Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang Nilai Modulus Geser ...

34Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...kejut tersebut. Dengan memperbolehkan waktu bagi gelombang kejut melintasibatang logam kebawah akan membiarkan waktu bagi gelombang geser melintas keunitpengambil. Dengan mengukur jarak diantara kedua lobang sebagai (d), kecepatangelombang geser dihitung sebagai :v s = tdKeterangan :d : Jarak antara dua lobangt : Waktu yang ditempuh gelombang, untuk melintasi 2 batang logamPengujian tersebut dapat dilakukan beberapa kali dan pada beberapa penambahankedalaman, serta dengan menggunakan sebuah osiloskop penyimpan, maka gambarbentuk dari bentuk gelombang dapat dibuat, sehingga saat tibanya gelombang geserdapat dihasilkan dengan baik.Cunny dan Fry (1973) serta Hardin dan Music (1965) juga melakukan penelitianuntuk mendapatkan nilai Modulus Geser, dari pengujian kolom resonansi. Ini melibatkanperalatan laboratorium yang khusus, terdiri dari sebuah sel triaksial yang khusus dibuatmampu menyediakan (menghasilkan) getaran contoh tanah dengan amplitudo yangsangat kecil.Dibawah ini dapat dilihat nilai-nilai Modulus Geser (G),Poition Ratio (µ), dan ModulusTegangan-Regangan (E), yang direpresentatipkan oleh beberapa ahli.Tabel 1.Nilai Representatip dari Modulus Geser (G)Bahan Ksi MpaPasir Kwartsa Mampat BersihPasir Halus MikaPasir Berlin (e = 0,53)Pasir Tanah LiatPasir Kerikil MampatLempung Berlumpur Lembek BasahLempung Berlumpur Lembek KeringLempung Berlumpur KeringLempung SedangLempung Berpasir1,8 – 32,32,5 – 3,51,5101,3 – 22,5 – 34 – 52 – 42 – 412 – 201617 – 2410709 – 1517 – 2125 – 3512 – 3012 - 30Tabel 2.Nilai Poisom Rasio (ì)Jenis TanahLempung, jenuhLempung, tak jenuhLempung BerpasirLanauPasir (padat)Kasar (angka pori = 0,4 – 0,7)Berbutir halus (angka pori = 0,4 – 0,7)BatuanTanah LusEsBetonPoison Rasio (μ)0,4 – 0,50,1 – 0,30,3 – 0,350,2 – 0,40,150,250,1 – 0,4 (agak tergntung jenisbatuan)0,1 – 0,30,360,15LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005 ISSN: 1410-2315

Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...35Tabel 3.Modulus Tegangan-Regangan (E)TanahModulus Tegangan-Regangan (E)KsfMPaLempungSangat LunakLunakSedangKerasBerpasirLaci EsLepasPadatSangatPadatPasirBerlanauLepasPadatPasir dan KerikilLepasPadatSerpihLanau50 - 250100 – 500300 – 10001000 – 2000500 – 5000200 – 32003000 – 1500010000 – 30000300 – 1200150 – 450200 – 5001000 – 17001000 – 30002000 – 40003000 – 30000040 - 40002 - 155 – 2515 - 5050 – 10025 – 25010 – 153144 – 720478 – 144014 – 577 – 2110 – 2448 – 8148 – 14496 – 192144 – 144002 - 20Sumber: Joseph E Bowles (Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1).Landasan TeoriTerdapat banyak peneliti yang melakukan studi tentang besarnya nilai modulusgeser maksimum (Gmax). Dan banyak parameter yang akan mempengaruhi besarnyanilai modulus geser maksimum (Gmax), yang paling utama adalah jenis tanah (lempungatau pasir), effective confining preassure, void ratio (e), dan derajad konsolidasi. Hardindan Black (1969) mengusulkan suatu rumus yang dipakai untuk menghitung nilai modulusgeser (Gmax) untuk tanah lempung dengan nilai 0,4

36Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...Kemudian varibel-variabel seperti (σ 0) diperoleh dengan persamaan dibawah ini:(σ 1 + σ 2 + σ 3 )σ 0 = ———————3Dimana : ó 1adalah effective vertical stressKemudian variable-variabel pendukung lain seperti σ 1, σ 2, dan K 0dapat diperolehmelalui persamaan-persamaan dibawah ini :σ 2 = σ 3 = K 0 x σ 1K 0 = 1 – Sin ØDimana :K 0: Koefisien tekanan tanah saat diamØ : Sudut gesek dalam tanahKemudian Menard (1965) mengusulkan rumus Modulus Geser adalah sebagaiberikut:EmaxGmax = ——————2 x (1 + μ)Dimana :Emax : Modulus Tegangan-Regangan Maksimumμ : Poison RasioMetode PenelitianBahan PenelitianDalam penelitian ini sampel tanah yang digunakan adalah tanah lempung yangdiambil dari Desa Salaman dan Mertoyudan. Sedangkan tanah pasir diambil dariKampus UII Fakultas Teknik Sipil / Perencanaan. Sampel tanah yang diambil meliputitanah tergangu (disturb soil) dan tanah yang tidak terganggu (undisturb soil).Pekerjaan PersiapanPekerjaan persiapan merupakan pekerjaan awal sebagai rangkaian pelaksanaanpenelitian. Pekerjaan persiapan awal meliputi pembuatan proposal, persiapan untukpengambilan sample tanah dilapangan, dan persiapan untuk pengujian tanahdilaboratorium.Pekerjaan LapanganDalam penelitian ini pekerjaan dilapangan yang dilakukan adalah pengambilansample tanah meliputi tanah yang tak terganggu (Undisturb Soil), untuk tanah kohesif,dan tanah yang tak terganggu (Disturb Soil), untuk tanah kohesif dan granuler.Pengambilan Tanah Lempung (Kohesif)Sampel tanah lempung diambil dari Desa Salaman / Magelang, dan DesaMertoyudan / Magelang. Pengambilan sampel tanah ini terdiri dari tanah terganggudan anah tidak terganggu. Pengambilan sample tanah tidak terganggu bertujuan untukmendapatkan atau menyelidiki kadar air asli lapangan. Pada tanah terganggu kadarair dan susunan tanahnya diusahakan tetap sama dengan kondisi dilapangan sehinggamasih menunjukkan sifat-sifat aslinya.LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005 ISSN: 1410-2315

Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...37Sedangkan tanah pasir diambil dari Kampus UII Fakultas Teknik Sipil /Perencanaan. Dan pengambilan sampel tanah ini dalam keadaan terganggu.Sampel tanah tergangu adalah sample tanah yang memiliki distribusi susunanpartikel sama dengan kondisi lapangan, tetapi struktur tanahnya telah rusak atau hancurseluruhnya. Biasanya kadar air sample tanah terganggu berbeda dengan kadar air aslilapangan. Pengambilan sampel tanah terganggu dilakukan dengan cara mengambiltanah dalam bentuk bongkahan yang langsung dimasukkan dalam karung atau plastik.Pengambilan sample tanah tidak terganggu atau yang benar-benar asli lapangan(truly undisturb samples) harus dengan pelaksanaan dan pengamatan yang tepat. Padapenelitian ini pengambilan sample dilaksanakan dengan menggunakan tabung yangmempunyai diameter 6,83 cm dan panjang 45 cm. Adapun langkah-langkahpengambilan sampel tanah tak tergangu adalah sebagai berikut :1. Menentukan lokasi tanah yang akan diambil2. Disekeliling tanah yang akan diambil digali sedalam dua sampai tiga meter. Namundalam penelitian ini sample tanah diambil dari tanah yang sudah digali sedalamdua sampai tiga meter untuk pembuatan batu bata.3. Tabung dipersiapkan terlebih dahulu.4. Tabung ditekan kedalam tanah sampai alas tabung rata dengan permukaan tanah.5. Tanah disekitar tabung digali untuk memudahkan pengambilan tabung.6. Tabung diangkat dan permukaan mulut tabung diratakan dengan pisau.7. Permukaan mulut tabung dilapisi dengan lilin, kemudian tabung ditutup rapat.Pengambilan Tanah Pasir (Non Kohesif)Sampel tanah pasir yang diambil dari Kampus UII Fakultas Teknik Sipil /Perencanaan, Daerah Istimewa Yogyakarta. Adapun cara pengambilan sampel tanahpasir adalah sebagai berikut :1. Menentukan lokasi tanah yang akan diambil sebagai sample.2. Permukaan tanah dibersihkan dari tanaman dan kotoran sampai terlihat tanahpasir saja.3. Tanah pasir digali dan langsung dimasukkan kedalam karung atau plastik.Spesifikasi UjiSpesifikasi uji dan peralatan yang dipakai dalam penelitian ini mengacu padastandar dari American Society of Testing Materials (ASTM).1. Uji Kadar Air (Water Content, w) mengacu pada standar ASTM D-2216-71.2. Uji Distribusi Ukuran Butiran (Grain Size Analysis) mengacu pada standar ASTMD-423-72.3. Uji pemadatan tanah menggunakan pemadatan proktor standar (Standart ProctorTest) dengan mengacu pada standar ASTM D-698-74.4. Uji berat jenis tanah (Specific Grvity, Gs) yang mengacu pada standar ASTM D-854-58.5. Uji Triaksial tipe UU (Triaxial Test Type UU) yang mengacu pada standar ASTM D-2850.6. Uji Konsolidasi yang mengacu pada standar ASTM D-2166-85.7. Uji Batas-batas Konsistensi (Atterberg Limits) :- Uji batas cair yang mengacu pada standar ASTM D-423-66.· Uji batas plastis yang mengacu pada standar ASTM D-424-74.· Uji batas susut yang mengacu pada standar ASTM D-427-74.ISSN: 1410-2315LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005

38Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...Perlu digarisbawahi disini bahwa khusus untuk tanah lempung nilai modulus geserdiperoleh dengan membuat variasi atas beberapa variabel yang telah ditentukan, variasivariasitersebut diantaranya adalah :1. Variasi kadar air· Kadar air = kadar air lapangan (w=wlap).· Kadar air > kadar air lapangan (w>wlap).· Kadar air < kadar air lapangan (w berat volume lapangan (ã>ã).· Berat volume < berat volume lapangan (ã

Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...39Tabel 6.Data Sifat Fisik Tanah Pasir Kampus UII Fakultas TSP / PerencanaanNo Sifat Fisik Tanah Lempung (kohesif) Hasil1 Kadar air tanah (w) asli lapanagan (%) 8.072 Berat Volume tanah (γ) (gram/cm 3 ) 1.683 Berat Jenis tanah (Gs) 2.71Dari variasi yang telah ditentukan sebelumnya dieroleh nilai kadar air dan beratvolume tanah untuk masing-masing tanah adalah sebagai berikut:Tabel 7.Kadar Air Tanah Lempung Salaman / MagelangNo Variasi Kadar Air Hasil (%)1 Kadar air = kadar air lapangan 38.5032 Kadar air 5 % diatas kadar air lapangan 43.5033 Kadar air 5 % dibawah kadar air lapangan 35.5034 Kadar air Optimum 21.55Tabel 8.Kadar Air Tanah Lempung Mertoyudan / MagelangNo Variasi Kadar Air Hasil (%)1 Kadar air = kadar air lapangan 79.332 Kadar air 5 % diatas kadar air lapangan 84.333 Kadar air 5 % dibawah kadar air lapangan 74.334 Kadar air Optimum 38.65Tabel 9.Berat Volume Tanah Lempung Salaman / MagelangNo Variasi Berat Volume Tanah Hasil (gr/cm 3 )1 Berat volume = berat volume lapangan 1.692 Berat volume 5 % diatas berat volume lapangan 1.743 Berat volume 5 % dibawah berat volume lapangan 1.644 Berat volume maksimum 1.59Tabel 10.Berat Volume Tanah Lempung Mertoyudan / MagelangNo Variasi Berat Volume Tanah Hasil (gr/cm 3 )1 Berat volume = berat volume lapangan 1.712 Berat volume 10 % diatas berat volume lapangan 1.813 Berat volume 10 % dibawah berat volume lapangan 1.614 Berat volume maksimum 1.31Hasil Uji KonsolidasiKemudian untuk hasil uji konsolidasi dapat dilihat pada tabel 8 sampai dengantabel 9 dibawah ini:ISSN: 1410-2315LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005

40Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...Tabel 11.Hasil Uji Konsolidasi Tanah Lempung Salaman, Mertoyudan, dan Tanah PasirKampus UII Fakultas Teknik Sipil / Perencanaan.Percobaan Kadar Air (w) Angka Pori (e) OCRLempungSalamanLempungMertoyudanPasir KampusUIISebelum Pengujian 38,50 % Sebelum Pengujian 1,109Setelah Pengujian 44,53 % Setelah Pengujian 0,996Sebelum Pengujian 79,33 % Sebelum Pengujian 1,877Setelah Pengujian 43,80 % Setelah Pengujian 1,705Sebelum Pengujian 8,07 % Sebelum Pengujian 0,738Setelah Pengujian 119,11% Setelah Pengujian 0,49410,8210,3911,12Nilai OCR diperoleh dari gambar grafik hasil uji konsolidasi dibawah ini.1.3000e Vs Log P2.2000e Vs Log P1.20002.00001.1000Angka Pori, e1.00000.9000Angka Pori, e1.80001.60000.80001.40000.70000.60000.10 1.00 10.00 100.00Beban, P (kg/cm2)Gambar 1.Grafik uji konsolidasi untuk tanahlempung berpasir Desa Salaman0.7000e Vs Log P1.20000.10 1.00 10.00 100.00Beban, P (kg/cm2)Gambar 2.Grafik uji konsolidasi untuk tanahlempung berlanau Desa Mertoyudan0.65000.6000Angka Pori, e0.55000.50000.45000.40000.35000.10 1.00 10.00 100.00Beban, P (kg/cm2)Gambar 3.Grafik uji konsolidasi untuk tanah pasirKampus UII Fak TSP / PerencanaanLOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005 ISSN: 1410-2315

Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...41Hasil Uji Triaksial UUKemudian untuk hasil uji Triaksial UU dengan variasi yang telah ditentukan padapenjelasan sebelumnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :Tabel 11.Hasil Uji Triaksial UU Tanah Lempung BerpasirDesa Salaman / Magelang.VariasiSudut Gesek Dalam(Ø)Kohesi (C)(kilogram/cm 2 )ModulusTegangan –Regangan (E)Analitis Grafis Analitis Grafis Hasil (kg/cm 2 )w=wlap 20,478 19,603 0,562 0,573 86,48w>wlap 2,52 2,556 0,117 0,119 47,92wγ 21,703 21,024 0,616 0,565 74,51γwlap 2,607 2,393 0,117 0,114 48,46wγ 13,799 13,892 0,686 0,578 87,64γ

42Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...3She ar Stres s ( kb/c m 2 )2.521.510.500 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5Normal Stress (kg/cm 2 )Gambar 4.Garis selubung lingkaran Mohr pada tanah lempung asli (Salaman) dalam keadaanterganggu w=w opt.2S h ea r S tr e s s ( k b ) /c m0 .500 0 .5 1 1 .5 2 2 .5N o rm a l S tre s s (k g /c m 2 )Gambar 5.Garis selubung lingkaran Mohr pada tanah lempung asli (Mertoyudan)dalam keadaan terganggu w=w opt.3.5S hear S tress(kb/cm 2 )32.521.510.500 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8Normal Stress (kg/cm 2 )Gambar 6.Garis selubung lingkaran Mohr pada tanah pasir asli (Kampus UII FTSP)dalam keadaan tidak terganggu w=w lap.LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005 ISSN: 1410-2315

Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...4343.532.5Stress ( kg/cm2)21.510.500 5 10 15 20Strain (%)Gambar 7.Grafik Modulus Tegangan-Regangan pada tanah lempung asli (Salaman)dalam keadaan tidak terganggu w=w lap.0.450.40.35Stress (kg/cm 2)0.30.250.20.150.10.0500 5 10 15 20Strain (%)Gambar 8.Grafik Modulus Tegangan-Regangan pada tanah lempung asli (Mertoyudan) dalamkeadaan tidak terganggu w=w opt.ISSN: 1410-2315LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005

44Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...654Stress (kg/cm2)32100 5 10 15 20Strain (%)Gambar 9.Grafik Modulus Tegangan-Regangan pada tanah pasir asli (Kampus UII FTSP)dalam keadaan tidak terganggu w=w lap.Hasil Hitungan Modulus Geser Maksimum (Gmax)Tabel 14.Tabel Gmax Tanah Lempung SalamanVariasiModulus Geser Max(Hardin dan Black)(MPa)Modulus Geser Max(Menard)(Mpa)w=wlap 12,678 30,66w>wlap 16,279 13,49wγ 11,351 25,84γwlap 19,87 16,13wγ 15,056 27,03γ

Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...45VariasiTabel 16.Tabel Gmax Tanah Pasir UII FTSPModulus Geser Max(Hardin dan Black)(MPa)Modulus Geser Max(Menard)(Mpa)w=wlap 16,736 62,04KesimpulanBeberapa kesimpulan yang dapat disampaikan dari hasil penelitian ini adalahsebagai berikut :1. Dengan menggunakan tabel klasifikasi tanah system Unified dan diagramCassagrande, dapat ditentukan bahwa tanah lempung salaman adalah tanah yangmengandung lempung berpasir, dan tanah lempung Mertoyudan adalah jenis tanahlempung berlanau, dan tanah pasir Kampus UII adalah pasir murni.2. Untuk lempung Salaman pada kondisi asli lapangan/tidak terganggu (undisturb),nilai modulus geser maksimum rata-rata menurut rumus Hardin dan Black adalahsebesar 6,942 Mpa, sedangkan menurut rumus Menard nilai modulus gesermaksimum rata-ratanya adalah sebesar 19,18 MPa.Untuk lempung Mertoyudan pada kondisi asli lapangan/tidak terganggu (undisturb),nilai modulus geser maksimum rata-rata menurut rumus Hardin dan Black adalahsebesar 20,364 Mpa, sedangkan menurut rumus Menard nilai modulus gesermaksimum rata-ratanya adalah sebesar 27,03 Mpa.Untuk tanah pasir Kampus UII Fakultas Teknik Sipil / Perencanaan pada kondisiasli lapangan/tidak terganggu (undisturb), nilai modulus geser maksimum rataratamenurut rumus Hardin dan Black adalah sebesar 16,74 Mpa, sedangkanmenurut rumus Menard nilai modulus geser maksimum rata-ratanya adalahsebesar 62,04 Mpa.SaranDari hasil penelitian yang telah dilakukan, beberapa saran yang dapatdisampaikan sebagai berikut :1. Penelitian terhadap lempung Salaman maupun Mertoyudan perlu dilakukandengan mengambil tanah dari titik sample yang lain, untuk mendapatkan gambaranmenyeluruh tentang karakteristik lempung tersebut.2. Penelitian ini dapat dilanjutkan dengan frekuensi medium dan frekuensi tinggi.Daftar PustakaAkhmad Wiyono; Darusmanti. 1994. Studi Eksperimental Nilai Sudut Gesek Dalam(Ø) dan Kohesi (C) Pada Tanah Kohesif dan Non-Kohesif Dengan PenguiianGeser Langsung dan Tekan Bebas.Anderson, D. G., et al. 1978. Estimating In Situ shear Moduli At Competebt Sizes, 10 thPSC, ASCE, Vol 1,PP. 181-197. United States Of America.Anonim. 1997. Mekanika Tanah II (Penataran Dosen Perguruan Tinggi Swasta AngkatanII). Cisarua.ISSN: 1410-2315LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005

46Ibnu Sudarmadji, Studi Eksperimental Di Laboratorium Tentang ...Braja M. Das; Noor Endah; Indrasurya B Mochtar. 1991. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid 1. Erlangga.Braja M. Das; Noor Endah; Indrasurya B Mochtar. 1994. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid 2. Erlangga.Braja M. Das. ........ Principles of Soil Dynamics. Pws-Kent Publishing Company. UnitedStates Of America.Hardin, B. O., W. L. Black. 1968. Vibration Modulus Of Normally Consolidated Clay,JSMFD, ASCE, Vol 94, SM 2, March, PP. 27-42. United Stated Of America.Hardin, B. O., and V. P. Drnevich. 1972. Shear Modulus and Dumping In Soils: DesainEquetions and Curves, JSMFD, ASCE, Vol 98, SM 7, July, PP. 667-692. UnitedStates Of America.Hardin. B. O., and F. E. Richart, Jr. 1963. Elastic Wave Velocities In Granular Soils,JSMFD, ASCE, Vol 89, SM 1, February, PP. 33-65. United States OF America.Hary Cristady Hardiyatmo. Mekanika Tanah 1 dan Mekanika Tanah 2. PT GramediaUtama, Jakarta.I.S. Dunn; L.R Anderson; F.W. Kiefer. 1980. Dasar-Dasar Analisis Geoteknik. IkipSemarang Press.Joseph E Bowles; Pantur silaban, Ph. D. 1986. Analisis Dan Desain Pondasi, Jilid 1.Erlangga. Jakarta.Joseph E Bowles; Pantur silaban, Ph. D. 1986. Analisis Dan Desain Pondasi, Jilid 2.Erlangga. Jakarta.Joseph E. Bowles; johan K. Hainim. 1986. Sifat-Sifat Fisis Dan Geoteknis Tanah(Mekanika Tanah). Erlangga, Jakarta.N. V. Nayak; Dhampat Ray and Sons. 1982. Fondation Design Manual For PracticingEngineering and Civil Engineering Students.T. William Lambe; Robert. V. Withman. 1928. Soil Mechanics, SI Version.Wesley . L. D. Mekanika anah. Badan Penerbit Pekerjaan Umum Jakarta.Widodo. Prof. Ir. MSCE. Ph. D. 1991. Teknik Gempa 1 dan Teknik Gempa 2. DiktatKuliah.LOGIKA, Vol. 2, No. 2, Juli 2005 ISSN: 1410-2315