-
15
POKOK BAHASAN II KLASIFIKASI TANAH DASAR (SUBGRADE)
DENGAN CARA AASHTO
2.1 Pendahuluan Tanah merupakan material yang sangat bervariasi
sifat-sifat teknisnya. Mahasiswa harus mampu memilih material tanah
untuk dibentuk sebagai lapisan tanah dasar (subgrade). Salah satu
cara untuk menklasifikasikan tanah adalah dengan cara yang dibangun
oleh AASHTO (American Association of State Highway and
Transportation Officials). Klasifikasi tanah dasar dengan cara
AASHTO adalah cara yang paling sederhana dan banyak digunakan.
2.1.1 Deskripsi Singkat Klasifikasi tanah dasar dengan cara
AASHTO ini membahas: 1. Pengertian lapis tanah dasar dalam
konstruksi perkerasan 2. Cara menklasifikasikan tanah dengan Tabel
yang dibuat oleh
AASHTO 3. Pengertian mengenai Group Index dari tanah 4. Contoh
soal dan penyelesaiannya
2.1.2 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 yang 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.
-
16
2.1.3.1 Standar Kompetensi Setelah selesai mempelajari Pokok
Bahasan II, mahasiswa akan dapat memilih material tanah dengan
metoda dari AASHTO sebagai bahan timbunan konstruksi jalan atau
sebagai bahan subgrade jalan. Ketrampilan ini dikemudian hari akan
memberikan sumbangan yang besar bagi keahliannya dilapangan baik
sebagai tenaga pengawas maupun pelaksana pembuatan jalan raya.
2.1.3.2 Kompetensi Dasar Bila diberikan penjelasan cara
menklasifikasi material tanah dengan cara AASHTO, maka mahasiswa
Program Diploma III Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro dapat menerangkan kembali cara
menklasifikasikan material tanah dasar dengan cara AASHTO dengan
90% benar.
2.2 PENYAJIAN
2.2 .1 Pengertian Subgrade Lapisan penyangga konstruksi
perkerasan jalan yang terbawah dinamakan subgrade (artinya tanah
dasar). Tebal lapisan ini umumnya 60 cm, kisarannya antara 60-100
cm. Permukaan subgrade (dinamakan: the formation), bisa dalam
galian, timbunan atau pada tanah aslinya. Hal ini ditunjukkan
seperti pada Gambar 2.1.
-
17
Gambar 2.1 Permukaan subgrade (a) dalam galian, (b) dalam
timbunan dan (c) pada tanah asli
Konstruksi subgrade ini dipersiapkan secara khusus agar
didapatkan pondasi yang stabil bagi perkerasan dengan cara
memadatkan tanah material subgrade menggunakan alat berat. Kekuatan
utama sebuah konstruksi perkerasan jalan ada pada subgradenya,
sehingga diperlukan membentuk subgrade yang kuat dan stabil. Karena
material subgrade dari tanah, maka diperlukan perlindungan agar
tahan terhadap perubahan cuaca dan air tanah. Perlindungan subgrade
didapat dengan memadatkan tanah sehingga memperkecil rongga antar
butiran (porosity) nya dan meningkatkan sifat tjdak mudah ditembus
oleh air (impermeability) nya, juga adanya lapisan surface dari
bahan campuran bitumen agregat yang kedap air dan konstruksi
drainase yang baik di bahu jalan akan turut memperpanjang umur
subgrade.
