TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN

SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI

DENGAN BUBUK ARANG KAYU

(Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

Disusun oleh:

Mukti Aji

NIM: D 100 120 146

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

iv

MOTTO

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila

kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-

sungguh (urusan yang lain). dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya

kamu berharap.”

( QS Alam Nasyrah : 6-8)

“Kita berdoa kalau kesusahan dan membutuhkan sesuatu,

mestinya kita juga berdoa dalam kegembiraan besar dan saat

rezeki melimpah.”

(Kahlil Gibran)

“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa

bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis, dan pada kematianmu

semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang tersenyum.“

(Mahatma Gandhi)

“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh

direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri.”

(Ibu Kartini)

v

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, teriring kehadirat Allah SWT yang telah meridhoi,

kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:

Yang Maha Segalanya, Allah SWT…..

Terimakasih atas kasih sayang-Mu, ilmu, kekuatan, dan

kemudahan yang Engkau berikan sehingga skripsi ini dapat

terselesaikan.

(Alm) Ayah terimakasih atas kasih sayang semasa hidup. Ibu

tercinta, terimakasih atas doa dan kasih sayang yang selalu

engkau berikan. Sebagai tanda baktiku, ku persembahkan karya

kecil ini untuk ibu dan ayah.

My brother and my elder sister, yang paling mengharukan adalah

saat kita berkumpul bersama dan menjadi waktu yang tak

tergantikan.

Personil “Geotek Sukodono” Davit, Endah, Meiriza, Eni

terimakasih atas dukungan moril, nasihat, dan semangat yang

kalian berikan. Kalian adalah tempat dimana saya kembali disaat

saya menang dan kalah. Sahabat sipil ’12 Andang, Ramadhani

Fajar, Azhari, Teguh, Ika, Bustanul, dan yang tidak bisa saya

sebutkan semuanya. Terimakasih atas tawa dan solidaritas yang

luar biasa.

Yang mengisi ruang rinduku………………

vi

PRAKATA

Assalamu‟ alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirabbil „alamin, segala puji dan syukur penulis selalu panjatkan

kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat, taufik, rahmat

dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini

dengan judul “TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN

SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI DENGAN

BUBUK ARANG KAYU (Studi kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)”.

Penyusunan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan dan kerjasama

dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini pula dengan penuh kerendahan

hati, ketulusan dan rasa hutang budi, penyusun ucapkan banyak terimakasih yang

tidak terhingga kepada semua pihak yang memberikan semangat untuk

menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tidak lupa penyusun ucapkan banyak terimakasih

dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada:

1. Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta

untuk segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah

terindah-Nya.

2. Bapak Sri Sunarjono, PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak Dr.

Mochamad Sholikin, selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Sipil

Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan fasilitas

kepada penyusun untuk dapat mengikuti studi.

3. Ibu Qunik Wiqoyah, S.T., M.T. dan Ir. Renaningsih M.T. selaku Dosen

pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan

bimbingan, saran, dan petunjuk kepada penyusun dengan penuh kesabaran.

Kepada Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T. M.T., selaku Dosen penguji tamu

pada saat PraPendadaran dan kepada Bapak Agus Susanto, S.T. M.T.,

selaku Dosen penguji utama yang banyak menyumbangkan kritik dan saran

yang sangat membangun. Doa yang tak pernah berhenti untuk ibu dan

bapak agar selalu diberi kesehatan, kebaikan, dan kebahagiaan.

vii

4. Bapak Anto Budi L., S.T., Msc. selaku Dosen Pembimbing Akademik,

yang telah membantu dan memberikan pengarahan di Program Studi

Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

5. Bapak / Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan

yang bermanfaat kepada penyusun.

6. Mas Joko Setiawan dan staff Laboratorium Teknik Sipil Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang selalu melayani dan membantu selama

pengujian sampel Tugas Akhir.

7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak

memberikan bantuan dan dukungan.

Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini

masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga

bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.

Wassalamu‟ alaikum Wr. Wb.

Surakarta, November 2016

Penyusun

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................ i

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iii

HALAMAN MOTTO .............................................................................. iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... v

PRAKATA ............................................................................................... vi

DAFTAR ISI ............................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xi

DAFTAR GRAFIK ................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xiv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN .................................................. xv

ABSTRAKSI ............................................................................................ xvii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ........................................................................ 1

B. Rumusan Masalah ................................................................... 2

C. Tujuan Penelitian .................................................................... 2

D. Manfaat Penelitian .................................................................. 2

E. Batasan Masalah ..................................................................... 3

F. Keaslian Penelitian .................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah Lempung ...................................................................... 5

