30

POKOK BAHASAN III

KLASIFIKASI TANAH DASAR (SUBGRADE)

DENGAN CARA USCS

3.1 Pendahuluan

Selain klasifikasi tanah dasar dengan cara AASHTO yang telah

dikenalkan di Bab II, maka terdapat satu klasifikasi lagi yang umum

digunakan di Indonesia yaitu klasifikasi tanah dasar dengan cara USCS

(unified soil classification system). Menariknya klasifikasi dengan cara

USCS ini selain sederhana juga tanah dapat diklasifikasi didasarkan

atas konsep: kesamaan sifat dengan kinerjanya.

3.1.1 Deskripsi Singkat

Klasifikasi tanah dasar (subgrade) dengan cara USCS ini berisi

tentang:

1. Menjelaskan sistim klasifikasi USCS

2. Mendeskripsikan ukuran fraksi butiran tanah

3. Menunjukkan contoh grafik butiran tanah

4. Menunjukkan prosedur menklasifikasi tanah dengan cara USCS

5. Membahas contoh soal dan penyelesaiannya

3.1.2 Relevansi

Bab ini memberikan penjelasan pada para mahasiswa cara

menklasifikasi material tanah yang digunakan untuk subgrade. Dalam

konstruksi perkerasan jalan, subgrade merupakan lapisan yang paling

penting. Kerusakan jalan paling besar adalah karena lemahnya

subgrade. Apabila didapatkan material tanah yang sangat baik untuk

bahan subgrade, maka bisa dipastikan material diatasnya menjadi lebih

tipis ketebalannya, dengan demikian konstruksi jalan akan lebih murah

biaya pembuatannya maupun pemeliharaannya.

31

3.1.3 Kompetensi Dasar

Bila diberikan penjelasan cara menklasifikasi material tanah dengan

cara USCS, maka mahasiswa Program Diploma III Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Diponegoro dapat menerangkan kembali

cara menklasifikasikan material tanah dasar dengan cara USCS dengan

90% benar.

3.2 Penyajian

3.2.1 Sistim Klasifikasi USCS

Sistim klasifikasi tanah dasar dengan cara USCS (unified soil

classification system) dibuat oleh Arthur Casagrande yang mana pada

awalnya digunakan oleh US Army untuk membuat landasan terbang

selama perang dunia kedua. Sistim ini telah terbukti berdaya guna tinggi.

Tanah pada sistem USCS ini dibagi menjadi 3 bagian utama:

1. Tanah berbutir kasar (coarse grained soils) lebih dari 50% tertahan

saringan No. 200: gravel dan gravelly soils, sand dan sandy soils

didalamnya terbagi lagi ke ukuran butiran (grain size), bentuk kurva

gradasinya dan ada tidaknya nilai PI.

2. Tanah berbutir halus (fine grained soils) lebih dari 50% lolos saringan

No. 200: lanau (silts) dan lempung (clays) didalamnya terbagi lagi

berdasarkan hubungan antara LL dan PI dan ada tidaknya kandungan

material organisnya.

3. Tanah humus (peaty soils): jenis ini mengandung serat organis yang

tinggi.

Ukuran Butiran Tanah

Deskripsi ukuran butir tanah yang tersaji di Tabel 3.1 dibawah akan

membantu kita dalam memahami simbol-simbol yang digunakan di

klasifikasi USCS. Demikian juga gambar kurva gradasi tanah seperti

pada Gambar 3.1 yang didapat dari analisa saringan terhadap tanah.

Pada Gambar 3.1 dikenal 3 macam kurva yaitu:

32

1. Uniform-graded (bergradasi seragam), disini ukuran butiran tanah

hampir sama semuanya. Uniform graded ini termasuk poorly-graded

(bergradasi buruk).

2. Well-graded (bergradasi baik/menerus), tanah mempunyai butiran dari

kecil hingga besar ada semuanya.

3. Gap-graded (bergradasi senjang), disini ada ukuran butiran tanah

yang tidak ada, ditunjukkan oleh garis yang mendatar dari kurva. Gap-

graded ini termasuk juga poorly-graded.