(c)
(b)
(a) The Formation
-
18
Sistim Klasifikasi Tanah AASHTO Tanah merupakan material yang
sangat bervariasi sifat-sifat teknisnya, untuk satu lokasi saja
maka sifat-sifat teknisnya bisa berubah. Tanah terdiri dari
kumpulan butiran-butiran mineral yang mengalami pelapukan, terdiri
dari berbagai macam ukuran dan bentuk, dimana diantara butiran
terdapat rongga (void) yang terisi oleh air atau udara atau
keduanya. Klasifikasi tanah dengan cara AASHTO ini mempunyai tujuan
agar kita dapat dengan mudah memilih material tanah untuk
konstruksi subgrade. Pemilihan tanah tersebut, tentunya didasarkan
atas hasil uji tanah dan apabila kita telah mempunyai pengalaman
lapangan dalam pembuatan konstruksi subgrade maka pemilihan tanah
sangat mudah dilakukan. Cara AASHTO ini memerlukan uji tanah yang
sangat sederhana dilaboratorium mekanika tanah. Menurut sistim ini
tanah dibagi menjadi 7 kelompok, dan diberi nama dari A-1 sampai
A-7. Semakin kecil angkanya, semakin baik untuk subgrade sebaliknya
semakin besar angkanya semakin jelek untuk subgrade. Kecuali pada
tanah dalam group A-3, lebih baik dari pada tanah dalam group A-2
sebagai subgrade. Sistim ini sekarang telah mengalami revisi dengan
beberapa group yang mempunyai subgroup, sehingga menjadi 12 group
dan subgroup seperti pada Tabel 2.1 dibawah. Tabel 2.1 tersebut
secara garis besar menkelompokkan tanah menjadi 2 kelompok yaitu:
1. Tanah berbutir kasar (< 35% lolos saringan No. 200) 2. Tanah
berbutir halus (> 35% lolos saringan No. 200) Kelompok tanah
berbutir kasar terdiri dari: A-1, merupakan kelompok tanah yang
terdiri dari kerikil dan pasir kasar dengan sedikit atau tanpa
butir halus, dengan sifat plastis yang kecil atau tanpa sifat
plastis. A-3, merupakan kelompok tanah yang terdiri dari pasir
halus dengan sedikit butiran yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm)
dan tidak plastis.
-
19
Tabel 2.1 Sistim Klasifikasi Tanah dari AASHTO Klassifikasi
Umum
TANAH BERBUTIR KASAR < 35% LOLOS SARINGAN NO. 200
TANAH BERBUTIR HALUS > 35% LOLOS SARINGAN NO. 200
A-1 A-2 Klasifikasi Kelompok
A-1-a A-1-b
A-3
A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
A-4 A-5 A-6 A-7 A-7-5 A-7-6
% Lolos Saringan
No. 10 50 maks.
- - - - - - - - - -
No. 40 30 maks.
50 maks.
51 min.
- - - - - - - -
No. 200 15 maks.
25 maks.
10 maks
35 maks.
35 maks.
35 maks.
35 maks.
36 min
36 min
36 min
36 min
Sifat Fraksi yang lolos Saringan No.40
Batas Cair - -
40 maks.
41 min.
40 maks.
41 min.
40 maks
40 min.
40 maks
41 min.
Indeks Plastisitas 6 maks. N. P. 10 maks.
10 maks.
11 min.
11 min.
10 maks
10 maks
11 min
11 min.
Jenis Umum Fragmen Batuan
Kerikil dan Pasir
Pasir Halus
Kerikil atau Pasir Kelanauan atau Kelempungan
Tanah Kelanauan
Tanah kelempungan
Tingkat Penggunaan Sebagai Subgrade
Sangat baik sampai baik
Cukup sampai buruk
Catatan: Indeks Plastisitas untuk Sub Kelompok A-7-5 < LL 30
Indeks Plastisitas untuk Sub Kelompok A-7-6 > LL - 30.
-
20
A-2, merupakan kelompok batas antara kelompok tanah berbutir
kasar dan berbutir halus. Kelompok A-2 terdiri dari campuran
kerikil/pasir dengan tanah berbutir halus yang cukup banyak (<
35%). Kelompok tanah berbutir halus terdiri dari: A-4, merupakan
kelompok tanah lanau dengan plastisitas rendah. A-5, merupakan
kelompok tanah lanau dengan butir-butir plastis yang lebih banyak,
sehingga lebih plastis dari kelompok A-4. A-6, merupakan kelompok
tanah lempung yang masih mengandung butir-butir pasir dan kerikil
tetapi mempunyai sifat perubahan volume yang besar. A-7, merupakan
kelompok tanah lempung yang plastis dan mempunyai sifat perubahan
volume yang besar. Untuk penentuan kelompok tanah berbutir halus
(silt dan clay), maka dapat digunakan pertolongan Gambar 2.2.
