STABILISASI TANAH LEMPUNG NAMBUHAN PURWODADI

GROBOGAN MENGGUNAKAN MILL TERHADAP KUAT GESER

Tugas Akhir

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

Disusun oleh :

Rosita Sari

NIM : D100130148

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

v

MOTTO

Menuntut ilmu wajib atas tiap muslim (baik muslimin maupun muslimah).

(HR. Ibnu Majah)

Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang-

orang yang berilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah Maha

mengetahui apa yang kamu kerjakan

(Al-Mujadillah:11)

Barang siapa yang menempuh jalan untuk mencari ilmu, niscaya Allah

memudahkannya jalan menuju surga

(HR. Tirmidzi)

Jangan pernah menyerah jika kamu masih ingin mencoba. Jangan biarkan

penyesalan datang karena kamu selangkah lagi untuk menang

(R.A. Kartini)

vi

PERSEMBAHAN

Alhamdulillaah, puji syukur atas rahmat dan karunia Allah SWT, saya

persembahkan karya ini untuk :

Ibu dan bapak tersayang yang selalu mendoakan yang terbaik untuk

anak-anaknya, yang selalu ada untuk anaknya, yang senantiasa

memberikan cinta, kasih dan sayangnya, perjuangan dan pengorbanan

yang sudah diberikan.

Kakakku dan adikku yang selalu aku rindukan dan aku sayangi

Keluarga besarku yang sudah memberi bantuan, dorongan dan

motivasi

Sahabat-sahabatku :

1. Puspita, Ana dan Sholi menjadi sahabat terbaikku,, terima kasih

atas 4 tahun ini dalam susah-seneng bersama-sama.

2. ABB (Budi, Rakhmat, Arifin, Yoga, Rian, Septian, Dwi, Adi,

Meiyana, Naufal, Fahmi, Adimas, Intan, Rendra, Gede, Ficky,

Helmi) mereka adalah keluarga bagiku.

3. Dinar dan Agus yang bersama-sama menyelesaikan tugas akhir

ini.

4. Teman-teman angkatan 2013 yang telah membantu selama

menerima ilmu di Teknik Sipil.

5. Teman-teman kost Merapi Ijo.

6. Sahabat-sahabatku yang lain yang sudah mensuportku dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

vii

PRAKATA

Assalaamualaikuum Wr. Wb

Alhamdulillaah. Dengan segenap rasa puji syukur atas rahmat dan karunia

Allah SWT sehingga penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir berupa

penelitian laboratorium yang berjudul “Stabilisasi Tanah Lempung Nambuhan

Purwodadi Grobogan menggunakan Mill terhadap Kuat Geser”.

Tugas Akhir ini untuk melengkapi persyaratan guna mencapai derajat

sarjana S-1 pada Fakltas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Surakarta. Bersama ini penulis tidak lupa untuk menyampaikan ucapan

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

ini, antara lain:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

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

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Agus Susanto, S.T., M.T., selaku Pembimbing Tugas akhir yang telah

memberikan pengarahan, bimbingan, dorongan serta pengarahannya.

4. Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc., selaku Penguji Tugas Akhir yang

telah memberikan ilmu, masukan dan pengarahannya.

5. Ibu Qunik Wiqoyah, S.T., M.T., selaku Penguji Tugas Akhir yang telah

memberikan ilmu, masukan dan pengarahannya.

6. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D selaku Dosen Pembimbing Akademik

yang telah membantu dan pengarahan selama masa studi di Program Studi

Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

7. Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas bimbingan dan ilmu

yang telah diberikan.

8. Bapak Ir. A Karim Fatchan, M.T. selaku Kepala Laboratorium Program Studi

Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

9. Kedua orang tua saya yang telah memberikan dorongan dan nasehatnya.

viii

10. Kakak dan adik saya yang selalu memberikan motivasi.

11. Teman teman Teknik Sipil angkatan 2013 yang telah membantu penelitian.

12. Pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih jauh

dari kata sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat

diharapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, 18 September 2017

\

Penyusun

ix

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN .............................................................................. iv

HALAMAN MOTTO ........................................................................................ v

PERSEMBAHAN ............................................................................................... vi

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

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

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

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

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

DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xv

ABSTRAK .......................................................................................................... xvii

