TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG LUNAK YANG

DISTABILISASI DENGAN KOLOM CAMPURAN PASIR KAPUR DENGAN

VARIASI DIAMETER

PUBLIKASI ILMIAH

PUBLIKASI ILMIAH

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Oleh:

MAR ENNI

D 100 120 092

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

i

ii

iii

1

TINJAUAN KUAT GESER TANAH LEMPUNG LUNAK YANG

DISTABLISASI DENGAN KOLOM CAMPURAN PASIR KAPUR DENGAN

VARIASI DIAMETER

Abstrak

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Merdhiyanto (2015) tanah di Desa Troketon Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten

termasuk dalam A-7-6 yaitu lempung lunak dengan plastisitas tinggi. Hal tersebut mengakibatkan kerusakan struktur

bangunan yang berada diatasnya seperti fenomena jalan retak-retak, ambles dan bergelombang. Salah satu cara mengatasi

masalah tersebut dilakukan stabilisasi tanah dengan menggabungkan dua bahan material pasir dan kapur. Pada penelitian

ini dilakukan stabilisasi tanah dari Desa Troketon Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten menggunakan kolom campuran

pasir kapur dengan variasi diameter. Pengujian ini ditinjau dari parameter kuat geser yaitu nilai kohesi (c) dan nilai sudut

geser dalam (φ). Hasil penelitian menunjukkan bahwa stabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur nilai kohesi (c)

paling tinggi yaitu sebesar 0,3534 kg/cm2, nilai sudut gesek dalam (φ) paling tinggi sebesar 7,03o dan nilai kuat geser

meningkat hingga 0,554 kg/cm2. Pada penelitian ini semakin besar diameter yang dipakai nilai kohesi (c), nilai sudut

gesek dalam (φ) dan nilai kuat geser tanah semakin menurun, dengan demikian diameter kolom campuran pasir kapur

yang paling efektif pada diameter 10 cm.

Kata kunci: tanah lempung lunak, stabilisasi, kolom campuran pasir kapur, kuat geser tanah, kohesi , sudut gesek

dalam.

Abstract

According to research conducted by Merdhiyanto (2015) soil in the village Troketon Pedan Regency of Klaten

included in the A-7-6 is soft clay with high plasticity. It resulted in structural damage to buldings located

thereon such as the phenomenon of road cracks, subsidence and bumpy. One way to overcome these problems

do soil stabilization by combining two materials of sand and lime. In this research, soil stabilization of the

Troketon Village of Klaten Regency Pedan using a mixture of sand lime column with variation diameter. This

test in terms of shear strength parameters of a value of cohesion (c) and angle friction (φ). The results show

that stabilization with mixture of sand lime column value of cohesion (c) the most highest at 0,3534 kg/cm2,

the value of angle friction at 7,030 and the value of shear strength at 0,554 kg/cm2 . In this study, the larger the

diameter of the used value of cohesion (c) and the friction angle (φ) decrease, thus diameter of column a

mixture of sand lime is the most effective at a diameter of 10 cm.

Keywords : soft clay soil, stabilization, lime sand mixture column, the shear strength, cohesion , the friction

angle.

2

PENDAHULUAN

Tanah merupakan bahan bangunan yang memiliki peranan penting pada berbagai macam pekerjaan

konstruksi, karena tanah berfungsi sebagai unsur utama fondasi dari bangunan. Salah satu jenis tanah

yang perlu kita ketahui yaitu lempung, lempung adalah jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis

memliki daya dukung yang sangat rendah pada kondisi kadar air tinggi dan memiliki kembang susut

yang tinggi pula. Hal tersebut menyebabkan kerusakan struktur bangunan yang berada diatasnya

seperti fenomena jalan retak-retak, ambles dan bergelombang sehingga dapat merugikan masyarakat.

Salah satu contoh kondisi tanah yang kandungan lempungnya tinggi yaitu di Desa Troketon

Kecamatan Pedan Kabupaten Klaten menurut penelitian yang sudah pernah dilakukan oleh

(Merdhiyanto, 2015) berdasarkan metode Assosciation of State Highway and Transportation Official

(AASHTO), termasuk dalam A-7-6, yaitu lempung buruk. Sedangkan menurut metode United Soil

Clasification System (USCS) termasuk dalam golongan CH yaitu lempung anorganik dengan

plastisitas tinggi.