Group Index Group Index dari tanah digunakan dalam klasifikasi
ini bukan untuk menempatkan tanah dalam suatu group yang spesifik
tetapi sebagai alat untuk mengevaluasi tanah sebagai material
subgrade tanpa melihat groupnya. Group Index merupakan fungsi dari
liquid limit (batas cair), index plastisitas (PI) dan banyaknya
material yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm).
Group Index (GI) = (F - 35){0.2 + 0.05(LL 40)} + 0.01(F 15)(PI
10)
Dimana: F = persentase lolos saringan No. 200, dinyatakan dengan
angka bulat (persentase ini didasarkan pada material yang lolos
saringan 3 in atau 75 mm). LL = liquid limit (batas cair). PI =
Plasticity Index.
-
21
Bila Group Index (GI) yang didapat negatif, maka GI ditulis
dengan angka nol. GI dicatat dengan dengan pembulatan ke angka yang
terdekat. GI dapat juga ditentukan secara grafis, yaitu dengan
nomogram seperti pada Gambar 2.3 dimana nantinya PGI (partial group
index) yang didapat dari LL dan PI dijumlah sehingga hasil jumlahan
tersebut adah GI. GI yang didapat ditulis dalam tanda kurung,
contoh: A-2-6(3) dan A-7-5(15). Tanah dalam kelompok sama tetapi
mempunyai angka GI yang lebih kecil menyatakan bahwa tanah itu
menjadi bahan subgrade yang lebih baik dari pada yang angka GI nya
lebih tinggi, contoh: A-2-5(3) lebih baik dari A-2-5(9) untuk bahan
subgrade.
Prosedur Klasifikasi Sebelum melakukan klasifikasi tanah dengan
menggunakan Tabel 2.1, maka harus dilakukan dulu pengujian
laboratoris untuk tanah tersebut dengan metoda pengujian yang telah
distandarisir sebagai berikut: 1. Analisa saringan tanah berbutir
halus dan kasar (metoda AASHTO T-27 atau ASTM C-136). 2. Particle
size analysis of soils (hydrometer) (metoda AASHTO T-88 atau ASTM
D-422). 3. Liquid limit of soils (metoda AASHTO T-89 atau ASTM
D-423). 4. Plastic limit dan plasticity index dari tanah (metoda
AASHTO T-90 atau ASTM D-422). Setelah uji laboratoris diatas
selesai dikerjakan maka digunakan Tabel 2.1 untuk menentukan
groupnya. Dengan menggunakan data yang didapat dari uji
laboratorium diatas dicocokkan dari kiri ke kanan Tabel 2.1 maka
akan didapat hasil akhir klasifikasi tanah, group yang benar akan
ditemukan dengan proses eliminasi. Untuk menklasifikasi tanah jenis
silt-clay maka diperlukan pertolongan Gambar 2.3. Berikut adalah
diskripsi kata dari 5 fraksi tanah yang sering digunakan dalam
penggolongan tanah:
-
22
1. Boulders, material yang tertahan saringan 75 mm (3 in).
Material ini harus dikeluarkan dari sampel saat dilakukan pengujian
untuk klasifikasi, tetapi persentasenya harus dicatat. 2. Gravel,
material lolos saringan 75 mm (3 in) tetapi tertahan saringan No.
10 (2mm). 3. Coarse sand (pasir kasar), merupakan material yang
lolos No. 10 (2 mm) tetapi tertahan saringan No. 40 (0.425 mm). 4.
Fine sand (pasir halus), merupakan material yang lolos saringan No.
40 (0.425 mm) tetapi tertahan pada saringan No. 200 (0.075 mm). 5.
Silt-clay (campuran lempung dan lanau), merupakan material yang
lolos saringan No. 200 (0.075 mm). Kata silty ditambahkan bila PI
10 dan clayey ditambahkan bila PI > 10. Contoh: silty-clay atau
clayey-silt.