BAB I. PENDAHULUAN

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

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

C. Tujuan Dan Manfaat Penelitian ......................................................... 2

D. Batasan Masalah ................................................................................ 3

E. Keaslian Penelitian ............................................................................ 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

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

B. Stabilisasi Tanah ............................................................................... 6

C. Mill .................................................................................................... 6

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

BAB III. LANDASAN TEORI

A. Sifat – sifat Fisis Tanah ..................................................................... 8

1. Berat Jenis Tanah (Spesific Gravity) ............................................ 8

2. Kadar Air ...................................................................................... 9

3. Analisa Ukuran Butiran ................................................................ 9

x

4. Batas- batas Atterberg .................................................................. 10

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

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

1. Uji Pemadatan (Standar Proctor) ................................................. 17

2. Kuat Geser Tanah ......................................................................... 19

BAB IV. METODE PENELITIAN

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

B. Lokasi Penelitian ............................................................................... 22

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

D. Alat Yang Digunakan ........................................................................ 22

E. Tahapan Penelitian ............................................................................ 35

F. Pelaksanaan Penelitian ...................................................................... 37

BAB V. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN

A. Uji Pendahuluan ................................................................................ 43

B. Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Tanah Campuran ............................... 43

1. Pengujian Sifat Fisis Mill ............................................................. 44

2. Uji Tanah Asli .............................................................................. 44

3. Klasifikasi Tanah Asli .................................................................. 46

4. Uji Tanah Campuran Mill ............................................................. 46

5. Klasifikasi Tanah Asli dan Tanah Campuran ............................... 54

C. Uji Mekanis ....................................................................................... 56

1. Uji Pemadatan (Standard Proctor) ............................................... 56

2. Uji DST (Direct Shear Test) ......................................................... 58

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ........................................................................................ 65

B. Saran .................................................................................................. 66

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... xix

LAMPIRAN ......................................................................................................... xxi

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1.Batas-batas Atterberg ..................................................................... 11

Gambar III.2.Kriteria Kegagalan Mohr dan Coulomb ......................................... 20

Gambar III.3.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 batas cair .............................................................. 26

Gambar IV.4. Satu set alat uji batas plastis .......................................................... 27

Gambar IV.5. Satu set alat uji batas susut ............................................................ 29

Gambar IV.6. Satu set alat uji Hydrometer .......................................................... 31

Gambar IV.7. Satu set alat uji analisa saringan ................................................... 31

Gambar IV.8. Satu set alat uji pemadatan ............................................................ 32

Gambar IV.9. Satu set alat uji DST ..................................................................... 34

Gambar IV.10. Bagan alir tahapan penelitian ...................................................... 36

Gambar V.1. Grafik Hubungan antara Persentase Lolos dengan Diameter

saringan ........................................................................................... 46

Gambar V.2. Grafik Hubungan antara Kadar Air dengan Persentase Campuran

Mill .................................................................................................. 47

Gambar V.3. Grafik Hubungan antara Berat Jenis dengan Persentase Campuran

Mill .................................................................................................. 48

Gambar V.4. Grafik Hubungan antara Batas Cair dengan Persentase Campuran

Mill ................................................................................................... 49

Gambar V.5. Grafik Hubungan antara Batas Plastis dengan Persentase Campuran

Mill .................................................................................................. 50

Gambar V.6. Grafik Hubungan antara Batas Susut dengan Persentase Campuran

Mill .................................................................................................. 51

Gambar V.7. Grafik Hubungan antara Indeks Plastisitas dengan Persentase

Campuran Mill ................................................................................ 52

Gambar V.8. Grafik Hubungan antara Persentase Lolos dengan Diameter

Saringan ......................................................................................... 54

xii

Gambar V.9. Grafik Hubungan antara Berat Volume Kering dengan Kadar air

Tanah Asli dan Campuran .............................................................. 57

Gambar V.10. Grafik Hubungan antara Kadar Air Optimum dengan Persentase

Campuran ........................................................................................ 57

Gambar V.11. Grafik Hubungan antara Berat Volume Kering Maksimum dengan

Persentase Campuran ...................................................................... 58

Gambar V.12. Grafik Hubungan antara Nilai Kohesi dan Persentase Campuran

dengan lama perawatan 0 hari ........................................................ 60