Dari permasalahan di atas, maka lempung yang berasal dari Desa Troketon Kecamatan Pedan

Klaten ini perlu distabilisasi untuk menanggulangi masalah yang terjadi pada daerah tersebut.

Metode yang dilakukan antara lain mencampur tanah lempung dengan material tambahan, metode

pemadatan, preloading, metode vertical drain dan masih banyak lagi. Pada penelitian ini

menggunakan metode stabilisasi tanah kolom campuran pasir dan kapur. Pada penelitian ini akan

dilakukan perbaikan metode stabilisasi tanah kolom campuran pasir dan kapur dengan variasi

diameter yang ditinjau dari kuat gesernya.

METODE

Dalam penelitian ini terdapat 5 tahap yaitu pertama tahap penentuan lokasi dan pengambilan sampel

tanah. Selain itu mempersiapkan alat-alat yang digunakan dalam penelitian dan membuat beban

seberat 50 Kg.

Kemudian tahap kedua yaitu ini menyiapkan benda uji dari box yang menggunakan kolom campuran

pasir kapur untuk pemeriksaan-pemeriksaan yang akan dilakukan. Pertama menyiapkan box

pengujian, lalu memasukkan pasir setebal 5 cm sama rata pada dasar box pengujian sebagai drainase

horizontal, lalu memasang cetakan kolom yang berdiameter 15 cm berbentuk setengah lingkaran pada

sisi tepi kanan kiri dari box uji.kemudian sampel tanah dimasukkan sampai ketinggian 30 cm padat

secara bertahap 3 lapis dengan jumlah pukulan 25 kali per lapis. Kemudian sampel dijenuhkan dengan

air selama 4 hari. Setelah direndam selama 4 hari air dibuang dengan membuka kran pembuangan dan

tunggu selama 24 jam.

3

Selanjutnya tahap ketiga yaitu mencabut cetakan kolom lalu lubangnya diisi dengan kapur.

Kemudian memasukkan pasir diatas sampel tanah dengan ketebalan 5 cm sebagai drainase horizontal.

Lalu memberikan timbunan beban dengan berat 50 kg. Kemudian didiamkan selama 4 hari, air

dibuang dengan membuka kran samping box, dan tunggu selama 24 jam. Setelah itu melepas

timbunan, kemudian ambil 3 sampel, yaitu dengan jarak 16,67 cm, 33,33 cm dan 50 cm dari tepi

kanan kiri box uji untuk dilakukan pembuatan benda uji dan pengujian geser langsung. Pengujian

sifat fisis tanah yaitu Pemeriksaan batas cair (Liquid Limit), Pemeriksaan batas plastis (Plastic Limit),

Pemeriksaan batas susut (Shrinkage Limit) dan pengujian berat jenis (Spesific Gravity).

Pada tahap keempat dilakukan pengujian kuat geser langsung pada sampel tanah yang telah

distabilisasi menggunakan kolom campuran pasir kapur.

Tahap terakhir dilakukan analisa data-data hasil pengujian yang telah dilakukan pada tahap

pertama sampai tahap ketiga Analisa data ini dilakukan untuk mendapatkan kesimpulan dari

penelitian yang telah dilakukan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini untuk memperoleh data-data yang diperlukan dilakukan beberapa pengujian dan

pemeriksaan. Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini meliputi, pemeriksaan tanah yang sebelum

distabilisasi menggunakan kolom campuran pasir kapur dan yang sesudah distabilisasi menggunakan

kolom campuran pasir kapur dengan pengujian sifat fisis tanah batas-batas Atterberg (Liquid Limit,

plastic Limit, dan Shrinkage Limit), pengujian berat jenis (specific gravity), pemeriksaan nilai sudut

gesek dalam (φ), pemeriksaan nilai kohesi (c), dan pemeriksaan nilai kuat geser (τ).

3.1 Pengujian Sifat Fisis Tanah

Untuk pengujian sifat fisis tanah dilakukan pemeriksaan berat jenis dan batas-batas Atterberg

berupa batas cair (Liquid Limit), batas plastis (Plastic Limit) dan batas susut (Shrinkage Limit).

Berikut Tabel hasil nilai pengujian berat jenis (Gs) tanah setelah distabilisasi dengan kolom

campuran pasir kapur.

