ANALISIS KORELASI NILAI CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR) DAN NILAI KUAT GESER PADA TANAH LUNAK
Baiq Heny Sulistiawati 1,*) , Garup Lambang Goro 1) , Junaidi 1) , Danang Isnubroto 1) , Imam Nurhadi 1)
1) Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. Soedarto, S.H., Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275
*) Correspondent Author: baiq.heny@polines.ac.id

## Abstract
The CBR value is influenced by soil gradation, mineral type, density and soil shear parameters.  CBR  testing  is  carried  out  on  subgrade  soil,  but  the  undrained  shear strength of the soil can also be used as a soil design parameter. Field shear strength tests that can be used to determine soil shear strength are DCP and Vane Shear. In contrast  to  DCP  testing,  shear  strength  testing  is  relatively  quick  and  easy  to determine  soil  properties  to  determine  design  parameters.  Therefore,  testing  is needed  to  determine  the  correlation  between  the  soil  shear  strength  value  and  the CBR value to obtain a new equation that can be applied in the field. In this research, the  CBR  value  was  obtained  through  the  Dynamic  Cone  Penetrometer  test  (DCP) and the soil shear strength of the vane shear test. DCP and Vane Shear testing was carried out at 10 test points in the Semarang area, Central Java. Laboratory testing is also carried out to validate soil types. The correlation obtained between the CBR value and the soil shear strength reached R = 0.8312. Based on this test, it can be concluded that the CBR value and soil shear strength value increase as the depth of the soil tested increases.
Keywords: shear strength, dynamic cone penetrometer test, vane shear, soil bearing capacity, clay soil, design parameters

## PENDAHULUAN
Pengujian California  Bearing  Ratio (CBR)  dikembangkan  oleh  Divisi California  Jalan  raya  dan  diadopsi secara  luas  dalam  praktik  desain rekayasa  perkerasan.  Nilai  CBR  dari Tanah  yang  berbeda  bergantung  pada parameter  tanah  seperti  gradasi,  jenis mineral,  dan  pemadatan  parameter, kepadatan, dan parameter geser (Timani  and  Jain,  2019).  CBR  adalah sifat  mekanis  tanah  yang  sangat penting dalam penentuan desain
struktur  perkerasan  jalan.  Ketebalan perkerasan yang
dibutuhkan dipengaruhi  oleh  nilai  CBR  tanah pondasi.  Secara  umum  uji  CBR dilakukan  dalam  dua  kondisi,  yaitu kondisi  terendam  dan  tidak  terendam. Sample  tanah  dibiarkan  terendam  air selama  96  jam  untuk  menggambarkan kondisi  paling  buruk  di  lapangan  serta untuk mengetahui pengembangan tanah,  namun  uji  CBR  yang  tidak direndam juga digunakan
untuk  menilai  kekuatan  tanah  pada kondisi normal.
Uji CBR merupakan uji laboratorium  yang  paling  banyak digunakan  untuk  menguji  kualitas struktur  tanah  sekalipun  uji  tersebut membutuhkan  proses  yang  panjang. Menurut (Timani And Jain, 2019) nilai CBR  diterima  secara  luas  sebagai indikator  kinerja  perkerasan  lentur yang  menunjukkan  potensi  kekuatan tanah  dasar  yang  tergantung  pada gradasi  tanah,  jenis  mineral,  dan parameter  pemadatan,  kepadatan,  dan parameter geser. Nilai CBR digunakan dalam perencanaan ketebalan perkerasan,  namun  kekuatan  geser  tak terdrainase  tanah  digunakan  untuk desain  timbunan.  Beberapa  peneliti telah  melakukan  penelitian  terkait hubungan antara nilai CBR, kuat geser tanah,  dan indeks  propesties tanah (Purwana  and  Nikraz,  2013;  Patel  and Patel,  2013;  dan  Torgano  et  al.  2020). Weber  et  al.  2021  telah  melakukan penelitian tentang hubungan antara nila CBR  dan  sudut  gesek  dalam  efektif yang  di  dapatkan  dari  uji  triaksial. Hubungan  antara  kuat  geser  yang diperoleh  dari  uji  geser  baling  juga telah  dilakukan  oleh  (Munro,  2018) resistensi  penetrasi  statis  memiliki hubungan  dengan  uji  geser  baling  dan dapat  disimpulkan  bahwa  termasuk dalam nilai kuat geser yang baik ketika digunakan  dengan  faktor  daya  dukung tanah.