Gambar V.13. Grafik Hubungan antara Nilai Kohesi dan Persentase Campuran

dengan lama perawatan 4 hari ........................................................ 60

Gambar V.14. Grafik Hubungan antara Nilai Sudut Gesek Dalam dan Persentase

Campuran dengan lama perawatan 0 hari ....................................... 61

Gambar V.15. Grafik Hubungan antara Nilai Sudut Gesek Dalam dan Persentase

Campuran dengan lama perawatan 4 hari ....................................... 61

Gambar V.16. Grafik Hubungan antara Nilai Kohesi dengan Persentase Campuran

dan lama perawatan ........................................................................ 62

Gambar V.17. Grafik Hubungan antara Nilai Sudut Gesek Dalam dengan

Persentase Campuran dan lama perawatan ..................................... 63

Gambar V.18. Grafik Hubungan antara Persentase campuran mill dan Nilai Kuat

Geser tanah dengan lama perawatan ............................................... 64

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel III.1. Berat jenis tanah (specific gravity) .................................................... 8

Tabel III.2. Ukuran-ukuran ayakan standar Amerika Serikat .............................. 10

Tabel III.3. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah ......................................... 13

Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS .................................................................. 14

Tabel III.5. Sistem klasifikasi USCS menggunakan LLR ................................... 15

Tabel III.6. Sistem klasifikasi AASHTO ............................................................. 16

Tabel V.1. Hasil Uji Unsur Kimia Mill ................................................................ 43

Tabel V.2. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Asli ......................................................... 44

Tabel V.3. Hasil Uji Gradasi Tanah Asli ............................................................. 45

Tabel V.4. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Campuran ............................................... 47

Tabel V.5. Hasil Uji Gradasi Tanah Asli dan Campuran ..................................... 53

Tabel V.6. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Tanah Campuran ...................... 54

Tabel V.7. Hasil Uji Pemadatan Tanah Asli dan Tanah Campuran ..................... 56

Tabel V.8. Hasil Uji Geser Langsung Tanah Asli dan Tanah Campuran ............ 59

Tabel V.9. Hasil Nilai Tegangan Normal dan Tegangan Geser Tanah Asli dan

Tanah Campuran ............................................................................... 64

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Unsur Kimia Mill

Lampiran 2 Pengujian Kadar Air

Lampiran 3 Pengujian Berat jenis

Lampiran 4 Pengujian Batas-Batas Atterberg

Lampiran 5 Pengujian Analisa Saringan

Lampiran 6 Pengujian Standard Proctor

Lampiran 7 Pengujian DST

xv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

A : Luas Penampang (cm2)

AASHTO : American Association of State Highway and Transportation

Official

Al : Alumunium

ASTM : American Society for Testing and Material

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)

PL : Plastic Limit (batas plastis) (%)

Si : Silika

SL : Shrinkage Limit (batas susut) (%)

USCS : Unified Soil Clasification System

1 : Volume tanah basah dalam cawan (cm2)

2 : Volume tanah kering oven (cm3)

V : Volume cetakan (cm3)

w : Kadar air (%)

W : Berat tanah basah di dalam cetakan (gram)

xvi

Ws : Berat kering tanah (gram)

Ww : Berat air dalam tanah (gram)

γb : Berat isi basah (gr/cm3)

γd : Berat isi kering (gr/cm3)

γs : Berat volume butiran tanah (gr/cm3)

γw : Berat volume air (gr/cm3)

: Sudut Gesek Dalam

m1 : berat cawan

m2 : berat cawan + tanah basah

m3 : berat cawan + tanah kering

v1 : volume tanah basah dalam cawan

v2 : volume tanah kering oven

τ : kuat geser tanah

σ : tegangan normal pada bidang runtuh

xvii

STABILISASI TANAH LEMPUNG NAMBUHAN PURWODADI

GROBOGAN MENGGUNAKAN MILL TERHADAP KUAT GESER

ABSTRAK

Di Indonesia banyak dijumpai jalan ataupun bangunan yang mengalami

kerusakan. Di Desa Nambuhan Kecamatan Purwodadi Kabupaten Grobogan

contohnya, jalan mengalami kerusakan seperti berlubang dan bergelombang.