Tabel 1. Hasil uji berat jenis tanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur

Pengujian

jarak

pengambilan Tanpa

kolom

Diameter kolom (cm)

sampel (cm) 10 15 20

Gs

16.67

2.705

2.624 2.609 2.601

33.33 2.667 2.639 2.611

50 2.691 2.649 2.635

Hubungan antara berat jenis (Spesifiic Gravity) dengan variasi diameter kolom dalam grafik dibawah

ini :

4

Gambar 1. Hubungan antara berat jenis (Spesifiic Gravity) dengan variasi diameter kolom

Berdasarkan hasil pengujian berat jenis menunjukkan bahwa terjadi penurunan nilai Gs

setelah tanah di stabilisasi dengan menggunakan kolom campuran pasir kapur, dan semakin besar

diameter kolom nilai Gs semakin menurun. Hal ini dikarenakan berat jenis pasir yaitu antara 2,65 –

2,68 sedangkan berat jenis kapur yaitu 2,302 lebih kecil daripada berat jenis tanah asli 2,705, selain

itu ukuran diameter kolom untuk stabilisasi tanah juga berpengaruh pada penurunan nilai Gs.

Semakin besar ukuran diameter kolom yang dipakai, kapur dan pasir yang digunakan juga lebih

banyak sehingga nilai Gs nya semakin menurun.

Tabel 2. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarak pengambilan

sampel 16.67 cm

Variasi diameter (cm) LL (%) PL (%) PI (%) SL (%)

tanpa kolom 79.80 24.18 55.62 6.75

10 70 29 36.8 12.99

15 68.40 31.83 36.57 13.46

20 67 30.61 36.39 14.34

Tabel 3. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarak pengambilan

sampel 33,33 cm

Variasi diameter (cm) LL (%) PL (%) PI (%) SL (%)

tanpa kolom 79.80 24.18 55.62 6.75

10 71.70 25.83 42.87 11.08

15 69.30 29.08 40.22 11.41

20 67.30 28.31 38.99 12.39

Tabel 4. Hasil uji batas- batas Atterberg pada kolom campuran pasir kapur pada jarakpengambilan

sampel 50 cm

Variasi diameter (cm) LL (%) PL (%) PI (%) SL (%)

tanpa kolom 79.80 24.18 55.62 6.75

10 72 24.62 44.47 9.97

15 71.70 27.75 43.95 10.22

20 68 26.08 41.62 11.66

2.525

2.550

2.575

2.600

2.625

2.650

2.675

2.700

2.725

tanpa kolom 10 15 20

Spec

ific

Gra

vity

(G

s)

Variasi Diameter Kolom (cm)

jarak 50 cmjarak 33.33 cmjarak 16.67 cm

5

Dari hasil pengujian sifat fisis tanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur

menunjukkan bahwa nilai Liquid Limit (LL) atau batas cair semakin menurun ketika diameter kolom

yang digunakan semakin besar. Hal ini disebabkan oleh semakin banyak kapur yang digunakan pori-

pori pasir terisi kapur, sehingga kadar air berkurang. Nilai batas plastis (PL) mengalami kenaikan

dengan semakin besar diameter kolom yang digunakan, hal ini disebabkan oleh karena berkurangnya

kadar air dalam tanah yang telah di stabilisasi. Nilai batas susut (SL)menunjukkan bahwa semakin

besar dimensi kolom yang digunakan maka semakin naik nilai batas susutnya, hal ini disebabkan

adanya reaksi tanah terhadap stabilisator tanah yaitu campuran pasir kapur.Nilai indeks plastisitas

(PI) tanah semakin turun nilai ketika mendekati kolom dan semakin besar diameter kolom yang

digunakan.

3.2 Pengujian Kuat Geser (Direct Shear Test)

Hasil dari pengujian kuat geser tanah yang sudah distabilisasi dengan kolom campuran pasir

kapur dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 5. Hasil uji kuat geser tanah

DiameterKolom

Jarak

pengambilan

sampel (cm)

C

(kg/cm2) ϕ (°)

Tanah Asli 0.1417 1.81

10

16.67 0.3067 4.26

33.33 0.3407 6.78

50 0.3534 7.03

15

16.67 0.2852 4.12

33.33 0.3265 4.74

50 0.3402 5.07

20

16.67 0.2151 2.28

33.33 0.2257 2.57

50 0.2396 3.62

Dari hasil uji kuat gesertanah setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur

digambarkan dalam grafik dibawah ini :

Gambar 2. Hubungan antara kohesi (c) dengan variasi diameter kolom

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

tanpa kolom 20 15 10

c (k

g/c

m2)

