26

BAB 3

METODOLOGI

3.1 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian ini dimulai dengan mempersiapkan seluruh bahan

yang dibutuhkan. Pada penelitian ini bahan yang dipersiapkan yaitu sampel tanah

merah, pasir, dan agregat kasar yang lolos saringan nomor 3/4 dan 3/8 dan

tertahan di saringan nomor 4. Hal ini dikarenakan tanah merah, pasir dan agregat

kasar adalah material yang umumnya digunakan pada proyek timbunan

dilapangan misalnya pada proyek timbunan untuk jalan, untuk jalan kereta api,

untuk lapangan udara dan proyek timbunan yang lainnya. Jenis uji yang

dilakukan yaitu uji kuat geser langsung (direct shear test). Berdasarkan standar

dari ASTM D-3080-04 bahwa contoh benda uji harus mewakili kondisi

dilapangan. Uji yang dilakukan yaitu uji kuat geser langsung antara material

geotekstil dengan tanah merah, antara geotekstil dengan pasir, dan antara

geotekstil dengan agregat kasar, kemudian juga dilakukan uji kuat geser

langsung terhadap material timbunan itu sendiri tanpa geotekstil.

Untuk masing-masing percobaan terdiri dari 20 buah sampel, untuk

percobaan tes kuat geser langsung antara tanah dengan geotekstil woven, pasir

dengan geotekstil woven, agregat kasar dengan geotekstil woven masing-masing

terdiri dari 20 sampel. Hal yang sama juga dilakukan yaitu percobaan kuat geser

27

langsung antara material timbunan dengan geotekstil nonwoven dan percobaan

antara material timbunan dengan geotekstil komposit. Kemudian juga dilakukan

tes kuat geser langsung antara tanah merah tanpa geotekstil, pasir tanpa

geotekstil, dan agregat tanpa geotekstil dan masing-masing percobaan terdiri dari

20 sampel, sehingga total seluruh sampel pada percobaan ini adalah 240 sampel.

Ananisis data hasil percobaan ini menggunakan kriteria keruntuhan mohr-

coloumb dimana dari besar gaya geser yang didapat akan di plot grafik hubungan

antara tegangan geser dan tegangan normal. Kemudian dari grafik dapat ditarik

garis linier untuk mendapat kan parameter c dan υ dari setiap percobaan, setelah

itu nilai c dan υ akan dibandingkan agar didapat besar rasio perbandingan dan dapat

ditarik kesimpulan.

28

Gambar 3.1 Metodologi Penelitian

Mulai

Identifikasi

Masalah

Tinjauan Pustaka

Tes kuat geser langsung

antara material timbunan

dengan geotekstil

Tes kuat geser

langsung antara

material timbunan

Geotekstil woven

dengan pasir,tanah,

dan agregat

Geotekstil

nonwoven dengan

pasir, tanah, dan

agregat

Geotekstil

komposit dengan

pasir, tanah dan

agregat

Percobaan direct shear

antara tanah tanpa

geotekstil, pasir tanpa

geotekstil dan agregat tanpa

geotekstil

Perbandingan

hasil

Kesimpulan & saran

Selesai

29

Berdasarkan bagan yang telah dibuat, dapat dilihat bahwa tahap

penelitian dimulai dari mengidentifikasi masalah berdasarkan topik yang telah

dibuat. Kemudian mulai melakukan persiapan bahan dan peralatan yang

dibutuhkan, setelah itu mempersiapkan alat tes direct shear. Setelah semua alat

dan bahan telah dipersiapkan, kemudian melakukan percobaan berdasarkan

petunjuk yang telah ditentukan. Ada dua jenis percobaan yaitu percobaan tes

kuat geser langsung antara material geotekstil dan material timbunan dan

percobaan kuat geser antara material timbunan tanpa geotekstil. Ada 3 jenis

material timbunan yang digunakan pada penelitian ini yaitu tanah merah, pasir,

dan agregat kasar. Hasil dari seluruh percobaan akan dibandingkan antara

kekuatan geser material timbunan dengan geotekstil dan kekuatan geser material

timbunan tanpa geotekstil. parameter yang didapat dari percobaan ini berfungsi

untuk mengetahui perilaku interface yang terjadi.