B. Bubuk Arang Kayu ................................................................ 6

C. Stabilisasi Tanah ..................................................................... 6

D. Tinjauan Penelitian Sejenis ..................................................... 7

ix

BAB III LANDASAN TEORI

A. Sifat-Sifat Fisis Tanah ............................................................ 9

1. Kadar Air ......................................................................... 9

2. Berat Jenis Tanah (Specific Grafity) ................................. 9

3. Batas-Batas Atterberg ...................................................... 10

a. Batas Cair (Liquid Limit) ............................................ 10

b. Batas Plastis (Plastic Limit))………………………..... 11

c. Batas Susut (Shrinkage Limit)………………………... 11

d. Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks)………………..... 11

4. Analisa Ukuran Butiran .................................................... 12

a. Analisa Hydrometer………………... .......................... 12

b. Analisa Saringan………………... ............................... 12

5. Klasifikasi Tanah ............................................................. 13

a. USCS ......................................................................... 13

b. AASHTO ................................................................... 16

B. Sifat-Sifat Mekanis Tanah ...................................................... 17

a. Uji pemadatan (standard Proctor) ………………... .... 18

b. Pengujian DST (Direct Shear Test)…... ...................... 19

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Tinjauan Umum ...................................................................... 22

B. Tempat Penelitian ................................................................... 22

C. Bahan Penelitian ..................................................................... 22

D. Peralatan Penelitian ................................................................. 23

1. Uji sifat fisis tanah .............................................................. 23

a. Uji kadar air ..................................................................... 23

b.Uji berat jenis tanah ......................................................... 23

c. Uji gradasi tanah .............................................................. 24

d.Uji batas-batas Atterberg .................................................. 26

2. Uji sifat mekanis tanah ........................................................ 30

x

a. Uji pemadatan (standar Proctor) ..................................... 30

b.Uji kuat geser langsung (DST) ......................................... 31

E. Tahapan Penelitian .................................................................. 32

F. Pelaksanaan Penelitian ............................................................ 35

1. Pengujian Kadar Air ........................................................... 35

2. Pengujian Berat Jenis (Specific Grafity) .............................. 35

3. Pengujian Batas-Batas Atterberg ......................................... 36

a. Batas Cair (Liquid Limit) ................................................ 36

b. Batas Plastis (Plastic Limit))………………………..... ... 37

c. Batas Susut (Shrinkage Limit)………………………... ... 38

4. Pengujian Gradasi Tanah .................................................... 39

a. Uji Hydrometer………………........................................ 39

b. Analisa Saringan………………... ................................... 41

5. Pengujian Pemadatan Tanah (Standard Proctor) ................. 41

3. Pengujian Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) .......... 42

BAB V ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Uji Pendahuluan ...................................................................... 44

B. Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Tanah Campuran ...................... 45

1. Berat jenis (Specific gravity) Bubuk Arang Kayu ..................... 45

2. Uji Tanah Asli ..................................................................... 45

3. Uji Tanah Campuran Bubuk Arang Kayu ................................. 46

C. Uji Sifat Mekanis .................................................................... 61

1. Uji pemadatan (standard Proctor) ........................................ 55

2. Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) ...................... 57

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ............................................................................. 61

B. Saran ....................................................................................... 62

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………… 63

LAMPIRAN………………………………………………………………....

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1. Batas-batas Atteberg ............................................................... 10

Gambar III.2. Skema Uji Direct Shear Test ................................................... 21

Gambar IV.1. Satu set alat uji kadar air ........................................................ 23

Gambar IV.2. Satu set alat uji berat jenis ...................................................... 24

Gambar IV.3. Satu set alat uji hydrometer ....................................................... 25

Gambar IV.4. Mesin penggetar dan satu set ayakan......................................... 25

Gambar IV.5. Satu set alat uji batas cair (liquid limit)..................................... 27

Gambar IV.6. Satu set alat uji batas plastis (plastic limit)................................. 28

Gambar IV.7. Satu set alat uji batas susut (shrinkage limit)............................ 29

Gambar IV.8. Satu set alat uji pemadatan (standard proctor) ........................... 31

Gambar IV.9. Satu set alat uji Direct Shear Test ............................................ 32

Gambar IV.10. Tahapan penelitian................................................................... 34

xii

DAFTAR GRAFIK

Grafik V.1. Hubungan antara kadar air dengan persentase campuran dan lama

perawatan................................................................................... 47

Grafik V.2. Hubungan antara specific grafity dengan persentase campuran dan

lama perawatan........................................................................... 48

Grafik V.3. Hubungan antara batas cair (LL) dengan persentase campuran dan

lama perawatan............................................................................ 49

Grafik V.4. Hubungan antara batas plastis (PL) dengan persentase campuran

dan lama perawatan..................................................................... 50

Grafik V.5. Hubungan antara batas susut (SL) dengan persentase campuran

dan lama perawatan..................................................................... 50