Berbagai uji laboratorium dan uji kuat  geser  lapangan  digunakan  untuk menentukan kuat  geser tanah. Berbeda dengan  tes  CBR,  uji  kuat  geser  relatif cepat  dan  mudah  dalam  menentukan
sifat  tanah  untuk  desain  ketebalan perkerasan.
Danistan (2010)
menyimpulkan  bahwa  untuk  tanah dengan  klasifikasi  CL,  CH  dan  SC memiliki  korelasi  yang  lebih  baik untuk  nilai  CBR  dan  kekuatan  geser tak  terdrainasi.  Selain  itu,  (Gökova, 2022)  mendapatkan  hubungan  antara kekuatan  geser  dan  CBR  dengan akurasi  sebesar  96%.  Menurut U.S. Army  Corps  of  Engineers terdapat korelasi  antara  kekuatan  geser  tanah dasar  dengan  nilai Dynamic  Cone Penetrometer  test (DCP)  dan  nilai CBR,  hal  tersebut  ditunjukkan  pada Gambar 1. Contoh analisa berdasarkan Gambar  1,  jika  nilai  CBR  sebesar  1% sama  dengan  nilai  kuat  geser  sebesar 4,8 psi.
Gambar 1. Hubungan Antara uji DCP dengan nilai CBR dan nilai kuat geser tanah ( U.S. Army Corps of Engineers )
Salah  satu  kelemahan  uji  CBR  yaitu tanah  diasumsikan  sebagai jenuh sebagian, kondisi tanah dasar seringkali  menghasilkan  desain  yang standar  (ASTM  D-18  internasional, 1949). Estimasi standar yang dihasilkan berpengaruh terhadap kekuatan  tanah  dasar  sehingga  biaya yang dibutuhkan untuk desain perkerasan  menjadi  lebih  tinggi,  dan
kalibrasi  alat  tidak  memperhitungkan perbedaan  perilaku  dari  tanah  yang dibentuk  kembali  dan  tidak  terganggu. Menurut  (Gregory  and  Cross,  2007) menyebutkan  96  jam  perendaman merupakan kemunduran dalam penggunaan uji CBR. Apalagi uji CBR memerlukan  tanah  dengan  kuantitas yang  besar  jika  dibandingkan  dengan uji  kekuatan  lainnya.  Namun,  karena pengujian  CBR  relatif  mahal  dan membutuhkan  waktu  yang  relative lama, maka diperlukan beberapa upaya yang  dapat  mengembangkan  korelasi antara  nilai  kuat  geser  tanah  dan  nilai CBR tanah. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk menentuan tinjauan ekstensif  terhadap  hubungankorelasi antara  nilai  kuat  geser  tanah  dan  nilai CBR  yang  dapat  digunakan  sebagai tinjauan  dalam  menentukanparameter desain pada tanah lunak.

## METODE PENELITIAN
a. Persiapan
Persiapan  sampel  pengujian  dilakukan dengan teliti untuk menghindari pekerjaan  yang  berulang-ulang,  dan tahap  pengumpulan  data  menjadi optimal. Pengujian lapangan dilakukan di  wilayah  Semarang  Jawa  Tengah pada  10  titik  yang  berbeda.  Pengujian laboratorium  untuk  memvalidasi  jenis tanah.