Adapun tipe dan spesifikasi dari geotekstil yang akan digunakan pada

percobaan ini yaitu:

Geotekstil woven slit film

Properties Test Method Units HRX 250

PHYSICAL

Raw Material - - Polypropylene

Colour - - Black

MECHANICAL

Wide width tensile strength

- Machine Direction

- Cross Machine

Direction

ASTM D 4595

kN/m

33

38

Wide width tensile

elongation

- Machine Direction

ASTM D 4595

%

11

30

- Cross Machine

Direction

8

Trapezoid Tearing Strength

- Machine Direction

- Cross Machine

Direction

ASTM D 4533

N

760

590

Mullen Burst ASTM D 3786 kN/m2 4990

CBR Puncture Strength ASTM D 6421 N 5180

Index Puncture Resistance ASTM D 4833 N 700

HYDRAULIC

Apparent Opening Size ASTM D 4751 mm 0,28

Permeability ASTM D 4491 cm/sec 0,03

Permitivity ASTM D 4491 sec-1

0,42

Flow rate ASTM D 4491 l/m2/min 1050

ENVIRONMENTAL

Effect of Soil Alkalinity - - Nil

Effect of Soil Acidity - - Nil

Effect of Bacteria - - Nil

Effect of UV light - - Stabilized

DIMENSION

Roll Width - m 3,85 or 4,00

Roll Length - m 150

Geotekstil nonwoven continuous filament needle punched.

Properties Test

Standard

Units TS 60

Physical

Characteristics

- - Continous filament,

nonwoven needle

punched

Polymer - - 100% polypropylene,

UV stabilized

UV Resistance

- Tensile strength

retention

- Puncture strength

retention

ISO 10319

ISO 12236

-

-

>70% Strength retention

after 3 month outdoor

weathering

Chemical resistance - - No influence at pH 2-13

Tensile strength ISO 10319 kN/m 19

Tensile elongation ISO 10319 % 80/35

Performance energy Calculated kN/m 5,5

CBR Puncture strength ISO 12236 N 2900

31

Effective opening size ISO 12956 mm 0,09

Vertical water flow 50

mm head

ISO 11058 l/m/s2 72

Horizontal water flow

20 kPa

Horizontal water flow

200 kPa

ISO 12958

ISO 12958

l/m/h

l/m/h

13

3

Nominal mass ISO 9864 g/m2 250

Thickness ISO 9863 mm 2,2

Grab strength

(MD/CD)

ASTM D 4632 N 1150/1025

Grab elongation

(MD/CD)

ASTM D 4632 % 75/40

Rod Puncture

resistance

ASTM D 4833 N 500

Apparent opening size ASTM D 4751 mm 0,19

Permitivity ASTM D 4491 S-1

2

Form of supply

- Width

- Length

- Area

- Weight of roll

-

-

-

-

m

m

m2

kg

4

135

540

145

Geotekstil komposit PEC 50

Properties Unit PEC 50

Characteristic short term

tensile strength (MD)

kN/m 50

Characteristic short term

tensile strength (CD)

kN/m 14

Strain at short term

strength

% 10

Partial factor-creep

rupture at 120 years

design life

- 1,55

Creep limited strength

at 120 years design life

kN/m 32,3

Partial factor –

costruction damage in

clay,silt or sand

- 1,02

Partial factor-

environmental effects

soil environment pH<11

at 120 years design life

- 1,10

32

Long term design

strength at 120 years

design life in clay,silt or

sand

kN/m 28,8

Water flow rate normal

to the plane

mm/s 65

Water flow rate in the

plane

10-7

m2/s

l/mh

30

11

Nominal mass g/m2 295

1. Untuk geotekstil komposit menggunakan tipe PEC 50 dengan Ultimate

Tensile Strength 50 kN/m.

3.1.1 Pengujian

Sebelum pengujian kuat geser langsung dilakukan, terlebih dahulu

dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengidentifikasi jenis dari material

timbunan tersebut. Adapun tes yang dilakukan untuk mengidentifikasi jenis dari

material timbunan yang digunakan yaitu tes atteberg limit (PL dan LL)

sedangkan untuk material agregat kasar dan agregat halus dilakukan uji gradasi.

3.1.2 Uji Gradasi Agregat Halus

Tujuan dari pengujian ini yaitu untuk menghitung perbandingan agregat

halus dan kasar menjadi gabungan yang mempunyai gradasi yang diinginkan

secara analisa atau saringan ayakan. Selain itu tes ini juga dapat diperoleh

gambaran emngenai susunan butiran dari agregat halus tersebut.