Diameter kolom (cm)

jarak 16.67 cm

jarak 33.33 cm

jarak 50 cm

6

Gambar 3. Hubungan antara sudut gesek dalam (φ) dengan variasi diameter kolom

Nilai kohesi (c) dengan variasi diameter menunjukkan bahwa semakin besar diameter kolom

yang digunakan semakin kecil nilai kohesi (c). Hal ini dikarenakan oleh adanya kohesi semu, kohesi

semu berasal dari gaya kapiler dan gaya mekanis. Gaya kapiler tersebut adalah adanya rembesan air

menuju ke atas, rembesan air berlawanan dengan arah gravitasi (berat tanah), semakin besar diameter

kolom yang dipakai semakin besar juga rembesan airnya dikarenakan semakin banyak kapur yang

digunakan. Gaya mekanis adalah gaya dari luar yaitu dari beban 50 kg. Hal ini mengakibatkan

kepadatan tanah menjadi berkurang, gesekan antar butiran menjadi lepas satu sama lainnya sehingga

tegangan efektif juga berkurang. Apabila kecepatan aliran rembesan air makin besar, maka gaya

berat tanah makin berkurang, akibatnya tegangan total makin kecil.

Nilai sudut gesek dalam (ϕ) dengan variasi diameter kolom menunjukkan bahwa semakin

besar diameter yang digunakan nilai sudut gesek dalam (ϕ) semakin menurun, hal ini disebabkan oleh

campuran pasir dan kapur yang membuat adanya pergerakan partikel-partikel tanah yang saling

menjauhi satu sama lain akibat dari pori-pori tanah terisi oleh kapur sehingga mengeras dan air sulit

keluar, sehingga terjadi pelemahan ikatan antar partikel dalam tanah. Menurut Wiqoyah, dkk (2012),

dengan peningkatan kadar air dalam tanah, maka akan semakin kecil nilai sudut gesek dalamnya (φ).

Hasil nilai tegangan normal (σ) dan tegangan geser (τ) dengan variasi diameter dan jarak pengambilan

sampel

Hasil nilai tegangan normal (σ) dan tegangan geser (τ) dengan variasi diameter kolom dan

jarak pengambilan sampel dapat dlihat pada tabel di bawah ini :

0

1

2

3

4

5

6

7

8

tanpa kolom 20 15 10

sud

ut

ges

ek d

ala

m ϕ

(°)

Diameter kolom (cm)

jarak 16.67 cm

jarak 33.33 cm

jarak 50 cm

7

Tabel 6. Hasil nilai tegangan normal (σ) dan tegangan geser (τ) dengan variasi diameter kolom dan

jarak pengambilan sampel

Variasi

Diameter

Kolom (cm)

Jarak

Pengambilan

Sampel (cm)

Tegangan

Geser (τ)

(kg/cm2)

tanpa kolom - 0.191

10

16,67

0.432

15 0.410

20 0.285

10

33,33

0.532

15 0.455

20 0.299

10

50

0.554

15 0.490

20 0.344

Grafik hubungan antara variasi diameter kolom campuran pasir kapur dengan nilai kuat geser

tanah pada beban normal 3,2 kg.

Grafik hubungan antara variasi diameter kolom campuran pasir kapur dengan nilai kuat geser tanah

pada beban normal 3,2 kg.

Gambar menunjukkan bahwa nilai kuat geser tanah (τ) menunjukkan bahwa semakin kecil

diameter kolom campuran pasir kapur yang digunakan nilai kuat geser tanah (τ) semakin besar. Hal

ini disebabkan oleh campuran pasir dan kapur yang membuat adanya pergerakan partikel-partikel

tanah yang saling menjauhi satu sama lain akibat dari pori-pori tanah terisi oleh kapur sehingga

mengeras dan air sulit keluar, sehingga terjadi pelemahan ikatan antar partikel dalam tanah. Menurut

Wiqoyah, dkk (2012), dengan peningkatan kadar air dalam tanah, maka akan semakin kecil nilai sudut

gesek dalamnya (φ)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Tanpa kolom 20 15 10

Ku

at

ges

er τ

(kg

/cm

2)

Variasi diameter kolom (cm)

jarak 16.67 cm

jarak 33.33 cm

jarak 50 cm

8

4.KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan penelitian di laboratorium dan analisa data percobaan maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Stabilisasi tanah dengan kolom campuran pasir kapur dapat memperbaiki sifat fisis tanah

lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten dengan, semakin besar diameter

kolom nilai batas cair (LL) semakin menurun yaitu sebesar 67 %, nilai (PL) semakin naik

yaitu sebesar 31,83 %, nilai (SL) semakin naik yaitu sebesar 14,34 % dan nilai indeks

plastisitas (PI) semakin menurun yaitu sebesar 36,39 %.

2. Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten memiliki nilai kohesi (c) tanah

setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur menjadi naik. Nilai kohesi (c) paling

tinggi terjadi pada kolom diameter 10 cm yaitu sebesar 0,3534 kg/cm2.

3. Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten nilai sudut gesek dalam (φ)

setelah distabilisasi dengan kolom campuran pasir kapur mengalami kenaikan. Nilai sudut

gesek dalam (φ) paling tinggi terjadi pada diameter 10 cm yaitu sebesar 7,030.

4. Tanah lempung lunak Desa Troketon Kecamatan Pedan Klaten setelah distabilisasi dengan

kolom campuran pasir kapur nilai kuat geser meningkat hingga 0,554 kg/cm2 pada diameter

kolom campuran pasir kapur 10 cm.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan maka untuk penelitian berikutnya disarankan :

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam pengujian kadar air setiap kolom diameter dan

jarak pengambilan sampel.

2. Perlu pemberian filter pada katub pembuangan air, sehingga pada saat pembuangan air bisa

lancar.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan stabililisasi bahan kimia lain.

PERSANTUNAN

Ucapan terima kasih disampaikan kepada pengelola Laboratorium Mekanika Tanah Program Studi

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan pengelola Laboratorium

Mekanika Tanah Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

atas kerjasamanya sehingga penelitian ini dapat dilaksanakan.

DAFTAR PUSTAKA

American Society Testing and Materials. (1996). Annual Book of ASTM Standard Race Street.

Philadelphia, USA.

Apriyono A, Sumiyanto, Noor A. PSH 2008, Studi Pengaruh Stabilisasi Tanah Lempung Lunak

9

Menggunakan Kolom Kapur Terhadap Parameter Kecepatan Penurunan Tanah, Jurnal

Dinamika Rekayasa, vol 4 No 1, pp. 1-5.

Bowles, J. E. (1986). Sifat – Sifat Geoteknik Tanah (J. K . Hainim,Trans.) Jakarta: Erlangga.

Eka, R.R. (2015) Perbandingan Konsolidasi Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi Dengan

Kolom Campuran Pasir Kapur Dan Kolom Pasir Di Atas Kapur.

Hardiyatmo, H. C. (2012) Mekanika Tanah 1. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.

Hardiyatmo, H. C. (1994) Mekanika Tanah I1. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.

Merdhiyanto, P . (2015). Sand Lime Coloumn Stabilization On The Consolidation Of Soft Clay

Soil. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Munawir , A., Indrawahyuni, H & Haryani, E . R . 2008. Pengaruh Kadar Air Terhadap

Perilaku Modulus Deformasi Tanah Lempung Dikawasan Universitas Brawijaya Malang

Yang Distabilisasi Secara Standar. Jurnal Rekayasa Teknik Sipil / Volume 2, No. 2- 2008

ISSN 1978 – 5658.

Rahmawati, I,M,P. 2015. Pengaruh Kadar Air Terhadap Kuat Geser Tanah ekspansif Bojonegoro

Dengan Stabilisasi Menggunakan 15 % Fly Ash Dengan Metode Deep Soil Mix, Jurnal ,

S1 Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang.

Rini, R.E.(2015) Perbandingan Konsolidasi Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi Dengan

Kolom Campuran Pasir Kapur dan Kolom Pasir Diatas kapur. Surakarta : Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

SNI. (03 - 6827- 2002) . Metode Pengujian Ikat Awal semen Portland dengan Menggunakan

alat vicat untuk pekerjaan Sipil. Jakarta : Badan Standar

Nasional.

Wesley. D (1977) Mekanika Tanah. Jakarta Selatan : Badan Penerbit Pekerjaan Umum.

Wijayanto, D.B. (2015) Pengaruh Variasi Diameter Kolom Campuran Pasir kapur Terhadap

Konsolidasi tanah Lempung Lunak , Surakarta : Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Wiqoyah, Q. (2006). “Pengaruh Kadar Kapur,Waktu Perawatan dan, Perendaman Terhadap

Kuat Dukung Tanah Lempung ”dalam Dinamika Teknik Sipil (Januari, volume 6).

No. 1 Surakarta :Universitas Muhammadiyah Surakarta p. 16-24.