, 40%
- 50% air, dan < 0,5% Vinyl Acetate Monomer 5 Polymer merupakan unsur zat kimia
yang dapat mengikat unsur- unsur tanah sehingga daya dukung tanah meningkat.
Menurut artikel pada lampiran I 0 hal. 10, Vinyl Acetate Copolymer adalah zat
cair berwama putih (transparan, jika terapiikasi pada tanah), berfonnula campuran, yang
tidak mempunyai resiko kesehatan pada organ luar maupun organ dalam manusia.
Soiltac tidak mudah terbakar/menyala. Selama zat tersebut berbentuk cair, tidak
akan mudah terbakar.
Komposispenggunaan Soiliac pada percobaan ini di laboratorium, dapat dilihat pada
tabel 2.2 dibawah.
Adapun langkah-langkah pengaplikasian Soiltac pada tanah di laboratorium:
l. Metode 1 - Topical Methmf
a. Memadatkan contoh tanah hingga mencapai kepadatan 95 %Modified
Proctor.
b. Membasahi semua permukaan oontoh taru!h (Pre-Wetting).
c. Menyiapkan campuran Soiltac dengan air (dilusi).
d. Spray permukaan contoh tanah dengan dilusi (dilakukan berulang 4 kali
dengan jarak waktu sedemikian, jangan sampai pennukaan kering).
e. Membiarkan kering.
' Lampiran 10 hal lO
6
Lampiran 1 0 hal 4
16
BAB 2 TlXJAUAu'\f PUSTM<A
Gambar 2.3
Topical Method
2. Metodc2
a. Menyiapkan contoh
untuk kondisi
alamiah atau
arr
optimum.
b. Merryia;:Jkan campuran Soiltac dan
c. Mer,campur dilusi dengan contoh tanah dan diaduk sampai merata.
d. Memadatkan contoh tanah yang tclah dicar.1pur Soiltac hingga m!Oncapai
e. Membiarkan keri11g.
7
Lamyira -: 0 ha6
!7
Bi',B 2 TlNJAGk'< PUSTAKA
G•mbar2A
f
lvfixed-ln lvfethod
1v1ela1<:ukan pengujian CBR dan t;CT pada hari ke-3.
BAB 2 TINJAUAN PUSTP.KA
Tabel 2 2
10 hal3
18
Soiltac Standard Application Coverage Rates 8
!9
BAB 2 'f:NJAUAN PUSTAKA
2.3.5 C2lifomill Be:ning Ratio
Peroobaan California Bearing Ratio (CBR) bertajuan untuk mendapatkan nilai CBR
pada kepadatan da:kadar air tertentu. Percobaan ini sesuai deng;u1 ASTM D 1883-87
"Standard Test Method for California Bearing Ratio of Laboratory-Compacted Soils".
Harga CBR adalah perbandingan antara kekuatan eontoh tanah dengan kepadatan
tertenru dan kadar air tertentu terhadap kekuatan batu pecah bergradasi rapat sebagai
standar material dengan nilai CBR = 100, didapatkan pada Compaction Test.
Untuk mencari nilai CBR dipakai rumus:
CBR =Test Unit Load(psi) xlOO%
Standard UniiLoad
(persamaan 2.!3)
Dengan Standard Unit Load pada harga-harga penetrasi:
Tabe!2.3
Standard Unit Load
L
Penetrasi
I ·---·--":oc:,i;.=in"'c7i.__
r
I
o,z inci
0,3 inci
--.::.0'-',4 inci
_--.::co''=-5 inci
Beban (load) didapat dari hasil pembacaa.'l dial penetrasi yang kemudian diubah menjadi
teganga.,."l, dan di dapatkan nilai CBR
Mengkalibrasi pembacaan dial menjadi tegangan (psi):
P
MxLRC
A
A
Tegangan ( o-)=-=--A
= luas piston = 3 ind
P
=MxLRC
M
= ;x;mbacaan
dial
(persamaan 2.14)
20
BAB 2 TINJAUAJ" PUSTAKA
LRC = faktor kalibrasi alat
Karena dalam penentuan faktor ka!ibrasi alat (LRC), faktor luas piston sudah
dimasukkan (Lampi:ran 12 dan 13),jadi dalam mencari tegangan, rumus yang di ;rtmakan
adalah:
Tegangan (e)=P=MxLRC
Sedangkan
1mtuk mendapatkan
ni!ai CBR; jika
dalam
grafik
CBR-Test
(Lampiran 3, 4 dan 5) memiliki bentuk cek mg ke alliS, perlu dilakukan koreksi titik no!
