STUDI PEMAMPATAN TANAH LUNAK PONTIANAK DENGAN PENGARUH GEJALA ELEKTROOSMOSIS

Transkripsi

1 STUDI PEMAMPATAN TANAH LUNAK PONTIANAK DENGAN PENGARUH GEJALA ELEKTROOSMOSIS Muhar Sepriawan 1) Abstrak Tanah lunak Pontianak memiliki karakteristik yang kurang menguntungkan bagi konstruksi, karena daya dukung tanah yang rendah dan besarnya penurunan yang dapat terjadi akibat beban yang dipikulnya, demikian pula dengan konsistensi yang relatif tinggi. Sifat-sifat tanah lunak yang kurang menguntungkan tersebut banyak dipengaruhi oleh air. Semakin rendah kadar air maka daya dukung tanah semakin besar. Dengan demikian, salah satu cara untuk menstabilisasi tanah lunak adalah mengeluarkan air pori dari tanah tersebut. Metode elektroosmosis merupakan salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengurangi kadar air yang ada pada tanah lunak, sedemikian hingga dapat mengurangi besarnya penurunan yang terjadi akibat pembebanan. Pada pengujian konsolidasi elektroosmosis masing-masing berupa konsolidasi dengan 24 jam (pre-loading), 48 jam (pre-loading) baik dengan ataupun tanpa pengaruh medan listrik. Hasil uji laboratorium menunjukkan adanya perubahan nilai indeks pemampatan yang signifikan berkisar antara 5,3 % sampai 17,88 % terhadap pengujian konsolidasi dengan adanya pre-loading dan pengaruh medan listrik, sehingga dapat disimpulkan kekakuan tanah lebih meningkat jika menggunakan medan listrik dilihat dari besarnya perubahan nilai indeks pemampatan. Proses pemampatan yang terjadi juga memberikan hasil yang lebih baik di mana dengan waktu yang sama pada saat tekanan diberikan regangan atau penurunan yang terjadi lebih besar jika dengan menggunakan elektroosmosis. Jika regangan atau penurunan yang terjadi sama waktu yang dibutuhkan lebih cepat jika dibandingkan hanya dibebani secara konsolidasi mekanik biasa. Kata-kata kunci: tanah lunak Pontianak, stabilisasi tanah lunak, metode elektroosmosis, dan proses pemampatan 1. PENDAHULUAN Wilayah kota Pontianak merupakan yang sebagian tanahnya berupa tanah lunak. Kondisi tanah di kota Pontianak tidak semuanya mempunyai tekstur dan jenis yang sama. Adanya perbedaan jenis tanah ini dimungkinkan karena proses terbentuknya setiap jenis tanah tidak sama, tergantung dari kondisi lingkungan geografis dan lokasi tanah tersebut. Tanah memegang peranan penting dalam menentukan keberhasilan suatu konstruksi. Fungsi tanah dalam ilmu rekayasa sipil, khususnya rekayasa geoteknik, adalah sebagai pendukung fondasi bangunan. Kenyataannya tanah dasar yang ada berupa tanah lunak dengan sifat mekanis yang kurang menguntungkan, karena daya dukung tanah yang rendah dan besarnya penurunan yang dapat terjadi akibat beban. Tetapi, karena keterbatasan lahan kadang-kadang suatu bangunan harus dibangun di atas tanah lunak. Sifat-sifat tanah lunak yang kurang menguntungkan tersebut banyak dipengaruhi oleh air. 1) Alumnus Prodi Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura 213