Tabel 3.1 Ukuran fraksi butiran tanah Komponen Ukuran butiran

Cobbles Diatas 75 mm Diatas 3 in

Gravel

Coarse gravel

Fine gravel

75 mm hingga 4.75 mm

75 mm hingga 19 mm

19 mm hingga 4.75 mm

Saringan 3 in hingga No. 4

3 in hingga ¾ in

Saringan ¾ in hingga No.4

Sand

Coarse sand

Medium sand

Fine sand

4.75 mm hingga 0.075 mm

4.75 mm hingga 2 mm

2 mm hingga 0.425 mm

0.425 mm hingga 0.075 mm

No. 4 hingga No. 200

No.4 hingga No.200

No. 10 hingga No.40

No. 40 hingga No.200

Fines (silt atau

clay)

Dibawah 0.075 mm Dibawah No. 200

Sumber: Asphalt Technology And Construction Practices, The Asphalt

Institute ES-1.

Gambar 3.1 Bentuk kurva gradasi tanah

33

Prosedur Klasifikasi

Hal pertama yang kita pelajari adalah mengetahui simbol ukuran

butiran tanah, sehingga akan memudahkan dalam membaca tabel

klasifikasi. Simbol yang digunakan dapat dilihat di Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Simbol untuk komponen, gradasi dan liquid limit Komponen Simbol

Boulders

Cobbles

Gravel

Sand

Silt

Clay

Organic

Peat

Tidak ada

Tidak ada

G

S

M *)

C

O

Pt

Well – graded

Poorly – graded

W

P

High LL

Low LL

H

L

*) Diambil dari bahasa Swedia: Mo atau Mjala.

Penentuan jenis tanah didasarkan atas hasil analisa saringan dan

Atterberg limit di laboratorium, di Bab 3.2 diatas ada 3 bagian utama

tanah pada sistim ini. Hasil dari analisa saringan dan Atterberg limit

selanjutnya untuk membaca Tabel 3.3 dan 3.4.

Cara klasifikasinya sebagai berikut:

1. Untuk tanah berbutir kasar (> 50% tertahan saringan No. 200):

* G bila > 50% tertahan saringan No. 4 (4.76 mm).

* S bila > 50% lolos saringan No. 4.

* Bila pada G terdapat butiran halus yang lolos saringan No. 200 < 5%,

maka dikatakan “bersih” (clean), untuk ini tidak diperlukan pengujian

Atterberg limit.

* Jika butiran halus yang lolos saringan No. 200 > 12% maka dikatakan

“ada butiran halusnya” (with fines), untuk itu hasil Atterberg limit (PI dan

LL) harus diplotkan ke Gambar 3.2. Bila jatuh diatas A-line, maka daerah

34

C dan bila dibawah A-line daerah M. Contoh GM. Tetapi bila tepat di A-

line, maka harus memakai 2 simbol GM-GC. Catatan: Pengujian

Atterberg limit dilakukan terhadap tanah yang lolos saringan No. 40

(0.42 mm).

* Jika butiran halus yang lolos saringan No. 200: 5% < butiran halus <

12%, maka tanah dikatakan “ada digaris batas” (border line), untuk itu

dipakai 2 simbol misal: GW-GC.

* Hal diatas berlaku juga untuk S.

* Untuk memakai simbol W, maka harus dipenuhi kriteria untuk Cu dan

Cc di Tabel 3.4. Cu (coefficient of uniformity) = koefisien keseragaman

dan Cc (coefficient of curvature) = koefisien kelengkungan.

2. Untuk tanah berbutir halus (> 50% lolos saringan No. 200):

* Atterberg limit dilakukan untuk tanah yang lolos saringan No. 40, untuk

menklasifikasi tanah didasarkan pada Gambar 3.2. Bila LL > 100 dan PI

> 60 maka A-line harus diperpanjang sendiri.

* Untuk tanah yang kelihatan organic (dari warna dan baunya), maka

dilakukan pengujian LL yang kedua setelah tanah untuk yang kedua

kalinya dipanaskan pada suhu 1100 C selama 24 jam dioven. Apabila

terdapat pengurangan harga LL > 25%, dapat dikatakan tanah dari jenis

O.

* Untuk tanah yang ada di garis batas antara tanah inorganic dan

organic, yaitu bila hasil ploting LL vs PI nya jatuh tepat di A-line maka

tanah diklasifikasikan sebagai CL-ML atau CL-OL. Apabila mempunyai

LL = 50 maka untuk klasifikasi cenderung ke yang plastis. Jadi bila LL =

50 dan PI = 22 maka tanah diklasifikasikan sebagai CH-MH. Tetapi bila

LL = 50 dan PI < 22 maka tanah diklasifikasikan sebagai ML-MH atau

OL-OH, tergantung adanya benda organis.

