## PENGARUH PERUBAHAN KADAR AIR TERHADAP KEKUATAN GESER TANAH LEMPUNG

## INFLUENCE OF MOISTURE CONTENT TO SHEAR STRENGTH OF CLAY
SOIL
Dian Hastari Agustina 1 , Elfrida 2
1,2 (Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau Kepulauan) dian@ft.unrika.ac.id

## Abstrak
Tanah merupakan salah satu material penting untuk konstruksi bangunan yaitu sebagai pendukung beban di atasnya  sehingga  membutuhkan  daya  dukung  tanah  yang  tinggi.  Daya  dukung  tanah  didapat  dari  adanya kuat geser tanah yang mampu melawan tegangan geser saat tanah terbebani.  Kadar air sangat berpengaruh terhadap  kekuatan  tana,  khususnya  pada  tanah  lempung.  Tanah  lempung  merupakan  tanah  yang  sangat sensitive  terhadap  adanya  perubahan  kadar  air.  Untuk  mengetahui  seberapa  besar  pengaruh  kadar  air terhadap  tanah  lempung,  maka  dilakukan  pengujian  kuat  geser  dengan  variasi  kadar  air  yang  berbeda. Tanah  yang  dicampur  dengan  lima  variasi  kadar  air  OMC-20%OMC,  OMC-10%OMC,  OMC, OMC+10%OMC  dan,  OMC+20%OMC,  selanjutnya  tanah  dipadatkan  dengan  standar  proctor  test,  hasil pemadatan  kemudian  diuji  menggunakan  uji  geser  langsung  (Direct  Shear  Test).  Dari  hasil  pengujian menunjukkan  bahwa  nilai  sudut  geser  (φ)  dan  kohesi  tanah  (c)meningkat  seiring  dengan  penambahan kadar  air,  kemudian  turun  setelah  mencapai  kadar  air  optimumnya.  Diperoleh  nilai  sudut  geser  (φ)  dan kohesi tanah (c) tertinggi sebesar 43,35  dan 0.944 kg/cm 2 . Kata Kunci : kadar air, kuat geser, pemadatan

## Abstract
Soil is one of the important material for structural construction to support load induced. Bearing capacity of soil is obtained from soil shear strength. The changes of moisture content influence to the soil strength. Clay soil is very sensitive to  changes of   moisture content. To investigate the moisture content,  soil  mixture  with  five  various  of  moisture  content  OMC-20%OMC,  OMC-10%OMC,  OMC, OMC+10%OMC  dan,  OMC+20%OMC,  then  soil  compacted  with  standard  proctor  test  and  then continued with direct shear test. The result show that friction angle (φ) and cohesion (c)increase with the increased of moisture content and then decrease after reached the optimum moisture content (OMC). The highest of friction angle (φ)and cohesion respectively were  43,35  dan 0.944 kg/cm 2 . Keywords: moisture content, shear strength, compaction

## PENDAHULUAN
Kuat geser tanah yaitu
kemampuan melawan tegangan geser saat tanah menerima beban.
Beberapa metode yang dipakai untuk memperbesar  nilai  kuat  geser  tanah,
salah satu metode untuk meningkatkan diantaranya
adalahdengan teknik pemadatan.
Pemadatan  yaitu  cara  metode  untuk menambah  berat  volume  kering dengan  beban  dinamis  sehingga butiran  tanah  akan  merapat  dan mengurangi  rongga  udara  dengan melakukan  usaha  secara  mekanik. Pemadatan bisa adilaksanakan
dengan cara menggilas atau menumbuk  tanah  yang  akan  dipakai untuk sebuah konstruksi yang direncanakan.    Hasil  dari  pemadatan tersebut dapat menaikan nilai kohesi, dan  sudut  geser  dalam  yang  dapat meningkatkan kuat geser tanah.
Air  yang  ditambahkan  pada tanah yang sedang dipadatkan,  maka air  itu  akan  berfungsi  sebagai  unsur pembasah  (pelumas)  pada  partikel- partikel  tanah  tersebut  akan  lebih mudah  bergerak  dan  bergeseran  satu
sama lain dan membentuk kedudukan  yang  lebih  rapat  dan padat  (Das,  1995). Penambahan  air ke  dalam  tanah  menyebabkan  tanah akan  menjadi  mudah  dipadatkan, tetapi  jika  air  terus  dinaikkan  maka kejenuhannya  akan  meningkat  dan berakibat tanah sulit untuk dipadatkan  yang  akan  sehingga kepadatannya semakin menurun. Kadar  air  ( water  content )  sangat berpengaruh  terhadap  tanah,  apabila tanah tidak dalam kondisi dipadatkan dan  kadar  air  tanah  berada  pada kondisi  dibawah  atau  diatas  nilai OMC  ( Optimum  Moisture  Content ), dapat berpengaruh terhadap kepadatan  kering  tanah  (γ d )  yang selanjutnya akan berpengaruh terhadap kekuatannya (Liliwarti, 2015 ; Setiawan dkk, 2015).  Tujuan dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  pengaruh  variasi  kadar air terhadap kuat geser tanah dengan variasi  kadar  air  OMC-20%OMC,
OMC-10%OMC, OMC, OMC+10%OMC, dan OMC
+20%^OMC. Selanjutnya tanah diuji kuat  gesernya  dengan  uji  geser langsung  ( directs  shear  test )  untuk
mengetahui  nilai  kohesi  dan  sudut geser dalam.