Prosedur pengujian adalah sebagai berikut :

Agregat halus tersebut dikeringkan didalam suhu 110o C selama ½ jam atau

1 jam sampai berat tetap

33

Timbang agregat halus sebanyak 1000 gram, kemudian benda uji tersebut

disaring dengan menggunakan saringan no.4 keatas.

Agregat yang lolos saringan no. 4 tersebut di timbang kemudian dimasukan

kedalam saringan yang tersusun berurutan yaitu saringan no.4, no.8, no.16,

no. 30, no.100, dan no.200

Setelah itu agregat halus diayak selama 15 menit

Kemudian keluarkan agregat dari masing-masing saringan dan bersihkan

dengan kuas kemudian timbang jumlah agregat yang tertahan pada setiap

saringan.

Gambar 3.1 Tes Gradasi Agregat Halus

3.1.3 Uji Gradasi Agregat Kasar

Tujuan dari pengujian ini yaitu untuk menghitung perbandingan agregat

halus dan kasar menjadi gabungan yang mempunyai gradasi yang diinginkan

dengan analisa saringan atau ayakan.

34

Prosedur pengujian adalah sebagai berikut:

Timbang agregat kasar sebanya 1000 gram kemudian masukan kedalam

saringan yang telah tersusun yaitu dengan urutan saingan no.3/4, no.3/8,

no.4, no.8, no.16, no.30, no.50, dan no.100

Saring agregat tersebut selama 15 menit

Setelah itu keluarkan agregat dari saringan dan timbang agregat yang

tertahan pada setiap saringan.

3.1.4 Tes Atteberg Limit (Plastic Limit dan Liquid Limit)

Adapun tes yang dilakukan pada tanah yaitu untuk mengetahui jenis

tanah yaitu tes LL(Liquid Limit) dan PL (Plasticity Limit).

Prosedur tes LL (Liquid Limit ) sebagai berikut :

Contoh tanah dimasukan kedalam mangkuk porselin dan kemudian

dicampur dengan air dan diaduk hingga homogen

Contoh tanah yang telah diaduk kemudian dimasukan kedalam alat

mangkuk casagrande selapis demi selapis dan diusahakan tidak ada udara

diantara diantara lapisan dengan memakai spatula. Tebal tanah lebih kurang

0,5 inci pada bagian tengahnya.

Tanah pada mangkuk casagrande dibuat celah dengan menggunakan

grooving tool dalam arah tegak lurus mangkuk, dilaakukan dengan hati-hati

agar tidak terjadi retak pada bagian bawahnya.

35

Alat casagrande dijalankan dengan kecepatan konstan 2 putaran perdetik,

dan tinggi jatuh 1 cm, dilakukan hingga tanah merapat sepanjang 0,5 inci.

Pada saat itu alat casagrande dihentikan dan jumlah ketukan dicatat.

Setelah itu tanah didalam alat casagrande diambil sebagian kemudian

ditimbang beratnya, kemudian dimasukan kedalam oven

Setelah lebih dari 18 jam kemudian tanah tersebut di keluarkan dan

ditimbang lagi untuk dicari kadar airnya.

Gambar 3.2 Tes Liquid Limit

Tes yang dilakukan selanjutnya yaitu tes PL (Plastic Limit)

Prosedur tes PL (Plastic Limit) adalah sebagai berikut:

Contoh tanah dimasukan kedalam mangkuk porselin dan kemudian

dicampur dengan air suling, setelah itu diaduk hingga homogeny.

Contoh tanah tersebut diambil sedikit lalu digulung diatas pelat kaca

sampai berdiameter 1/8 inci (3,2 mm). Bila kadar air berlebih, pada waktu

contoh tanah mencapai diameter 3,2 mm, tidak terjadi retak-retak halus.

Maka percobaan ini harus di ulang kembali dengan menambahkan contoh

36

tanah. Bila kadar air kurang, maka sebelum contoh tanah akan retak-retak

sebelum mencapai diameter 3,2 mm. Percobaan ini harus diulang kembali

sehingga contoh tanah mengalami retak-retak pada waktu mencapai

diameter 3,2 mm.

Contoh tanah yang retak-retak halus pada diameter 1/8 inci (3,2 mm)

dibagi menjadi dua bagian yang kira-kira sama besar dan kemudian di

masukan kedalam wadah kemudian ditimbang beratnya.