Pekerjaan laboratorium bisa dihilangkan didasarkan pada inspeksi

secara visual. Misalnya bila jelas tanah tersebut berbutir halus, maka

tidak diperlukan penentuan grain-size. Atterberg limit juga bisa

dihilangkan setelah dilihat tanahnya coarse-grained dengan butiran

halus kurang dari 5%. Untuk sejenis tanah yang kandungan utamanya

35

bahan organis bukan hasil pelapukan atau sebagian hasil pelapukan,

berwarna coklat tua hingga hitam, mempunyai bau organis dan texturnya

berserat maka boleh diklasifikasikan sebagai Pt tanpa harus diadakan

pengujian laboratorium.

Tabel 3.3 Tabel klasifikasi tanah USCS Major divisions Group

symbols

Typical names

GW Well-graded gravels and gravel-

sand mixtures, little or no fines

Cle

an

Gra

vel

s

GP Poorly graded gravels and gravel-

sand mixtures, little or no fines

GM Silty gravels, gravel-sand-silt

mixtures

Gra

vel

s,

50

%

or

mo

re

of

coar

se

frac

tio

n

reta

ined

o

n

No

.4

siev

e

Gra

vel

s

wit

h

fin

es

GC Clayey gravels, gravel-sand-clay

mixtures

SW Well-graded sands and gravelly

sands, little or no fines

Cle

an

san

ds

SP Poorly graded sands and gravelly

sands, little or no fines

SM Silty sands, sand-silt mixtures

Co

ars

e-

gra

ined

so

ils.

M

ore

th

an

50

%

reta

ined

on

No

. 2

00

sie

ve

San

ds.

Mo

re

than

5

0%

o

f

co

arse

fr

acti

on

pass

es N

o.4

sie

ve

San

ds

wit

h

fin

es

SC Clayey sands, sand-clay mixtures

ML Inorganic silts, very fine sands, rock

flour, silty or clayey fine sands

CL Inorganic clays of low to medium

plasticity, gravelly clays, sandy

clays, silty clays, lean clays

Sil

ts

and

cl

ays

Liq

uid

lim

it 5

0%

or

less

OL Organic silts and organic silty clays

of low plasticity

MH Inorganic silts, micaceous or

diatomaceous fine sands or silts,

elastic silts

CH Inorganic clays of high plasticity,

fat clays

Fin

e-g

rain

ed

so

ils

5

0%

or

mo

re p

ass

es N

o.

20

0 s

ieve

Sil

ts

and

cl

ay

s

Liq

uid

li

mit

gre

ater

th

an

50

%

OH Organic clays of medium to high

plasticity

Highly organic soils Pt Peat, muck, and other highly

organic soils

Sumber: Krebs, R.D. & Walker, R.D., Highway Materials (dp)

36

Table II.5 Lanjutan klasifikasi USCS Group

symbols

Classification criteria

GW Cu =

10

60

D

D Greater than 4

Cc = ( )

6010

2

30

DD

D

× Between 1 and 3

GP Not meeting both criteria for GW

GM Atterberg limits plot below

A line or plasticity index

less than 4

GC Atterberg limits plot above

A line and plasticity index

greater than 7

Atterberg limits

plotting in hatched

area are borderline

classifications

requiring use of

dual symbols

SW Cu =

10

60

D

D Greater than 6

Cc = ( )

6010

2

30

DD

D

× Between 1 and 3

SP Not meeting both criteria for SW

SM Atterberg limits plot below

A line or plasticity index

less than 4

SC

Cla

ssif

ica

tio

n o

n b

asi

s o

f p

erc

en

tage o

f fi

nes

Les

s th

an 5

% p

ass

No

. 20

0 s

ieve

G

W,

GP

, S

W,

SP

Mo

re t

han

12

% p

ass

No

. 2

00

sie

ve

G

M,

GC

, S

M,

SC

5%

to

12

% p

ass

No

. 2

00

sie

ve

Bo

rder

line

clas

sifi

cati

on

req

uir

ing

use

of

du

al

sym

bols

Atterberg limits plot above

A line and plasticity index

greater than 7

Atterberg limits

plotting in hatched

area are borderline

classifications

requiring use of

dual symbols

ML

CL

OL

MH

CH

OH

Ditentukan berdasarkan Gambar 3.2

PT Visual-manual identification, see ASTM D 2488

Sumber: Krebs,R.D. & Walker,R.D., Highway Materials (dp)