## LANDASAN TEORI

## Kuat Geser
Kuat geser tanah adalah kemampuan tanah
melawan tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani.    Kekuatan  geser  yang dimiliki  oleh  tanah  disebabkan  oleh beberapa hal, diantaranya adalah:
1. Tanah berbutir kasar (non
kohesif)  kekuatan  geser  pada tanah  disebabkan  oleh  adanya gesekan  antara  butir-butir  tanah yang  disebut  sudut  gesek  dalam (φ soil ).
2. Tanah  berbutir  halus  (kohesif)
kekuatan  geser  pada  tanah disebabkan  oleh  adanya  kohesi atau  lekatan  antara  butir-butir tanah (c soil ).
3. Tanah  campuran  antara  butir halus  dan  kasar,  kekuatan  geser tanah  disebabkan  oleh  adanya kohesi dan gesekan antara butir- butir tanah (c dan φ).
Kekuatan  geser  tanah  ditentukan untuk  dapat  mengukur  kemampuan tanah  menahantekanan  tanpa  adanya pergeseran tanah.
S = c +  tan  (1)
Dimana :  S = kuat geser tanah c = kohesi tanah
 = tegangan normal
 = sudut gesek dalam
Gambar 1.  Kurva kuat geser tanah

## Pemadatan
Pemadatan  merupakan  usaha untuk  mempertinggi  kerapatan  tanah dengan  pemakaian  energi  mekanis untuk  menghasilkan  kondisi  partikel yang  pampat.  Untuk  suatu  jenis tanah  yang  dipadatkan  dengan  daya pemadatan  tertentu,  kepadatan  yang dicapai  tergantung  pada  jumlah  air (kadar  air)  pada  tanah  tersebut. Besarnya  kepadatan  tanah,  biasanya
dinyatakan  dalam  nilai  berat  isi kering  nya  (γ d ).  Apabila  tanah dipadatkan dengan energi pemadatan yang  tetap  pada  kadar  air  yang bervariasi, maka pada nilai kadar air tertentu  akan  tercapai  kepadatan maksimum  ( maximum  dry  density ).
Kadar air yang menghasilkan kepadatan  maksimum  disebut  kadar air  optimum  ( optimum  moisture content ). Hubungan antara kepadatan kering  maksimum  (γ d )  dan  kadar  air optimum  (w opt )  dapat  dilihat  pada kurva di bawah ini.
Gambar 2. Hubungan kadar air optimum dengan kepadatan kering maximum

