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