Grafik V.6. Hubungan antara indeks plastisitas (PI) dengan persentase

campuran dan lama perawatan..................................................... 51

Grafik V.7. Hubungan antara persentase lolos (%) dengan diameter saringan

(mm) ……………........................................................................53

Grafik V.8. Hubungan antara berat volume kering dengan kadar air optimum

tanah asli dan campuran dengan lama perawatan........................ 55

Grafik V.9. Hubungan antara kadar air optimum dengan persentase campuran

dan lama perawatan..................................................................... 56

Grafik V.10. Hubungan antara berat kering maksimum dengan persentase

campuran dan lama perawatan.................................................... 56

Grafik V.11. Hubungan antara kohesi dengan persentase campuran dan lama

perawatan..................................................................................... 58

Grafik V.12. Hubungan antara sudut gesek dalam dengan persentase campuran

dan lama perawatan..................................................................... 59

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel III.1. Berat jenis tanah (Specific gravity) ............................................. 9

Tabel III.2. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah .................................... 12

Tabel III.3. Ukuran-ukuran ayakan standar di Amerika Serikat ..................... 13

Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS Menggunakan LLR Cassagrande…… 14

Tabel III.5. Sistem klasifikasi tanah USCS .................................................... 15

Tabel III.5. Sistem klasifikasi tanah AASHTO .............................................. 17

Tabel V.1. Hasil uji unsur kimia tanah lempung ............................................ 44

Tabel V.2. Hasil uji unsur kimia bubuk arang kayu ....................................... 44

Tabel V.3. Berat jenis arang………………………………………………….. 45

Tabel V.4. Hasil uji sifat fisis tanah asli……………………………………… 46

Tabel V.5. Hasil uji sifat fisis tanah campuran………………………………. 46

Tabel V.6. Hasil uji gradasi tanah asli dan tanah campuran…………………. 52

Tabel V.7. Hasil sifat fisis tanah asli dan tanah campuran…………………… 53

Tabel V.8. Hasil uji pemadatan tanah asli dan tanah campuran……………… 55

Tabel V.9. Hasil uji geser langsung tanah asli dan tanah campuran…………. 57

Tabel V.10. Hasil tegangan normal dan tegangan geser tanah asli dan tanah

campuran………………………………………………………… 59

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Unsur Kimia Tanah

Lampiran 2 Unsur Kimia Bubuk Arang Kayu

Lampiran 3 Pengujian Kadar Air

Lampiran 4 Pengujian Berat Jenis

Lampiran 5 Pengujian Batas-Batas Atterberg

Lampiran 6 Pengujian Analisa Butiran

Lampiran 7 Pengujian Standard Proctor

Lampiran 8 Pengujian DST

Lampiran 9 Penambahan Air DST

xv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

A = Kadar udara (%)

A = Luas Penampang (cm2)

AASHTO = American Association of State Highway and Transportation

Official

Al = Aluminium

ASTM = American Society for Testing and Materials

C = Karbon

C = Kohesi tanah (kg/cm2)

Ca = Kalsium

CH = Lempung tak organik dengan plastisitas tinggi lempung

gemuk

DST = Direct Shear Test

e = Angka Pori

F = Persentase butiran lolos No.200

GI = Group Index (indeks kelompok)

Gs = Spesific Grafity (Berat jenis)

IP = Indeks Plastisitas (%)

LL = Liquid Limit (batas cair) (%)

Mg = Magnesium

N = Beban normal (kg)

opt = Optimum

P = Beban geser (kg)

P = Fosfor

PL = Plastic Limit (batas plastis) (%)

Si = Silika

SL = Shrinkage Limit (batas susut) (%)

USCS = Unified Soil Clasification System

1 = Volume tanah basah dalam cawan (cm3)

2 = Volume tanah kering oven (cm3)

xvi

V = Volume cetakan (cm3)

w = Kadar air (%)

W = Berat tanah basah di dalam cetakan (gram)

Ws = Berat kering tanah (gram)

Ww = Berat air dalam tanah (gram)

γb = Berat isi basah (gr/cm3)

γd = Berat isi kering (gr/cm3)

s = Berat volume butiran tanah (gr/cm3)

w = Berat volume air (gr/cm3)

γZAV = Berat volume kering tanah saat jenuh (gr/cm3)

xvii

ABSTRAK

TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG KECAMATAN

SUKODONO KABUPATEN SRAGEN YANG DISTABILISASI DENGAN

BUBUK ARANG KAYU

(Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)