## METODOLOGI  (Material  dan
Metode)
Sampel  tanah  diambil  dari Lokasi Tanjung  Batu, Tanjung  Balai Karimun, tanah ini diambil  ±1 meter
di  bawah  permukaan  tanah  dengan kedalaman  1  meter  dari  permukaan tanah, tanah yang diambil dari lokasi merupakan tanah terganggu
( disturbed soil ). Kemudian dilakukan  pengujian  di  laboratorium untuk  mendapatkan  data  sifat-sifat fisik  tanah    dan  klasifikasi  tanah. Tabel 1, menunjukkan hasil pengujian yang dilakukan di laboratorium.
Tabel 1. Data properties tanah Parameter Tanah nilai Kadar air (%) 83 Batas cair (%) 61,98 Batas plastis (%) 36,8 Indeks plastisitas (%) 25,18 Batas susut (%) 16,25 Berat Jenis 2,26 Partikel : Kerikil, persentasi tertahan saringan ukuran 4,75 mm (%) Butiran kasar, persentasi tertahan saringan ukuran 0.075 mm (%) Butiran halus, persentasi lolos saringan ukuran 0.075 mm (%) 0 16,29 83,71 Klasifikasi USCS / AASHTO MH / A-7-5 Hasil uji properties menunjukkan tanah merupakan tanah lempung plastisitas tinggi.
Selanjutnya  adalah  melakukan  uji pemadatan  untuk  menentukan  kadar
air  optimum  dan  kepadatan  kering maksimum,  pemadatan  dilakukan
berdasarkan metode standard proctor  test (ASTM  D-698).    Hasil uji  pemadatan  tersebut  didapat  nilai kadar  air  optimum  sebesar  25,58% dan  kepadatan  kering  maksimum sebesar 1,246 gr/cm 3 (gambar 3).
Gambar 3. Kurva pemadatan
Berdasarkan kadar air optimum yang diperoleh  dari  hasil  pemadatan, ditentukan prosentase  kadar air yang akan  digunakan  dalam  pembuatan benda  uji  geser  langsung  secara berturut-turut adalah OMC- 20%OMC,  OMC-10%OMC,  OMC, OMC+10%OMC, dan OMC
+20%OMC  seperti  dapat  dilihat dalam tabel 2.
Tabel 2. Prosentase kadar air yang digunakan dalam pengujian
Tanah Penambahan Kadar Air (%) OMC -20% OMC 20.4 OMC -10% OMC 22.95 OMC 25.5 OMC +10% OMC 28.05 OMC +20% OMC 30.6 Tanah yang telah dipadatkan dengan standar proctor tes, dengan menggunakan  extruder  sampel  tanah dikeluarkan  dari  mould  pemadatan dan  dicetak  ke  dalam  silinder pengujian  geser  langsung  berukuran diameter  63,25  mm  dan  tinggi  20,5 mm.  Sampel tanah selanjutnya diuji dengan  alat  uji  geser  langsung ( direct  sheart  test ) sesuai  dengan standar ASTM D-3080.

## PEMBAHASAN
Hasil  yang  diperoleh  dari  uji geser langsung untuk tanah terganggu ( disturbed ) diperoleh grafik  hubungan  tegangan  geser dengan tegangan normal pada variasi kadar  air  yang  berbeda.  Dari  grafik tersebut menunjukkan tegangan geser tertinggi diperoleh pada kondisi  OMC  dan  tegangan  geser terendah  pada  kondisi  kadar  air
dengan penambahan 20%OMC seperti diperlihatkan pada gambar 4.
Gambar 4. Grafik hubungan tegangan geser  (τ) dengan tegangan normal (σ) dengan variasi kadar air