Gambar 2.2 Grafik jangkauan liquid limit dan plasticity index
guna penentuan subgroup A-4, A-5, A-6 dan A-7.
-
23
Gambar 2.3 Nomogram untuk menentukan group index
Contoh Soal Dan Penyelesaiannya 1. Tentukan klasifikai sejenis
tanah, bila diketahui data hasil uji tanah tersebut sebagai
berikut: Persentase lolos saringan: No. 10 (2 mm) = 75 No. 40
(0.425 mm) = 75 No. 200 (0.075 mm) = 41 Liquid Limit (LL) = 41
Plastic Limit (PL) = 34
-
24
Penyelesaian: Nilai GI tanah tersebut ditentukan dulu. PI = LL
PL = 41 34 = 7 GI = (F 35){0.2 + 0.005(LL 40)} + 0.001(F 15)(PI 10)
= (41 35){0.2 + 0.005 (41 40)} + 0.01(41 15)(7 10) = 1.23 0.78 =
0.45 ditulis sebagai 0, atau GI = 0. Lihat Tabel 2.1, kolom A-1,
A-3 dan A-2 secara cepat mengeliminir klasifikasinya hanya
didasarkan atas hasil analisa saringan. Didasarkan atas
karakteristik dari fraksi yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm)
maka dimungkinkan tanah masuk dalam kolom A-4, namun LL (batas
cair) melebihi yang disyaratkan. Dapat disimpulkan tanah berada
pada kolom A-5. Karena klasifikasinya tidak mempunyai nilai GI,
secara sederhana dapat disimpulkan klasifikasi tanah tersebut
adalah A-5.
2. Tentukan klasifikasi tanah dimana tanah tersebut yang lolos
saringan No. 200 = 55%, LL = 40 dan PI = 25.
Penyelesaian: Dengan mencocokkan data diatas dengan Tabel 2.1
dari kiri ke kanan, maka tanah diklasifikasikan sebagai A-6. GI
ditentukan dari Gambar 2.2, didapat: PGI (partial group index) dari
LL = 4 PGI dari PI = 6 GI = PGI LL + PGI PI = 4 + 6 = 10. Sehingga
klasifikasi tanah tersebut adalah: A-6(10).
3. Tentukan klasifikasi tanah yang mana 80% lolos saringan No.
200, LL = 90 dan PI = 50.
Penyelesaian: Didasarkan atas Tabel 2.1, maka tanah
diklasifikasikan sebagai A-7. Untuk menentukan subgroupnya, maka:
LL 30 = 60 (lihat catatan
-
25
dibawah Tabel 2.1). Karena PI < 60, maka klasifikasi tanah
tersebut A-7-5. Harga GI nya ditentukan dengan Gambar 2.2: PGI LL =
20.3 dan PGI PI = 26 GI = 20.3 + 26 = 46.3 ditulis 46. Klasifikasi
tanah tersebut sebagai A-7-5(46)
4. Tentukan klasifikasi sejenis tanah, dimana tanah tersebut 60%
lolos saringan No. 200, LL = 25 dan PI = 1.
Penyelesaian: Tanah tersebut diklasifikasikan sebagai A-4. Untuk
harga GI, dengan memakai Gambar 2.2 didapat: PGI LL = 3.1 PGI PI =
- 4.1 GI = 3.1 4.1 = - 1 (ditulis menjadi 0) Jadi klasifikasi tanah
tersebut sebagai A-4.
5. Tentukan klasifikasi sejenis tanah, dimana hasil uji tanah
tersebut: 70% lolos saringan No. 40 30% lolos saringan No. 200
Liquid limit = 50 Plasticity index = 30
Penyelesaian: Tanah tersebut diklasifikasikan sebagai A-2-7,
untuk mencari angka GI nya hanya nilai PI saja yang digunakan.
Lihat Gambar 2.2, maka terdapat keterangan untuk tanah A-2-6 dan
A-2-7 yaitu hanya nilai PI saja yang digunakan untuk menentukan GI.
Didapat GI = 3. Sehingga tanah diklasifikasikan sebagai
A-2-7(3).
