i

SIFAT FISIS DAN MEKANIS TANAH DESA NAMBUHAN

KECAMATAN PURWODADI KABUPATEN GROBOGAN

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil

disusun oleh :

Puspita Sari

NIM : D100130075

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

MOTTO

“Barang siapa menuntut ilmu,maka Allah akan memudahkan baginya jalan

menuju surga”

(H.R Muslim)

ةملسمو لسو ةضيمو ىلع لو ةملسو للو

Artinyaو:و”Mencariوilmuوituوadalahوwajibوbagiوsetiapوmuslimوlaki-laki maupun

muslimوperempuan”.و(HR.وIbnuوAbdilوBarr)

“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang

tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan

saat mereka menyerah”

(Thomas Alva Edison)

“Wanita itu suka Es Cream dan

Coklat,namun lebih suka

KEPASTIAN”

(Sujiwo Tejo)

Terkadang memiliki teman adalah sebuah kebahagian, namun terkadang dengan

teman itu pula kebahagian hilang dengan mudahnya.

(penulis)

v

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah,teriring kehadirat Allah SWT yang telah

meridhoi, kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:

Ayah dan ibu tercinta, tersayang, (ter) segalanya atas

semua do’a, pengorbanan dan perjuangan yang telah

diberikan.

Adek-adekku (manghesti dan kastubo) terimakasih atas

semua dukungan dan bantuan serta pertanyaan “mbak,

kapan wisuda?”

Sahabat- sahabatku yang telah banyak membantu

dalam lancarnya skripsi ini :

1. Rosita dan Ana (kita bagaikan trio yang selalu

bersama)

2. Sholi dan Rakhmat yang selalu membantu dalam

urusan Lab.

3. Agus dan Dinar kita adalah teman seperjuangan

dalam satu team.

4. ABB yang beranggotakan (Budi, Rian, Rendra, Yoga,

Ficky, Arifin, Septian, Adi, Dwi, Gede,Noufal,

Meiyana, Fahmi, Intan, Adhimas, Helmi).

5. Teman-teman sipil 2013 kelas B

6. Teman-teman kos yang sudah mau direpotkan dari

awal mendatangkan tanah.

vi

Dan teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu

persatu, terimakasih atas semua dukungannya. Saat-

saat bersama kalian adalah waktu yang tidak dapat

diulangi lagi ataupun tergantikan.

vii

PRAKATA

Assalaamualaikuum Wr. Wb

Alhamdulillaah. Puji syukur atas rahmat dan karunia Allah SWT sehingga

penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini untuk mencapai derajat sarjana

S-1 di Universitas Muhammadiyah Surakarta. Tak lupa penulis sampaikan ucapan

terimakasih kepada pihak-pihak yang telah berjasa atas selesainya Tugas Akhir

ini, antara lain:

1. Ir. Sri Sunarjono, MT. PhD sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Mochamad Solikin, Ph.D sebagai Ketua Program Studi Teknik Sipil

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Kepada dosen pembimbing TA bapak Agus Susanto, S.T., M.T., serta Ibu

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

penguji yang selama ini meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan

dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir ini. Semoga amal bapak ibu

menjadi amal jariyyah. Aamiin.

4. Bapak Ir.Abdul Rochman, M.T. selaku dosen pembimbing akademik yang

telah membantu dan memberikan pengarahan-pengarahan yang berharga

selama masa studi 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. Semua Karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusunan selama studi dan

hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.

7. Kedua Orang tua saya, yang senantiasa menyayangi, menginspirasi, mendidik,

mendo’akan,وberkorban,وdanوmemberikanوyangوterbaikوuntukوanak-anaknya.

viii

ix

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ ii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI......................................... iii

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

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

PRAKATA .............................................................................................................. vii

DAFTAR ISI........................................................................................................... ix

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

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xiv

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN .............................................................. xvi

ABSTRAKSI...........................................................................................................xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

B. Rumusan Masalah............................................................................. 1

C. Tujuan dan Manfaat Penelitian......................................................... 2

D. Batasan Masalah ............................................................................... 2

E. Keaslian Penelitian............................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

B. Jenis Tanah ...................................................................................... 5

C. Kerusakan Tanah ............................................................................. 6

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

BAB III LANDASAN TEORI

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

1. Berat Jenis Tanah (Specific Gravity) ........................................... 9

x

2. Kadar Air ..................................................................................... 10

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

3a) Batas Cair (Liquid Limit)...................................................... 11