2 JURNAL TEKNIK SIPIL UNTAN / VOLUME 12 NOMOR 2 DESEMBER 212 Perubahan parameter sifat fisis tanah, khususnya kadar air, akan berpengaruh terhadap kekuatan tanah tersebut. Semakin rendah kadar air maka daya dukung tanah semakin besar. Dengan kata lain, salah satu cara untuk menstabilisasi tanah lunak adalah mengeluarkan air pori dari tanah tersebut. Seperti yang telah diketahui bahwa tanah lunak memiliki koefisien permeabilitas yang sangat kecil sehingga untuk mengeluarkan air porinya memerlukan waktu yang lama. Melalui gejala elektrokinetik, akan menimbulkan pergerakan silang ion-ion di dalam tanah dan menimbulkan pengaruh sementasi, koagulasi dan pada akhirnya meningkatkan kekuatan tanah (Rustamaji, 27). Metode elektroosmosis merupakan salah satu metode yang potensial untuk mengurangi kadar air yang ada pada tanah lunak, sehingga dapat mengurangi besarnya penurunan yang terjadi apabila dilakukan pembebanan. Penggunaan metode ini dengan cara menempatkan katoda dan anoda di dalam tanah dengan suatu jarak tertentu. Di antara katoda dan anoda diberikan suatu medan listrik dengan arus listrik searah sehingga air akan mengalir dari anoda ke katoda. Dengan mengurangi kadar air dalam tanah, penurunan tanah yang terjadi diharapkan akan semakin berkurang, dan meningkatkan kekuatan tanah. Pengujian tanah setelah elektroosmosis lebih kaku dibandingkan dengan sebelum pengujian pengujian elektroosmosis sehingga terlihatnya peningkatan kekuatan tanah (Tika, 25) Tanah lunak diberi tegangan listrik melalui elektroda pada saat yang bersamaan dengan jalannya uji konsolidasi yang menggunakan oedometer dalam metode Terzaghi. Pada penelitian ini berbeda dengan penelitian sebelumnya di mana uji konsolidasi biasa dilakukan setelah pengujian dengan metode elektroosmosis, sedangkan pada penelitian kali ini elektroosmosis dan konsolidasi dilakukan bersama-sama. Konsolidasi adalah salah satu fenomena yang penting di dalam mekanika tanah, khususnya pada tanah berbutir halus. Paper ini menjelaskan hasil uji konsolidasi yang diberikan beban sesuai dengan prinsip beban bertambah yaitu,25 kg/cm 2,,5 kg/cm 2, 1 kg/cm 2, 2 kg/cm 2, 4 kg/cm 2 dan 8 kg/cm 2. Selama itu tanah lunak akan diberikan aliran listrik, di mana elektroda dipasang ke dalam tanah lunak dan dialirkan arus DC ±1 ma ke elektroda tersebut secara konstan. Berdasarkan masalah yang telah diuraikan maka penelitian ini mempunyai tujuan untuk mengetahui besarnya penurunan yang terjadi setelah dilakukan pembebanan mekanis dan medan listrik. Di samping itu, juga untuk mengetahui pengaruh gejala elektroosmosis terhadap proses konsolidasi pada tanah lunak dengan pendekatan Terzaghi. 2. METODE PENELITIAN Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tanah, elektroda aktif yang terbuat dari besi, batu pori 214

3 Studi Pemampatan Tanah Lunak Pontianak dengan Pengaruh Gejala Elektroosmosis (Muhar Sepriawan) sebagai pemisah antara spesimen tanah dan air dalam skala model, pipa PVC 2,5 inci dengan tinggi ±5 cm, kertas pori, beban-beban yang telah disesuaikan dengan alat oedometer, dan air. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: Oedometer DC Power Supply Kabel listrik Multitester Dial pembaca. Desain alat ini berupa: Alat oedometer dengan elektroomosis, seperti terlihat dalam Gambar 1. Lokasi penelitian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura. Contoh (sampel) tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil Jalan Karet Gang Karet Cemerlang Kota Pontianak, dengan kondisi tanah tidak terganggu (Undisturbed sample). Setelah sampel itu diambil, dilakukan pemeriksaan dan pengujian tanah (Das, 1995), yang terdiri dari: 1. Pemeriksaan kadar air tanah, w (ASTM D ) 2. Pemeriksaan berat jenis tanah, G s (ASTM D ) 3. Pemeriksaan berat volume tanah, γ (ASTM D ) 4. Pemeriksaan batas cair, w L (ASTM D ) 5. Pemeriksaan batas plastis, w P Gambar 1. Desain alat dengan elektroosmosis 215