Setelah itu tanah dimasukan kedalam oven, kemudian setelah 18 jam di

keluarkan dan ditimbang kembali untuk dicari kadar airnya.

Gambar 3.3 Tes PL (Plastic Limit)

3.1.5 Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test)

Uji yang dilakukan pada penelitian ini adalah uji tes kuat geser langsung

dengan alat direct shear test. Tes ini bertujuan untuk mengetahui kuat geser

antara material geotekstil dengan material timbunan dan kuat geser antara

material timbunan tanpa geotekstil. kemudian dari seluruh data yang didapat dari

percobaan dibandingkan agar dapat ditarik kesimpulan mengenai besar kekuatan

geser yang dihasilkan.

37

Gambar 3.4 Direct Shear Test Machine

Kekuatan geser dapat diukur langsung dengan pemberian beban konstan

vertikal (normal) pada sampel dan pemberian gaya geser tertentu dengan

kecepatan konstan dan perlahan-lahan untuk menjaga tegangan air pori tetap nol

hingga tercapai kekuatan geser maksimum.

Tegangan normal didapat dengan pembagian besarnya gaya normal

dengan permukaan bidang geser, konsep ini dijelaskan dengan rumus:

σn = 𝑃

𝐴 , dimana : (3.1)

σn = Tegangan Normal (kg/cm2)

P = Gaya Normal (kg)

A = Luas permukaan bidang geser (cm2)

Pada saat melakukan percobaan, nilai tegangan geser didapat dengan

menghitung gaya geser yang didapat dari pembacaan maksimum load ring dial

38

setelah dikalikan dengan nilai kalibrasi proving ring (LRC), kemudian gaya

geser tersebut dibagi dengan luas shear box.

τ = G × kalibrasi proving ring

A , dimana : (3.2)

τ = tegangan geser (kg/cm2)

G = gaya geser, didapat dari pembacaan maksimum load ring dial

A = luas penampang shear box

Kalibrasi proving ring = 0,464 kg/div

Untuk metoda pengujian kuat geser langsung dengan alat direct shear ,

tahap pertama yang dilakukan yaitu mempersiapkan alat uji direct shear. Berikut

ini adalah beberapa komponen yang terdapat pada alat uji direct shear yaitu :

Shear box (kotak geser) yang terdiri dari 2 buah rangka untuk memegang

contoh tanah dengan baik dan dapat disatukan satu sama lain dengan

sektup pada waktu konsolidasi. Kedua rangka diusahakan mempunyai

bidang persentuhan yang kecil mungkin untuk mengurangi gesekan.

Kedua rangka terletak di dalam kotak yang dapat diisi air untuk

merendam contoh tanah selama percobaan berlangsung. Rangka begian

atas mempunyai dudukan yang dihubungkan dengan piston yang

berhubungan dengan proving ring. Proving ring ini dipergunakan untuk

mengukur gaya geser horizontal yang digunakan untuk menggeser contoh

tanah.

39

Proving ring

Dial untuk mengukur deformasi vertikal dan horizontal

Beban

Pelat untuk menjepit contoh tanah

Ring untuk mengambil atau mencetak contoh tanah dari tabung sampel

Dolly, yang berfungsi untuk memindahkan contoh tanah dari ring ke

shear box

Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr

Kertas filter

Oven

Stopwatch

Pisau dan palet

40

Berikut ini adalah gambar alat yang digunakan pada penelitian :

Gambar 3.5 Batu Porous, Dolly dan ring

Gambar 3.6 Shear Box dan Penutup

Gambar 3.7 Geotekstil woven, nonwoven dan komposit

41

Gambar 3.8 Alat beban dan Pemadat sampel

Gambar 3.9 Pemotong sampel dan Kertas saring

Gambar 3.10 Oven untuk mengeringkan sampel

42

Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum melakukan percobaan yaitu :

Melakukan persiapan alat uji

Sebelum mengoperasikan peralatan harus dilakukan pemeriksaan dan

benda uji harus dipersiapkan

Alat yang digunakan harus dalam keadaan baik dan proving maupun alat

pengukur yang lain telah dikalibrasikan.

Contoh sampel benda uji harus representative artinya mewakili kondisi

yang akan terjadi dilapangan.