3b) Batas Plastis (Plastic Limit).................................................. 11

3c) Batas Susut (Shrinkage Limit) .............................................. 11

3d) Indeks Plastisitas (Plasticity Index) .................................... 12

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

4a) Analisa Hydrometer.............................................................. 12

4b) Analisa Saringan................................................................... 13

5. Klasifikasi Tanah ......................................................................... 14

5a) USCS (Unified Soil Classification System)........................... 15

5b) AASHTO ( American Association of State Highway and

Transformation Officials ) ................................................16

B. Sifat Mekanis Tanah......................................................................... 18

1. Pemadatan (Standard Proctor) .................................................... 18

2. Uji DST (Direct Shear Test) ........................................................ 20

3. Uji UCT (Unconfined Compression Test) ................................... 21

4. Uji Konsolidasi Tanah ................................................................ 23

5. Uji CBR (California Bearing Ratio) ........................................... 27

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Tinjauan Umum................................................................................ 29

B. Bahan Penelitian ............................................................................... 29

C. Peralatan Penelitian .......................................................................... 29

1. Uji Sifat-sifat Fisis Tanah ......................................................... 29

1a. Uji Kadar Air...................................................................... 29

1b. Uji Specific Gravity............................................................. 30

1c. Uji Batas-batas Atterberg................................................... 31

1d. Analisa Ukuran Butiran...................................................... 35

xi

2. Uji Sifat Mekanis Tanah............................................................ 37

2a) Uji Pemadatan (Standard Proctor) .................................... 37

2b) Uji DST (Direct Shear Test) .............................................. 38

2c) Uji UCT (Unconfined Compression Test) .......................... 39

2d) Uji Konsolidasi Tanah........................................................ 40

2e) Uji CBR (California Bearing Ratio).................................. 41

D. Tahapan Penelitian ........................................................................... 43

E. Pelaksanaan Penelitian ..................................................................... 45

1. Pengujian Kadar Air .................................................................. 45

2. Pengujian Berat Jenis ................................................................ 45

3. Pengujian Batas-batas Atterberg ............................................... 46

4. Pemeriksaan Pembagian Ukuran Butiran Tanah ....................... 47

5. Pengujian Pemadatan (Standard Proctor)................................. 48

6. Pengujian DST (Direct Shear Test) ......................................... 49

7. Pengujian UCT (Unconfined Compression Test) ..................... 49

8. Pengujian Konsolidasi Tanah ................................................... 50

9. Pengujian CBR (California Bearing Ratio) .............................. 51

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pendahuluan .................................................................................. 53

B. Uji Sifat Fisis Tanah Asli ................................................................ 53

1. Uji Tanah Asli ........................................................................... 53

2. Klasifikasi Tanah ...................................................................... 55

C. Uji Mekanis ...................................................................................... 57

1. Uji Pemadatan (Standard Proctor) ........................................... 57

2. Uji Geser langsung (Direct Shear Test) …………................... 58

3. Uji Kuat tekan (Unconfined Compression Test)......................... 60

4. Uji Konsolidasi Tanah ............................................................. 61

5. Uji CBR (California Bearing Ratio) ......................................... 61

xii

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan....................................................................................... 64

B. Saran ................................................................................................. 65

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 66

LAMPIRAN............................................................................................................ 68

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel III.1 Specific Gravity pada macam-macam tanah ................................ 9

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

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

Tabel III.4 Sistem klasifikasi USCS .............................................................. 15

Tabel III.5 Sistem klasifikasi USCS menggunakan LLR .............................. 16

Tabel III.6 Sistem klasifikasi AASHTO........................................................ 17

Tabel III.7 Ukuran alat pemadatan Standard Proctor (ASTM D 698)........... 18

Tabel III.8 Ukuran alat uji Standard Proctor metode A (ASTM D 698)........ 19

Tabel III.9 Perkiraan nilai kohesi lempung murni kenyang air .................... 21

Tabel III.10 Hubungan kuat tekan bebas (qu) dengan konsistensinya........…22وو

Tabel III.11 Nilai CBR terhadap kekuatan subgrade jalan .............................. 27

Tabel V.1 Hasil uji sifat fisis tanah asli ........................................................ 53

Tabel V.2 Hasil uji gradasi tanah asli ........................................................... 54

Tabel V.3 Hasil uji pemadatan Standard Proctor ......................................... 57

