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
Top Related