b. Uji geser tanah di lapangan
Pengujian
geser
tanah in-situ
menggunakan  alat  geser  baling  (uji vane  shear )  sesuai  dengan  SNI  2487- 2008  dan  atau  ASTM  designation  D 2573  –  01.  Uji  geser  baling  dirancang untuk  mengukur  kuat  geser  tanah  tak
terdrainase pada tanah  kohesif. Mudah untuk  dilakukan,  dan  peralatannya tidak  mahal  dibandingkan  dengan  tes CBR.  Pengujian  ini  tidak  dapat dilakukan  pada  tanah  berpasir  atau lanau non-plastik yang memungkinkan terjadi drainasi selama proses pengujian  berlangsung.  Baling-baling adalah material berbilah empat, biasanya  dibuat  dari  baja  seperti  pada Gambar  1.  Torsi  yang  diperlukan untuk  menggeser  permukaan  silinder tanah  digunakan  untuk  menghitung geser  kekuatan  tanah  menggunakan persamaan berikut:
Untuk  baling-baling  berbentuk  persegi panjang H/D = 2;
𝑆𝑢 = 6𝑇 7𝜋𝐷 3 (1)
Dimana:
Su  = puncak kuat geser takterdrainase
dari baling-baling (kPa)
T = nilai maksimum torsi terukur (T max ) atau torsi sisa (T R ) yang dikoreksi gesekan peralatan dan batang, (Nm)
D  = Diameter baling (mm)
Gambar 2. Alat uji geser baling dengan bilah berbeda
c. Dynamic Cone Penetrometer Test (DCP)
Penetrometer  Cone  Dinamis (DCP) digunakan  untuk  mengukur  kekuatan tanah  di  lapangan.  Tingkat  penetrasi DCP  (penetrasi  kedalaman/pukulan) digunakan  untuk  menentukan  CBR in- situ tanah. Uji DCP menggunakan palu seberat  8  kg  (17,6  lb).  Gambar  2. menunjukkan  peralatan  DCP.  Palu standarnya  direkomendasikan  untuk tanah  yang  lebih  kaku  (CBR  lebih besar dari 10%) sedangkan palu 4,6 kg (10,1  lb)  digunakan  untuk  tanah  liat dengan CBR kurang dari 10%.
Gambar 3. Alat uji Dynamic Cone Penetrometer Persamaan berikut yang direkomendasikan  oleh U.S.  Army
Corps  of  Engineers dapat  digunakan untuk menentukan nilai CBR lapangan tanah:
𝑃𝑎𝑙𝑢 8 𝑘𝑔: 𝐶𝐵𝑅 = 292 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 (𝑚𝑚/𝑝𝑢𝑘𝑢𝑙𝑎𝑛) (2) 𝑃𝑎𝑙𝑢 4,6 𝑘𝑔: 𝐶𝐵𝑅 = 292 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 (𝑚𝑚/𝑝𝑢𝑘𝑢𝑙𝑎𝑛) (3) d. Pengujian tanah di laboratorium Pengujian  jenis  tanah  dilakukan  di laboratorium  yaitu  dengan  melakukan serangkaian pengujian sifat fisik menggunakan sample  disturbed dan undistrubed .