4 JURNAL TEKNIK SIPIL UNTAN / VOLUME 12 NOMOR 2 DESEMBER 212 (ASTM D ) 6. Pemeriksaan disitribusi ukuran partikel (ASTM D ) 7. Pengujian konsolidasi (ASTM D ) Tabel 1. Hasil penelitian sifat fisis tanah asli No. Paramater Tanah asli 1. Kadar air, w(%) Berat jenis (G s ) 2,45 3. Berat volume (gr/cm 3 ) 1,45 4. Batas Atterberg: w L (%) 83 w P (%) 36 PI Grain size: Pasir (%) 5 Lanau (%) 58 Lempung (%) Klasifikasi: Campuran tanah USDA liat dan lempung berlanau USCS CH AASHTO Tanah berlempung 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian laboratorium sifat-sifat fisik tanah di pengujian dapat dilihat dalam Tabel 1. Parameter-parameter yang digunakan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 2. Perubahan pada nilai indeks pemampatan antara pengujian konsolidasi mekanik biasa dengan ditambahkan medan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: cc 1 cc 2 Cc (%) 1% (1) c 1 di mana ΔC c (%): perubahan indeks pemampatan C c1 : indeks pemampatan dari pengujian konsolidasi C c2 : indeks pemampatan dari pengujian konsolidasi ditambahkan medan listrik (elektroosmosis) ataupun dengan pre-loading. Perubahan nilai C c ini dapat dinyatakan dalam persen (%), di mana membuktikan bahwa berapa persenkah meningkatnya kekakuan tanah dalam pengaruh gejala elektroosmosis. Tabel 2. Parameter dan data hasil pengujian elektroosmosis Pengujian t I j V (volt) i e (V/m) σ (S/m) (jam) (A) (V/m 2 ) awal akhir awal akhir awal akhir Konsolidasi 168,1 3,59 2,3 3,6 76,67 12,399,255 Konsolidasi dengan 24 jam (pre-loading) 24,1 3,59 1,4 1,9 46,67 63,33,656,483 Konsolidasi dengan 48 jam (pre-loading) 48,1 3,59 1,5 2,5 5, 83,33,612,

5 Angka pori (e ) Studi Pemampatan Tanah Lunak Pontianak dengan Pengaruh Gejala Elektroosmosis (Muhar Sepriawan),1 1 1 Tekanan (kg/cm 2 ) Konsolidasi Konsolidasi + E 1,4 Gambar 2. Grafik perubahan angka pori terhadap tekanan (pada pengujian konsolidasi tanpa pre-loading) 1,2 1,8,6,4,2 Pada Gambar 2 disajikan hubungan antara tekanan dengan angka pori tanah dengan atau tanpa elektroosmosis. Pada Tabel 3 disajikan nilai C c dan C v. Berdasarkan nilai C c ini, dapat disimpulkan bahwa contoh tanah dengan pengaruh gejala elektroosmosis lebih kaku dibandingkan dengan contoh tanah tanpa pengaruh gejala elektroosmosis. Pada Gambar 3 s.d. Gambar 5 dapat dilihat efisiensi waktu pengujian konsolidasi yang ditambahkan medan listrik terhadap konsolidasi mekanik Tabel 3. Nilai C c dan C v pada tipe pengujian konsolidasi tanah dengan atau tanpa elektroosmosis Tipe pengujian konsolidasi tanah Konsolidasi 1,57 1, Konsolidasi + elektroosmosis,869 3, Konsolidasi dengan 24 jam (pre-loading),94 2, Konsolidasi dengan 24 jam (pre-loading) + elektroosmosis,868 4, Konsolidasi dengan 48 jam (pre-loading) 1,1 3, Konsolidasi dengan 48 jam (pre-loading) + elektroosmosis,894 4,2 1 4 C c C v 217

6 Regangan (ɛ) (%) Tekanan (kg/cm 2 ) JURNAL TEKNIK SIPIL UNTAN / VOLUME 12 NOMOR 2 DESEMBER Konsolidasi+ E Konsolidasi Tekanan (Kg/cm2) η t = 17,7% Waktu (t) (jam) Gambar 3. Grafik regangan dan tekanan terhadap waktu (pada pengujian konsolidasi tanpa pre-loading) biasa pada saat regangannya sama, dapat juga dirumuskan sebagai berikut: tk te t 1% (2) t K di mana η t : efisiensi waktu (%) t K : waktu dari pengujian konsolidasi pada saat regangan yang sama (jam) t E : waktu dari pengujian konsolidasi ditambahkan medan listrik (elektroosmosis) pada saat regangan yang sama (jam). 4. PENUTUP Berdasarkan analisis data dari hasil penelitian, yang dilandasi oleh beberapa pemikiran melalui suatu pendekatan 218