Menurut Prasetyo (2016) tanah Sukodono merupakan tanah lempung

dengan LL 85,73%, PL 24,69%, dan PI 61,04%. Kondisi tanah yang keras saat

kemarau dan becek pada musim hujan serta jalan yang mudah rusak dan keretakan

bangunan menjadi masalah utama tanah Sukodono. Karaseran (2015) arang

tempurung dapat memperbaiki sirkulasi air dan udara, media pengikat karbon, dan

mengurangi swelling tanah karena mereduksi indeks plastis tanah. Berdasarkan

penelitian di atas maka digunakan arang kayu sebagai bahan stabilisasi dengan

variasi campuran 5% dan 7,5% serta perawatan 0, 3, dan 7 hari untuk mengetahui

pengaruh besarnya persentase campuran dan lama perawatan terhadap sifat fisis

dan mekanis tanah.Uji fisis tanah campuran didapatkan kadar air dan batas plastis

naik sedangkan batas cair, batas susut, indeks plastis dan lolos saringan No. 200

turun. Klasifikasi tanah asli berdasarkan metode AASHTO termasuk kelompok A-

7-5 dan tanah campuran termasuk kelompok A-7-6. Berdasarkan USCS tanah asli

dan tanah campuran termasuk kelompok CH. Pada uji kepadatan semakin besar

persentase campuran arang dan semakin lama perawatan berat volume kering

menjadi turun sedangkan kadar air optimum mengalami peningkatan. Uji DST

menunjukkan bahwa persentase 5% bubuk arang kayu kohesi cenderung turun

tetapi pada persentase 7,5% nilai kohesi mengalami kenaikan. Sudut gesek dalam

tanah campuran cenderung naik pada persentase 5% bubuk arang kayu sedangkan

pada persentase 7,5% bubuk arang kayu sudut gesek dalam mengalami penurunan.

Nilai kohesi terkecil sebesar 0,548 kg/cm2 sedangkan sudut gesek dalam terbesar

21,400 pada persentase 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 0 hari.Tegangan

normal dan tegangan geser tanah campuran lebih rendah dari tanah asli. Tegangan

normal terbesar diperoleh 3,858 kg/cm2pada tanah asli, tegangan normal terkecil

3,215 kg/cm2pada persentase 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 3 hari.

Tegangan geser terbesar 1,353kg/cm2pada tanah asli, tegangan geser terkecil

terdapat pada 7,5% bubuk arang kayu dengan perawatan 3 hari sebesar 1,127

kg/cm2.

Kata kunci:bubuk arang kayu, kuat geser, sifat fisis, stabilisasi, tanah lempung

xviii

ABSTRACT

REVIEW OF STRONG SHEAR CLAY SOIL IN SUBDISTRICT OF

SUKODONO SRAGEN STABILIZED WITH WOOD CHARCOAL

POWDER

(Case Study Clay in Sukodono, Sragen)

According to Prasetyo (2016) soil in Sukodono is clay with LL 85,73%,

PL 24,69%, and PI 61,04%. Soil condition in dry season and rainy season and the

easy damage road and cracking of building becomes the main problem of soil in

Sukodono. Karaseran (2015) shell charcoal can improve water and air, carbon

binder media, and decreasing swelling of soil because soil plasticity index. Based

on the above research, so it used wood to stabilize with variation of a mixture of 5

% and 7.5%, and also it was done for treatment with 0, 3, and 7 to know its big

effect of the percentage of mixture and the length of treatment with characteristic

physic and mechanic properties of soil. Physical test of mixture soil was gotten of

water content and plasticity increased whereas liquidity limit, shrinkage limit,

plasticity index and passing sieve of No. 200 down. The original soil classification

method based on AASHTO including group of A-7-5 and mixture of soil it

includes group of A-7-6. Based on USCS the original soil and mixture soil are

included CH. In the test of density the higher percentage of charcoal mixture, so it

will be long for treatment of weight of dry volume decreasing but optimum content

will be high. DST test showed the percentage of 5% cohesion wood charcoal

powder tend decreasing but the percentage of 7,5% of cohesion value increasing.

Angel of friction in the soil mixture tends to increase in the percentage of 5%

wood charcoal powder, whereas the percentage 7,5% wood charcoal of inside

friction decreased. The smallest value of cohesion is 0,548 kg/cm2 whereas the

biggest inside friction is 21,400 in percentage of 7,5% wood charcoal powder with

treatment 0 of day. The normal stress and shear stress soil mixture is lower than

the original soil. The normal biggest stress is 3,858 kg/cm2

on original soil, the

normal smallest stress is 3,215 kg/cm2

on percentage of 7,5% wood charcoal

powder with treatment of 3 days. The shear biggest stress is 1,353 kg/cm2

on

original soil, the smallest shear stress is 7,5% of wood charcoal powder with 3

days with 1,127 kg/cm2.

Keywords: clay, physical characteristic, shear strength, stabilization, wood

charcoal powder.