## Tabel 3. Hasil uji pemadatan standard dan uji
geser langsung Tanah Sudut Geser (φ) ( º ) Kohesi kg/cm² OMC -20% OMC 27.61 0.523 OMC -10% OMC 41.06 0.871 OMC 43.35 0.944 OMC +10% OMC 37.05 0.755 OMC +20% OMC 32.01 0.625
Pada  tabel  3,  menunjukkan nilai  kohesi  dan  sudut  geser  dalam meningkat  seiring  dengan  adanya penambahan kadar air sampai
mencapai kondisi optimumnya,
selanjutnya  nilai  kohesi  dan  sudut geser  dalam  akan  menurun  seiring dengan  peningkatan  kadar  air.    Hal
ini  sesuai  dengan  yang  terjadi  pada kurva  pemadatan  dimana  berat kering tanah meningkat sesuai dengan  meningkatkan  kadar  air sampai  mencapai  titik  optimum  dan akan  terus  menurun  jika  terjadi penambahan  kadar  air.  Hal  ini berbeda  dengan  penelitian  yang dilakukan  Agustina  dan  Giandara (2018) pada tanah dengan klasifikasi CL (lempung berpasir dengan plastisitas rendah) yang menunjukkan penurunan nilai kohesi dan  sudut  geser  dalam  seiring dengan peningkatan kadar air.
Gambar 5. Grafik hubungan kadar air dengan kohesi
Gambar 5. Grafik hubungan kadar air dengan sudut geser dalam
Dari  gambar  5,  menunjukkan pengurangan kadar air sebanyak 20% dan  10%  dari  nilai  OMC  akan menurunkan  nilai  kohesi  sebesar 36,31%  dan  5,28%,  sedangkan penambahan kadar air sebanyak 10% dan  20%  akan  menurunkan  nilai kohesi  sebesar  14,53%  dan  26,16%. Dari gambar 6, menunjukkan pengurangan kadar air sebanyak 20% dan  10%  dari  nilai  OMC  akan menurunkan  nilai  sudut  geser  dalam sebesar 44,60% dan 7,73%,
sedangkan  penambahan  kadar  air sebanyak  10%  dan  20%  akan menurunkan  nilai  kohesi  sebesar 120%  dan  33,79%.    Hal  ini  dapat terjadi karena pada kondisi kadar air di  bawah  kadar  air  optimum  ( dry
side  of  OMC ),  tanah  akan  menjadi sulit  untuk  dipadatkan  karena  tanah merupakan tanah lempung yang pada saat  kondisi  kering  akan  menjadi keras  dan  sulit  untuk  dipadatkan, sedangkan  pada  kondisi  kadar  air diatas kadar air optimum ( wet side of OMC )  tanah  menjadi  lunak  dan lengket  sehingga  juga  akan  sulit untuk  dipadatkan  (Das,  1993).  Hal ini menunjukkan pengurangan maupun penambahan  kadar  air sampai mencapai 20% dapat menurunkan  nilai  kuat  geser  yang cukup signifikan dan akan mempengaruhi kestabilan tanah.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  kuat geser  tanah  nilai  sudut  geser  tanah yang  dilakukan  pada  kadar  air optimum  lebih  besar  sudut  gesernya terdapat  pada  nilai  kadar  air  OMC, yaitu  nilai  sudut  geser  (φ)  sebesar 43.35º  dengan  nilai  kohesi  (c) sebesar 0,944 kg/cm².  Pada kadar air di  bawah  kadar  air  optimum  ( dry side  of  OMC ),  tanah  akan  menjadi sulit  untuk  dipadatkan  karena  tanah merupakan tanah lempung yang pada
saat  kondisi  kering  akan  menjadi keras  dan  sulit  untuk  dipadatkan, sedangkan  pada  kondisi  kadar  air diatas kadar air optimum ( wet side of OMC )  tanah  menjadi  lunak  dan lengket  sehingga  juga  akan  sulit untuk dipadatkan. Pengurangan
maupun  penambahan  kadar  air sampai mencapai 20% dapat menurunkan  nilai  kuat  geser  yang cukup signifikan dan akan mempengaruhi kestabilan tanah.

## REFERENSI
Agustina, D., & Giandara, E. (2018). Pengaruh  Kadar  Air  Terhadap  Kuat Geser  Tanah,  Prosiding  Konferensi Nasional Teknik Sipil, 12.
Archenita D,  Nengsih  S,  Liliwarti, dan  Mirani  .Z.  Perilaku  Siklus Drying  Wetting  Terhadap  Kuat Geser  Tanah  Untuk  Menentukan Kestabilan  Lereng  pada  Ruas  Jalan Padang-Bukittinggi  (Anai  Valley), volume 8 , ISSN 1858-3709. 2013.
Bowles,  J.  E.  Sifat-sifat  Fisis  dan Geoteknis  Tanah.  Erlangga:  Jakarta.
1991
Das, B. M. Mekanika Tanah (Prinsip –  Prinsip  Rekayasa  Geoteknik)  Jilid
1. Erlangga: Jakarta. 1993.
Hardiyatmo,  H.  C.  Mekanika  Tanah I.  Universitas  Gajah  Mada  Press: Yogyakarta. 2012
Liliwarti,  L.,  Silvianengsih,  S.,  & Satwarnirat,  S.  (2015).  Karakteristik Sifat  Mekanis  Tanah  Lempung terhadap  Kadar  Air  (Kampus  Unand Limau  Manis  Padang). Rekayasa Sipil Mercu Buana , 4 (1), 21-26.
Setiawan,  A.,  Iswan,  I.,  &  Setyanto, S. (2015). Pengaruh Kuat Tekan dan Kuat Geser pada Sampel Dry Side of Optimum  (Optimum  Kering)  dan Wet  Side  of  Optimum  (Optimum
Basah) Tanah Organik. Jurnal Rekayasa  Sipil  dan  Desain , 3 (2), 237-248.
Wesley, L.D, 2017, Mekanika Tanah, II, Penerbit Andi, Yogyakarta