penetrasi pada grafik tersebut Sehingga tidak lagi ada cekungan tersebut dan penetrasi
0,00 inci dimulai dari g"""ris koreksi tersebut Tegangan didapatkan setelah koreksi
diadakan. Dengan didapatkannya tegangan setelah koreksi, didapatkan pula hilai CBR
terkoreksi. Untuk lebih jeiasnya, dapat dilihat pada Lampiran 14 halaman 257. Dalam
mendapatkan nilai CBR, digunakan rumus sebagai berikut :
a
Nilai C3R penetmsi 5 0,1 inci
---x100%
lOOOpsi
Nilai CBR penetrasi 0, I"< Penetrasi :5 0,2 inci
--- lOO%
l500psi
Percobaan unconfined compression ini bertujuan
13
U11tuk
mencari nilai unconfined
compressive strength, yaitu !ruat mampat tana.'1 yang memiliki kohesi yang cukup.
Beban vertikal yangmenyebabkan tanah menjadi retak dibagi satuan luas yang dikoreksi
(A') disebut Ultimate Compression Strength (qu).
Pada percobaan unconfined compression ini kita mengadakan koreksi luas
contoh tanah. lni disebabk"""'1 karena pada wak-tu sampel tanah diberikan beban vertikal,
BAB 2 TINJAUAJ" PUSTAKA
20
21
BAB 2 T!NJAUN Fl'STAKA
maka !uas cor:toh tanah akan bembah yaitu menjadi lebih besar. Cara menghitung luas
contoh tana.'l dapat dijelaskan sebagai berikut:
Isi contoh semula:
(persamaan 2.15)
(Vo)=Lox
Di mana:
= pa!""gang contoh mula-mula
Lo
= luas penampang
contoh mula-mula
Sesudah beban vertikal diberikan: panjang menjadi L; isi menjadi V; luas menjadi A.
--------..,
.
111:
i
f\!
1
j
;
1
L
i
I
I
-----------+
\
Bentuk Contoh
se..<nula
Bentuk contoh
serelah pembebanan
I
(!
;
/
dipakai
' I ·'i----<"'BentJk
unl:uk. me.t'lghitung luas
i
._I
_,!-'----------''-'---'
----- B
ya."Jg
contoh
,,.
Ga_mbar2.5 Perubahan Bentuk Sampel Setelah Pembebanan
Dimana:
-LlLl
L =L0
V= VD -AV
J
dan V diuk'1ll' selarna percobaan dilakuk<u1)
BAB 2 T!NJAUN Fl'STAKA
21
22
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Dari persamaa.'l di atas didapat:
A= Ao.!.-c- t::S
(L0 -AL)
Apabila tidak teJjadi perubahan isi (t'lV 0) persamaan menjadi:
Ao
=-1-e
(persamaan 2.16)
?ada peroobaan im besamya gaya yang bekerja dapat diketahui yaitu:
P=Kx M
Di mana:
P
= ga;,-a yang hendak dicari
K
= fu..lctor kalibrasi alat
M
= pernbacaan pada dial
(persamaan 2.17)
.
q,
aan c =" 2
(persamaan 2.18)
Dimana:
qu
=ultimate compression strength
C.u
= kekuatan geser
A
= luas penampang
tanah
sampel
23
BAB 2 TlNJAt.:AN PUSTAKA
Percobaan ini sesuai dengan ASTD2166-85 "Standard Test Method for Unconfined
Compressive Strength of Cohesive Soif'. Di mana selama percobaaTJ tidak dilakukan
mGdifikasi dari metode tes di atas.
Rumus-rumus pengukuran:
(Weigh! of wet soil+ cup)-{Weight of dry soil+ cup)
Weigh! of water
(Weight of dry sml + cup)-(Weight of cup)
Weigh! of dry scif
Water content %
=
(Weight of wet soil +cup)-(Weight of csLo:il +cup) x JOO% ·
(Weight of c1'J soil+ cup)-(Weignt of cup)
weight
Area
Ywel
=
Volume =area x heigh!
Perhitungan P, E, A, Clu, dan
volume
'Y wet
l+w
Cu:
Da.'i data di atas maka didapat:
P
=
K.M
Ll.L
e=L
A=
Ao
(1- e)
p
q,= A
c. =.'h.
- 2
(persamaan 2.l9)