Tanah di daerah ini memiliki kemampuan kembang susut yang cukup tinggi atau

disebut dengan tanah lempung. Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut

dilakukan stabilisasi dengan menggunakan bahan tambah mill dengan variasi

persentase 0%, 3%, 6%, 9% dan 12%. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

pengaruh besarnya persentase campuran terhadap sifat fisis dan mekanis serta

pengaruh lama perawatan terhadap nilai kuat geser. Pengujian sifat fisis tanah

meliputi : pengujian kadar air, berat jenis, analisis ukuran butiran dan batas-batas

Atterberg, sedangkan pengujian mekanis meliputi pengujian Standard Proctor

dan uji kuat geser tanah. Hasil uji sifat fisis tanah asli didapatkan nilai kadar air

11,82%, berat jenis 2,570, batas cair 84,70%, batas plastis 33,35%, batas susut

28,52% dan indeks plastisitas 51,35% dan persentase lolos saringan No. 200

94,01%. Pada tanah campuran menunjukkan nilai kadar air, berat jenis, batas cair,

dan nilai persentase lolos saringan No. 200 mengalami penurunan, sedangkan

nilai batas susut dan batas plastis mengalami peningkatan. Klasifikasi tanah asli

dan tanah campuran berdasarkan metode AASHTO (American Association of

State Highway and Transportation Officials) termasuk kelompok A-7-5.

Berdasarkan USCS (Unified Soil Classification System) tanah asli termasuk

kelompok CH sedangkan tanah campuran 3%, 6%, 9% dan 12% mill termasuk

kelompok MH. Pada uji pemadatan tanah, berat volume kering maksimum

mengalami kenaikan dan kadar air optimum mengalami penurunan. Pada uji DST

(Direct Shear Test) nilai kohesi tanah campuran cenderung mengalami kenaikan

dan sudut gesek dalam tanah campuran cenderung mengalami penurunan seiring

bertambahnya persentase mill. Nilai kohesi tertinggi sebesar 1,488% sedangkan

nilai sudut gesek dalam terkecil sebesar 3,190 pada tanah campuran 12% dengan

perawatan 4 hari. Nilai kuat geser tertinggi terjadi pada tanah asli sebesar 1,904

kg/cm2.

Kata kunci: kohesi, kuat geser, mill, stabilisasi, sudut gesek dalam, tanah

lempung.

xviii

CLAY STABILIZATION USING MILL TOWARDS SHEAR STRENGTH

AT NAMBUHAN, PURWODADI, GROBOGAN

ABSTRACT

In Indonesia, there are many damaged roads and buildings. One of the

damaged roads is at Nambuhan village, Purwodadi regency. The roads are mostly

holey and wavy. The soil in this area has high shrinkage or usually called as clay.

One of the ways to solve the problem is conducting stabilization using addictive

material of mill with various percentage of 0%, 3%, 6%, 9% and 12%. This

research is aimed to know the big influence of mixture percentage towards

physical and mechanical characteristic and long care of shear strength value.

Physical testing consisted of several experiments such as water content, specific

gravity (Gs), and Atterberg’s limit. Meanwhile, mechanical testing consisted of

Standard Proctor and shear strength testing. The result of physical characteristic

testing can be obtained as follows; value of water content is 11,82%, specific

gravity is 2,570, liquid limit is 84,70%, plastic limit is 33,35%, shrinkage limit is

28,52%, plastic index is 51,35% and percentage of filter pass No. 200 is 94,01%.

In mixture soil, there was reduction on the value of water content, specific gravity,

liquid limit and filter pass No. 200. Meanwhile, the value of shrinkage and plastic

limit increased. Based on AASHTO (American Association of State Highway and

Transportation Officials) method, the classification of original and mixed soil

belonged to A-7-5 group. Based on USCS (Unified Soil Classification System),

original soil belonged to CH group and mixed soil with 3%, 6%, 9%, 12%

percentage belonged to MH group. In the testing of soil condensation, the

maximal dry volume increased and optimal water content reduced. In DST (Direct

Shear Test), the value of mixed soil cohesion increased and friction angle reduced

as the percentage of mill increased. The highest value of cohesion was 1,488%,

and the smallest value of friction angle was 3,190

in the mixed soil of 12% with

four days’ care. The highest value of shear strength occurred on original soil with

1,904 kg/cm2.

Keywords: cohesion, shear strength, mill, stabilization, deep friction angle,

clay.