Tabel V.4 Hasil uji CBR tanah asli .............................................................. 62

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Kondisi Jalan Berlubang …..................................................... 6

Gambar II.2 Kondisi Jalan Bergelombang .................................................. 7

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

Gambar IV.1 Alat uji kadar air .................................................................... 29

Gambar IV.2 Alat uji specific gravity ........................................................... 30

Gambar IV.3 Alat uji batas cair (Liquid Limit) ............................................ 31

Gambar IV.4 Alat uji batas plastis (Plastic Limit) ........................................ 32

Gambar IV.5 Alat uji batas susut (Shrinkage Limit)..................................... 34

Gambar IV.6 Alat uji Hydrometer................................................................ 35

Gambar IV.7 Alat uji analisa saringan .......................................................... 37

Gambar IV.8 Alat uji pemadatan (Standard Proctor).................................... 37

Gambar IV.9 Alat uji geser langsung (Direct Shear Test).............................. 38

Gambar IV.10 Alat uji kuat tekan (Unconfined Compression Test)..................39

Gambar IV.11 Alat uji konsolidasi ................................................................. 40

Gambar IV.12 Alat uji CBR .......................................................................... 41

Gambar IV.13 Bagan alir tahapan penelitian .................................................. 44

Gambar V.1 Grafik hubungan persentase lolos saringan dengan diameter

saringan .............................................................................. 55

Gambar V.2 Grafik hubungan antara kadar air dengan berat volume kering

maksimum .............................................................................. 58

Gambar V.3 Grafik hubungan antara tegangan geser dengan tegangan

normal ..................................................................................... 59

Gambar V.4 Grafik hubungan antara tegangan dengan regangan .............. 60

Gambar V.5 Grafik hubungan antara penurunan dengan berat hasil uji

CBR Soaked .......................................................................... 61

Gambar V.6 Grafik hubungan antara penurunan dengan berat hasil uji

CBR Unsoaked......................................................................... 62

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Pengujian Kadar Air

Lampiran 2 Pengujian Berat Jenis

Lampiran 3 Pengujian Batas-Batas Atterberg

Lampiran 4 Pengujian Hydrometer

Lampiran 5 Pengujian Analisa Saringan

Lampiran 6 Pengujian Standard Proctor

Lampiran 7 Pengujian DST

Lampiran 8 Pengujian UCT

Lampiran 9 Pengujian Konsolidasi

Lampiran 10 Pengujian CBR Soaked

Lampiran 11 Pengujian CBR Unsoaked

xvi

DAFTAR NOTASI

A : luas penampang

AASHTO : Association of State Highway and Transportation Officials

ASTM : American Society for Testing andMaterial

CBR : California Bearing Ratio

DST : Direct Shear Test

Gs : Specific Gravity

LL : Liquid Limit

LLR : Liquid Limit Ratio

PI : Indeks Plastisitas

PL : Plastic Limit

SL : Shrinkage Limit

UCT : Unconfined Compression Test

USCS : Unified Soil Classification System

c : Kohesi

Cv : coefficient of consolidation

Cc : compression index

Sc : settlement consolidation

H : tebal tanah

T90 : time factor

t90 : waktu terjadinya konsolidasi 90% (menit)

e0 : angka pori pada awal pengujian

e1 : angka pori pada akhir pengujian

p’1 : tegangan efektif awal

p’2 : tegangan efektif akhir

γs : berat volume butiran padat

γw : berat volume air

γb : berat volume tanah basah

xvii

γd : berat volume tanah kering

w : kadar air

Ww : berat air

Ws : berat butiran tanah

W : berat tanah basah

m1 : berat cawan

m2 : berat cawan + tanah basah

m3 : berat cawan + tanah kering

v1 : volume tanah basah dalam cawan

v2 : volume tanah kering oven

V : volume cetakan

N : Gaya Vertikal

τ : kuat geser tanah

: Sudut gesek dalam

σ : tegangan normal pada bidang runtuh

P : gaya beban yang yang bekerja

qu : kuat tekan bebas

xviii

SIFAT FISIS DAN MEKANIS TANAH DESA NAMBUHAN

KECAMATAN PURWODADI KABUPATEN GROBOGAN

ABSTRAK

Tanah digunakan sebagai dasar suatu konstruksi dalam pekerjaan teknik

sipil. Sebagai dasar suatu konstruksi tanah memiliki banyak permasalahan,

seperti daya dukung rendah, kompresibilitas tinggi, konsolidasi terjadi pada

waktu lama, dan kuat geser rendah. Kondisi tanah seperti ini terjadi pada

tanah berbutir halus terutama tanah jenis lempung. Desa Nambuhan

Kecamatan Purwodadi Kabupaten Grobogan memiliki karakteristik tanah

yang sangat lengket pada musim penghujan, dan menjadi sangat keras atau

pecah-pecah pada musim kemarau. Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan

penelitian untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis tanah dari Desa