Tabel 1. Rencana pengujian di laboratorium No.  Jenis Pengujian Output 1. Specific Gravity , Gs Nilai Gs tanah 2. Distribusi ukuran butiran tanah Jenis tanah 3. Uji atterberg limit a. Batas cair, LL b. Batas plastis, PL c. Indeks plastisitas, IP Sifat plastisitas tanah

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sampel  tanah  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  tanah  yang diambil  dari  daerah  Trangkil  Kota Semarang  yang  merupakan  salah  satu daerah  yang  memiliki  karakteristik tanah  lunak.  Pengambilan  sampel disturbed dilakukan  dengan  metode test pit , sedangkan pengambilan sample undisturbed dengan
menggunakan  alat  handbor.  Data analisa  pengujian  sifat  fisik  tanah seperti, uji plastisitas, uji kadar air, dan uji berat jenis tanah, dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Pengujian karakteristik tanah No.  Pemeriksaan Satuan Nilai 1. Kadar air (w) % 62.08 2. Berat jenis tanah (Gs) 2.58 3. Batas cair % 42.5 4. Batas plastis % 19.71 5. Indeks % 22.79
plastisitas 6. Berat  isi  tanah kering g/cm 3 1.256 7. Porositas % 0.629 8. Angka pori - 1.625
Jenis tanah dapat ditentukan dengan uji saringan dan hidrometer dengan menggunakan sistem klasifikasi Unified  Soil  Clasification  System (USCS)  dan American  Association  of
State  Highway  Transportation  Official (AASTHO). Hasil dari uji saringan dan hydrometer  dapat  dilihat  pada  Gambar 4.  Berdasarkan  data  yang  diperoleh, jenis  tanah  yang  didapatkan  dari klasifikasi  USCS  adalah  lempung  tak organik dengan plastisitas tinggi (CH), sedangkan berdasarkan klasifikasi AASTHO termasuk jenis tanah berlempung (A-7-5). Gambar 4 Gradas Butiran Tanah Pengujian analisa geser in-situ
dilakukan  dengan  menggunakan  alat vane  shear (uji  geser  baling)  pada kondisi  tanpa  drainase  ( undrained ), yang  merupakan  kekuatan  maksimun yang  dapat  ditahan  oleh  tanah.  Tanah digeser dengan cepat sehingga drainase air  dalam  tanah  tidak  terjadi.  Pada penelitian  ini  telah  dilakukan  10  titik pengujian  dengan  kedalaman  sampai
80  cm  yang  disesuaikan  dengan kapasitas  alat.  Nilai  CBR  ditentukan dari  pengujian  DCP  yang  telah dilakukan.  Korelasi  kuat  geser  dan nilai  CBR  pada  tanah  lempung  dapat dilihat pada Gambar 5. Dalam konteks ini, variabel bebas x mewakili kekuatan  geser,  sedangkan  variabel terikat y mewakili nilai CBR.
0 20 40 60 80 100 0,00 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 Pe rc en ta se Fi n er ( % ) Grain Size (mm) Coarse Fine Coarse          Medium Fine Sand Silt Cla y Gravel
Gambar 5. Grafik hubungan antara nilai CBR dengan kuat geser tanah
Berdasarkan hasil–hasil pengujian pada  10  titik  uji  dengan  dua  jenis pengujian  yang  berbeda,  didapatkan nilai  kekuatan  geser  undrained  yang berbeda  untuk  satu  jenis  benda  uji yang sama. Dari perbedaan hasil uji itu kemudian  dibuat  korelasi  antara  kedua hasil  pengujian  tersebut.  Perumusan- perumusan  korelasi  yang  diperoleh menunjukkan  bahwa  terdapat  suatu hubungan  antara  Su  dan  CBR  (%). Berdasarkan  Gambar  5  dapat  dilihat bahwa  korelasi  hubungan  antara  nilai CBR dengan Su yang memiliki nilai R diatas 0,6 adalah titik 3, titik 4, titik 5, titik  6,  titik  7,  titik  8,  titik  9,  dan  titik
10  dengan  nilai  berturut-turut  adalah 0.7166, 0.8125, 0.8125, 0.7615, 0.8312,  0.6547,  0.6182,  dan  0.7448.
Dilihat  dari  nilai  R  dapat  disimpulkan bahwa  nilai  R  semakin  mendekati  1 maka  korelasi  hubungan  CBR  dan  Su semakin tinggi. Nilai koefisien korelasi paling  tinggi  pada  titik  7  dengan  nilai R 0.8312.
Selain  itu,  perilaku  hasil  uji DCP  dan  uji  geser  balik  pada  tiap kedalaman dapat dianalisa seperti pada Gambar  6.  Nilai  kapasitas  dukung tanah  dan  kuat  geser  tanah  memiliki hubungan yang linier terhadap kedalaman.