37

Gambar 3.2 Grafik plastisitas

Contoh Soal Klasifikasi USCS

1. Tentukan klasifikasi sejenis tanah yang mempunyai sifat-sifat sebagai

berikut:

Saringan % lolos ¼ in (6.35 mm) 60 No.4 (4.76 mm) 57

No. 20 (0.84 mm) 30 No. 200 (0.075 mm) 10

Untuk tanah yang lolos saringan No. 40, LL = 30 dan PI = 5. Tanah dari

jenis inorganic.

Penyelesaian:

Tanah diatas mengandung 43% gravel, 47% pasir dan 10% butiran

halus, dengan demikian tanah tersebut terletak digaris batas antara pasir

bersih dan pasir yang mengandung butiran halus.

Cu = 6.35/0.075 = 85.8

38

)075.0)(35.6(

)84.0(2

=Cc

= 1.50

Dengan demikian didapatkan pasir dengan gradasi baik atau gradasi

menerus (well-graded sand). Dengan melihat grafik plastisitas pada

Gambar II.5, butir-butir halusnya (fines) diklasifikasi sebagai silt (lanau).

Hasil akhir klasifikasi tanah tersebut adalah: SW-SM.

2. Klasifikasikan tanah inorganic yang mengandung lebih dari 50%

butiran halus dan mempunyai LL = 60 dan PI = 29.

Penyelesaian:

Dengan menggunakan grafik plastisitas Gambar II.5 dan memplotkan

nilai PI lawan LL, maka akan jatuh di A-line. Dengan demikian klasifikasi

tanah tersebut adalah: CH-MH.

3. Hasil berikut adalah hasil test laboratorium untuk sejenis tanah

dengan analisa ayakan dan Atterberg’s limit test. Dimana yang lolos

saringan No. 200 adalah: 82% dan LL =32 dan PL = 18.

Klasifikasikan tanah tersebut dengan cara:

a. AASHTO

b. USCS

Penyelesaian:

Untuk a. klasifikasi AASHTO:

Karena yang lolos saringan No. 200 lebih dari 35% berdasarkan Tabel

II.1 maka tanah kelanauan atau kelempungan kemungkinan bisa A - 4, A

– 5, A – 6 atau A – 7.

39

Dengan LL = 32 dan PI = LL – PL = 32 – 18 =14. Maka dari Tabel II.1

didapat bahwa tanah adalah jenis A – 6. Untuk mencari group indexnya

maka dengan memasukkan harga-harga kedalam rumus group index:

GI = (F – 35){0.2 + 0.005(LL – 40)} + 0.001(F – 15)(PI – 10)

Dengan F = 82%, maka:

GI = (82 – 35){0.2 + 0.005(32 – 40)} + 0.001(82 – 15)(14 – 10) = 10.2 ~

10

Dengan demikian tanah dari jenis: A – 6(10).

Untuk b. klasifikasi USCS:

Dengan melihat Tabel II.4, karena lebih dari 50% tanah lolos saringan

No. 200, maka merupakan tanah berbutir halus. Dengan LL = 32 dan PI

= 14, melihat grafik plastisitas pada Gambar II.5, maka tanah dari jenis

CL.

3.2.2 Latihan

1. Jelaskan sifat-sifat tanah yang dipakai sebagai dasar identifikasi

tanah pada cara klasifikasi tanah USCS?

2. Jelaskan secara lengkap bentuk-bentuk kurva gradasi tanah?

3. Berikan penjelasan secara lengkap simbol untuk ukuran butiran?

4. Berikan penjelasan secara lengkap simbol untuk komponen gradasi?

5. Berikan penjelasan secara lengkap simbol untuk komponen liquid

limit?

6. Apa yang dimaksud dengan “coarse grained of soils” pada sistim

klasifikasi tanah USCS?

7. Apa yang dimaksud dengan “fine grained of soils” pada sistim

klasifikasi tanah USCS?

8. Bagaimana cara mengetahui bahwa tanah yang sedang diuji

merupakan tanah dengan kadar organik yang tinggi?

9. Jelaskan untuk tanah berbutir kasar, mengapa bisa memakai “dual

simbol”?

40

10. Kriteria apa yang harus dipenuhi agar simbol huruf “W” dapat

dipakai?