Lengan beban dalam kedudukan vertikal

Prosedur pengujian adalah sebagai berikut:

Menyiapkan semua peralatan yang diperlukan

Mengeluarkan shear box dari tempat airnya, jadikan satu shear box

bagian atas dan bawah dengan memasang baut penguncinya kemudian

masukan pelat dasar pada bagian paling bawah dari shear box dan

diatasnya dipasang batu berpori. Diatas baru berpori tersebut diberi kertas

filter. Kemudian siapkan peralatan dan tanah yang akan di uji.

Sampel dimasukan kedalam ring kemudian dipadatkan dengan alat

pemadat

43

Gambar 3.11 Sampel dipadatkan

Setelah sampel padat, masukan sampel ke dalam shear box dengan

menggunakan dolly.

Setelah itu shear box diletakan di tempat airnya.

Gambar 3.12 Shear box diletakan

Piston proving ring diatur agar tepat menyinggung shear box bagian

atas, ini berarti proving ring belum menerima beban. Jadi dial proving

ring juga harus diatur tepat pada nol, demikian juga dial pengukur

deformasi horizontal.

Siapkan beban. Lengan pembebanan ini mempunyai perbandingan

panjang 1:10, jadi beban yang bekerja juga mempunyai perbandingan

1:10.

44

Sebelum contoh tanah digeser, terlebih dahulu menentukan kecepatan

penggeserannya. Kecepatan penggeseran yang umumnya dipakai adalah

0,3 mm/menit.

Sebelum melakukan penggeseran, baut pengunci antar shear box harus

di buka terlebih dahulu.

Gambar 3.13 Baut pengunci harus dibuka sebelum melakukan

penggeseran

Kemudian mulai melakukan penggeseran, penggeseran dilakukan

dengan kecepatan konstan.

Gambar 3.14 Melakukan Penggeseran

Setelah penggeseran selesai, kembalikan shear box pada posisi semula

dengan menggerak mundur secara manual, lepaskan beban konsolidasi

dan keluarkan shear box dari tempatnya.

45

Keluarkan contoh tanah dari shear box, timbang berat contoh tanah ini

dan masukan kedalam oven selama 24 jam dalam suhu 105o C, untuk

mengetahui kadar airnya.

Untuk sampel material timbunan (tanah, pasir atau agregat) yang di uji

dengan bahan geotekstil (woven, nonwoven, dan komposit) maka posisi

geotekstil diletakan di tempat terjadinya gesekan antara sampel pada

shear box bagian atas dan bagian bawah.

Shear box atas

Shear box bawah

Sampel tanah

Geotekstil

Batu porous

Batu porous

Gaya normal

Gaya geser

Gambar 3.15 Tempat geotekstil diletakkan

Gambar 3.16 Posisi Geotekstil di tempat terjadinya gesekan

46

Setelah semua benda uji di tes, tahap selanjutnya yaitu melakukan interpretasi

hasil dari uji geser langsung diantaranya yaitu:

Isi tabel uji geser langsung

Plot grafik antara tegangan normal (σ) dengan tegangan geser (τ)

Plot tegangan geser maksimum untuk setiap tegangan normal yang

diberikan, tarik garis lurus (regresi linier, y = ax + b) dari ketiga titik

tersebut untuk menentukan nilai c dan υ.

Persamaan garis yang diperoleh dalam percobaan ini dikenal sebagai kriteria

keruntuhan mohr-coloumb dan dinyatakan dengan persamaan :

τ = c + σ tan υ (3.3)

dimana : τ = tegangan geser (kg/cm2)

c = kohesi (kg/cm2)

σ = tegangan tekan (kg/cm2)

υ = sudut gesek (o)

3.2 Teknik Pengumpulan Data

Data yang didapat dari hasil percobaan kemudian dibuat menjadi grafik yang

menyatakan hubungan antara tegangan normal dengan besar tegangan geser yang

dihasilkan, dari grafik tersebut didapat nilai kohesi (c) dan sudut gesek (υ) dari setiap

percobaan. Kemudian nilai (c) dan (υ) hasil percobaan kuat geser antara material

timbunan dengan geotekstil akan dibandingkan dengan nilai (c) dan (υ) hasil percobaan

47

kuat geser material timbunan yang alamiah (tanpa geotekstil). Setelah dibandingkan

kemudian dibuat kesimpulan. Kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian ini

diharapkan bisa menjadi acuan dalam menganalisa perilaku interface antara geotekstil

terhadap material timbunan.