Nambuhan Kecamatan Purwodadi Kabupaten Grobogan. Penelitian dilakukan

melalui beberapa tahap pengujian, yaitu kadar air, berat jenis, batas-batas

Atterberg, hydrometer dan analisa saringan, DST, UCT, konsolidasi tanah,

CBR soaked dan unsoaked dengan mengacu pada standar ASTM dan

prosedur pengujian di Laboraturium Mekanika Tanah Universitas

Muhammadiyah Surakarta. Hasil dari penelitian ini adalah w = 11,809%, Gs

= 2,57, LL = 84,24%, PL = 33,35%, SL = 28,52%, PI = 50,89%, hasil uji

gradasi menunjukkan butiran tanah lolos saringan nomor 200 sebesar

94,01%. Klasifikasi tanah menurut USCS sampel termasuk golongan CH

yang merupakan kategori tanah lempung anorganik dengan plastisitas tinggi

dan menurut AASHTO sampel termasuk klasifikasi A-7-5. Hasil uji Standard

Proctor didapatkan nilai kadar air optimum 32% dan berat isi kering sebesar

1,29 gr/cm3. Hasil uji DST didapat nilai kohesi tanah (c) = 1,3629 kg/cm2

sertaوnilaiوsudutوgesekو(φ)و.°6,92و=وHasilوujiوUCTوdidapatkanوnilaiوqu=و2,55و

kg/cm2. Hasil uji konsolidasi didapatkan nilai Cv sebesar 0,00305 cm2/dt,

nilai Cc sebesar 0,501, dan juga nilai Sc sebesar 0,1580 cm. Hasil uji CBR

soaked adalah 0,162 % serta CBR unsoaked didapatkan nilai sebesar 1%.

Kata kunci : sifat fisis, sifat mekanis, tanah lempung

xix

PHYSICAL CHARACTERISTICS AND SOIL MECHANISM AT

NAMBUHAN VILLAGE, PURWODADI SUBDISTRICT, GROBOGAN

REGENCY

ABSTRACT

Soil is used as a foundation of construction in the work of civil

engineering. As a foundation of construction, soil has many problems.

Consolidation occurs in a long time and has low frictional strength. This

condition occurs to the fine grained soil, especially clay. The characteristic of

the soil at Nambuhan village at Grobogan regency is sticky in rainy season.

However, It becomes solid and fractional in dry season.

Based on the case above, the research was conducted to know the physical

characteristics and soil mechanism at Nambuhan village,

Purwodadisubdistrict, Grobogan regency. The research was conducted

through several testing steps, namely water content, specific gravity, limit of

Atterberg, hydrometer and filter analysis, DST, UCT, soil consolidation,

soaked and unsoaked CBR by concerning on standard of ASTM and testing

procedure at laboratory of soil mechanism at Muhammadiyah University of

Surakarta.

The result showed that w = 11,809%, Gs = 2,57, LL = 84,24%, PL =

33,35%, SL = 28,52%, PI = 50,89%. The result of gradation test showed that

the grained soil passed the filter at number 200 with the percentage of

94,01%. According to USCS sampling, soil classification belongs to CH

category. The category belongs to inorganic clay category with high

plasticity. According to AASHTO, the sample belongs to classification of

A-7-5. The testing result of Standard Proctor resulted the value of the

optimal water content of 32% and dried content weight of 1,29 gr/cm3.

The testing result of DST showed the value of soil cohesion (c) =1,3629

kg/cm2 and the value of frictional angle (φ)و.°6,92و=وMeanwhile,و theو testingو

result of UCT showed the value of qu= 2,55 kg/cm2. The testing result of

consolidation showed that the value of Cv was 0,00305 cm2/dt, the value of

Cc was 0,501, and the value of Sc was 0,1580 cm. At last, the testing result of

soaked CBR was 0,162% and unsoaked CBR was 1%.

Keywords:physical characters, mechanical characters, clay.