3.3 Penutup

3.3.1 Tes Formatif

1. Klasifikasikan tanah berikut menggunakan cara klasifikasi tanah

USCS.

Sieve Size Soil 1 % Lolos

Soil 2 % Lolos

Soil 3 % Lolos

Soil 4 % Lolos

No. 4 No. 10 No. 40 No.100 No. 200

99 92 86 78 60

97 90 40 8 5

100 100 100 99 97

92 81 78 -

65

LL PL PI

20 15 5

- -

NP*

124 47 77

48 16 32

*Nonplastis

3.3.2 Umpan Balik

Kerjakan tes formatif diatas dalam waktu 60 menit. Cocokkan

jawaban yang anda peroleh dengan kunci jawaban tes formatif dibawah.

Berikan skor 25 untuk setiap jawaban anda yang betul dan 0 untuk yang

salah. Bila jawaban anda betul semua maka skor anda 100, nilainya A.

Bila terdapat kesalahan 1 jawaban maka nilai anda B. Bila terdapat 2

kesalahan dalam jawaban anda maka nilai yang anda peroleh C.

3.3.3 Tindak Lanjut

Apabila hasil tes formatif yang anda kerjakan masih didapatkan ≥ 2

atau lebih, maka anda harus membaca sekali lagi Bab II dan

mengerjakan ulang soal yang jawabannya salah.

3.3.4 Rangkuman

41

Klasifikasi tanah dengan cara USCS membagi tanah dalam 3 bagian

utama yaitu: tanah berbutir kasar (coarse grained soils), tanah berbutir

halus (fine grained soils) dan tanah humus (peaty soils). Cara

penggolongannya didasarkan atas uji laboratorium yaitu: analisa

saringan (didapatkan bentuk kurva gradasinya) dan uji Atterberg limit

yang didapatkan nilai LL dan PI nya. Tanah berbutir kasar bila 50% atau

lolos saringan No. 200. Tanah berbutir kasar yang mempunyai butiran

halus antara 5% sampai dengan 12% akan mempunyai simbol ganda,

sedangkan yang mempunyai butiran halus > 12% harus dicari LL dan PI

nya.

3.3.5 Kunci Jawaban Tes Formatif

1. Soil 1: CL-ML

2. Soil 2: SP-SM

3. Soil 3: CH

4. Soil 4: CL

DAFTAR PUSTAKA

AASHTO, (1990), Standard Specifications For Transportation

Materials And Methods Of Sampling And Testing, Part II Tests, 15th

edition, AASHTO Publication, Washington.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, (1990),

Manual Book Of ASTM Standards, Section 4 Road and Paving

Materials, Pavement Management Technologies, Volume 04.03, ASTM

Publication Philadelphia, USA.

ASPHALT INSTITUTE, (1983), Asphalt Technology And Construction

Practices (ES-1), 2nd edition, Maryland, USA.

42

CRONEY, D., AND CRONEY, P., (1992), The Design And

Performance Of Road Pavements, 2nd edition, McGraw-Hill Book

Company, London, UK.

DAS, BRAJA M., (1983), Advanced Soil Mechanics, Hemisphere

Publishing Corporation, Washington, USA.

DIREKTORAT JENDERAL BINA MARGA, (1976), Manual

Pemeriksaan Bahan Jalan, No. 01/MN/BM/1976, Jakarta.

H0LTZ, R. D., AND KOVACS, W.D., (1981), An Introduction To

Geotechnical Engineering, 10th edition, Prentice-Hall Inc., NJ, USA.

KREBS, R.D., AND WALKER, R. D., (1971), Highway Materials,

McGraw-Hill Book Company, New York, USA.

YODER, E.J., AND WITCZAK, M.W., (1975), Priciples Of Pavement

Design, 2nd edition, John Wiley & Sons, New York, USA.

SENARAI

A-line Gravelly soils

Arthur Casagrande Inorganic

Atterberg limit Medium sand

Border line Mjala

Boulders Mo

Clays Organic

Clean Peat

Coarse grained soils Peaty soils

Coarse gravel Poorly graded

Coarse sand Sand

43

Cobbles Silts

Coefficient of curvature Subgrade

Coefficient of uniformity Unified soil classification system

Fine grained soils Uniform graded

Fine gravel US army

Fines Well graded

Fine sand

Gap graded

Grain size

Gravel