Gambar 6 Grafik hubungan antara kedalaman dengan kapasitas dukung tanah dan kuat geser tanah
Berdasarkan  Gambar  6  dapat  dilihat bahwa  semakin  tinggi  nilai  kedalaman tanah  nilai  kapasitas  dukung  tanah  di lapangan  dengan  uji  DCP  semakin tinggi,  begitu  juga  dengan  nilai  kuat geser  tanah  dari  hasil  uji vane  shear . Selain  itu  dari  Gambar  6  dapat ditentukan  nilai  kapasitas  dukung tanah  dan  kuat  geser  tanah  pada kedalaman tertentu.

## SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian ini, pengujian laboratorium dilakukan untuk  memvalidasi  jenis  tanah  lunak
yang  digunakan,  dan  serangkaian  uji sifat  fisik  tanah  telah  dilakukan. Sedangkan  uji  lapangan  menggunakan 2  metode  pengujian  yang  berbeda, yaitu  uji  geser  baling  dan  uji  DCP. Korelasi  yang  didapatkan  antara  nilai CBR dengan kuat geser tanah mencapai R = 0.8312. Dilihat dari nilai
R  dapat  disimpulkan  bahwa  nilai  R semakin  mendekati  1  maka  korelasi hubungan CBR dan Su semakin tinggi. Berdasarkan pengujian ini dapat disimpulkan bahwa nilai CBR dan nilai kuat  geser  tanah  meningkat  seiring
dengan bertambahnya kedalaman tanah yang diuji.

## DAFTAR PUSTAKA
Danistan,  Joseph,  C.  Vipulanandan,
Ph.D.,  P.E.,  2010,  “Correlation Between California Bearing Ratio (CBR) And Soil Parameters.” Proceedings CIGMAT-2010  Conference  & Exhibition 9 (1): 76–99. Gökova, Süleyman, 2022, “Investigation  of  the  Correlation between California Bearing Ratio  and  Shear  Strength  of Pavement Subgrade Material with  Different  Water  Contents.” Journal Of Innovative Transportation 3 (1): 1–7.
Gregory,  Garry  H.,  and  Stephen  A.
Cross,  2007,  “Correlation  of California  Bearing  Ratio  with Shear  Strength  Parameters.”
Transportation  Research  Record 1 (1989): 148–53.
Munro,  Rosalind,  2018,  “International
Society  for  Soil  Mechanics  and Geotechnical Engineering (ISSMGE).” International Society  for  Soil  Mechanics  and Geotechnical Engineering (ISSMGE) : 536–37. Patel,  Mukesh  A.,  and  H.S.  Patel,
2013, “Laboratory Assessment to
Correlate  Strength Parameter from  Physical  Properties  of Subgrade.” Procedia Engineering 51 (NUiCONE 2012): 200–209. Purwana,  Yusep  Muslih,  and  Hamid
Nikraz.  2013.  “The  Correlation
between  the  CBR  and  Shear
Strength  in  Unsaturated  Soil Conditions.” International Journal of Transportation Engineering 1 (3): 211–22. Timani,  K.L.,  and  R.K.  Jain,  2019, “Statistical Assessment of Compaction Characteristics, California  Bearing  Ratio  Value and  Shear  Behavior  of  Clay- Sand-Gravel Mixture for Pavements.” i-manager’s Journal  on  Civil  Engineering 9 (3): 18.
Torgano,  Saol  Toyebo,  Mohammed Sujayath  Ali,  Esubalew  Tariku
Yenealem,  and  Adane  Tadesse Tumato, 2020, “Correlation
Between  Cbr  Values  and  Index Properties  of  Subgrade  Soils:  In the Case of Boditi Town.” Ijariie
6 (3): 1167–82.. Weber, M.,M.R. Lodahl, K.T. Brødbæk,  and  C.T.  Leth,  2021, “Correlation between CBR
Value  and  Effective  Strength Parameters for Engineered Fills.” IOP  Conference  Series:  Earth and  Environmental  Science 710
(1). Winthachai,  S.V.,  Vaithanomsat  P., and Punsuvon, 2022, “Investigation  of  the  Correlation between California Bearing Ratio  and  Shear  Strength  of Pavement Subgrade Material with  Different  Water  Contents.” Journal of Innovative Transportation 3 (1): 1–7.