2.2.2 Latihan
-
26
1. Berapa tebal lapisan subgrade? 2. Gambarkan macam-macam
kondisi permukaan subgrade? 3. Apakah tujuan klasifikasi tanah
dasar dengan metoda AASHTO? 4. Secara garis besar pada sistim
klasifikasi tanah metoda AASHTO, tanah dikelompokkan dalam berapa
kelompok berikan juga apa batasan masing-masing kelompok? 5. Pada
klasifikasi tanah dengan metoda AASHTO, tanah dibagi dalam berapa
group dan subgroup? Sebutkan juga singkatan dari klasifikasinya? 6.
Apa tujuan dari GI diadakan dalam klasifikasi ini? 7. Uji
laboratorium apa saja yang harus dilakukan sebelum tanah dapat
diklasifikasikan? 8. Sebutkan deskripsi kata-kata untuk ukuran
butiran material yang sering dipakai untuk penggolongan tanah?
2.3 Penutup
2.3.1 Tes Formatif Klasifikasikan tanah berikut menggunakan cara
klasifikasi tanah AASHTO. Anggaplah tanah inorganik dan
well-graded.
Persentase lolos saringan No. 4 No. 10 No. 40 No. 200
Liquid Limit
Plastic Index
49 38 29 8 N.P. *) 68 49 39 32 38 18 80 41 38 10 90 60 39 8 60
34 42 9 90 60 40 20 97 88 80 52 85 78 90 40
*) N.P = non plastis.
-
27
2.3.2 Umpan Balik Kerjakan tes formatif diatas dalam waktu 60
menit. Cocokkan jawaban yang anda peroleh dengan kunci jawaban tes
formatif dibawah. Berikan skor 12.5 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 atau 2 jawaban
maka nilai anda B. Bila terdapat 3 kesalahan dalam jawaban anda
maka nilai yang anda peroleh C.
2.3.3 Tindak Lanjut Apabila hasil tes formatif yang anda
kerjakan masih didapatkan 4 atau lebih, maka anda harus membaca
sekali lagi Bab II dan mengerjakan ulang soal yang jawabannya
salah.
2.3.4 Rangkuman Material subgrade adalah dari tanah, dan harus
mempunyai sifat yang kuat terhadap gaya tekan dan mempunyai
stabilitas untuk bahan timbunan. Untuk mendapatkan tanah yang
memenuhi persyaratan tersebut, maka AASHTO membuat cara
klasifikasi. Klasifikasi tanah cara AASHTO ini memerlukan hasil
uji: analisa saringan, batas cair dan indeks plastisitas. Menurut
AASHTO tanah berbutir kasar adalah tanah yang 35% lolos saringan
No. 200 sedangkan tanah berbutir halus adalah tanah yang 35% lolos
saringan No. 200. Kelompok tanah berbutir kasar diberi nama: A-1,
A-3 dan A-2. Kelompok tanah berbutir halus diberi nama A-4, A-5,
A-6 dan A-7. Disamping kelompok atau group maka ada subgroupnya.
Cara menklasifikasi tanah adalah dengan mencocokan hasil
pemeriksaan laboratorium dengan tabel klasifikasi AASHTO dari kiri
ke kanan dengan mengeliminasi kolom demi kolom sampai didapatkan
kolom yang tepat. Group Index (GI), digunakan untuk membedakan
sifat tanah dalam satu klasifikasi. Tanah dalam satu group yang
mempunyai angka GI yang kecil lebih baik dari pada tanah dengan GI
besar.
-
28
2.3.5 Kunci Jawaban Tes Formatif Urutan jawaban tes formatif
dari atas ke bawah sebagai berikut: A-1-a A-2-6(1) A-4(1) A-4(3)
A-2-5 A-6(9) A-7-6(147) A-7-5(154)
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.
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.
-
29
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 AASHTO Liquid Limit ASTM Partial Group Index Bitumen
Particle size analysis of soils Boulders Plastic limit Clay
Plasticity Index Coarse sand Porosity Fine sand Silt Gravel
Silt-clay Group Subgrade Group Index Subgroup Hydrometer The
formation Impermeability Void