7 Regangan (ɛ) (%) Tekanan (kg/cm 2 ) Studi Pemampatan Tanah Lunak Pontianak dengan Pengaruh Gejala Elektroosmosis (Muhar Sepriawan) Jam jam (pre-loading) (Pre-Loading) + E 24 Jam jam (pre-loading) (Pre-Loading) Tekanan (Kg/cm2) η t = 3,7% Waktu (t) (jam) Gambar 4. Grafik regangan dan tekanan terhadap waktu (pada pengujian konsolidasi dengan 24 jam [pre-loading]) kasus, causal komparatif dan studi pustaka serta didukung oleh beberapa pengujian laboratorium, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Pemampatan tanah dengan pengaruh gejala elektroosmosis dapat memberikan hasil yang lebih baik jika dibandingkan dengan konsolidasi mekanik biasa yaitu gejala elektroosmosis dapat mempercepat waktu konsolidasi. 2. Perubahan indeks pemampatan (C c ) antara pengujian konsolidasi mekanik biasa dan yang dipengaruhi gejala elektroosmosis menunjukkan bahwa jika ditambahkan medan listrik (elektroosmosis) indeks pemampatan yang diperoleh lebih baik (lebih kecil) jika dibandingkan dengan indeks pemampatan yang diperoleh dari konsolidasi mekanik. Dapat dilihat dari meningkatnya kekakuan tanah yang diakibatkan oleh gejala elektroosmosis, terhadap konsolidasi mekanik biasa dibuktikan dari data di bawah ini: a. Pengujian konsolidasi tanpa preloading dan pengaruh medan listrik, memberikan perubahan nilai C c sebesar 17,79%. 219

8 Regangan (ɛ) (%) Tekanan (kg/cm 2 ) JURNAL TEKNIK SIPIL UNTAN / VOLUME 12 NOMOR 2 DESEMBER Jam jam (Pre-Loading) (pre-loading) + E 48 Jam jam (pre-loading) (Pre-Loading) Tekanan (Kg/cm2) η t = 9,2% Waktu (t) (jam) Gambar 5. Grafik regangan dan tekanan terhadap waktu (pada pengujian konsolidasi dengan 48 jam [pre-loading]) b. Pengujian dengan pre-loading 24 jam, memberikan perubahan nilai C c sebesar 14,47%. c. Pengujian dengan pre-loading 24 jam dan pengaruh medan listrik, memberikan perubahan nilai C c sebesar 17,88%. d. Pengujian dengan pre-loading 48 jam, memberikan perubahan nilai C c sebesar 5,3%. e. Pengujian dengan pre-loading 48 jam dan pengaruh medan listrik, memberikan perubahan nilai C c sebesar 15,42%. Dengan kata lain, kekakuan tanah itu akan semakin meningkat jika dilakukannya metode elektroosmosis sehingga mempercepat proses pemampatan tanah. 3. Dilihat dari hubungan antara regangan dengan tekanan terhadap 22

9 Studi Pemampatan Tanah Lunak Pontianak dengan Pengaruh Gejala Elektroosmosis (Muhar Sepriawan) waktu, proses pemampatan tanah yang terjadi dapat disimpulkan, bahwa: a. Untuk suatu tekanan yang diberikan pada periode waktu yang sama, regangan atau penurunan yang terjadi lebih besar apabila konsolidasi dipengaruhi oleh gejala elektroosmosis dibandingkan dengan proses konsolidasi mekanik biasa. b. Untuk suatu regangan atau penurunan yang sama, waktu konsolidasi yang diperlukan lebih cepat pada konsolidasi dengan pengaruh gejala elektroosmosis dibandingkan dengan konsolidasi biasa. 4. Terdapat efisiensi waktu pemampatan pada konsolidasi dengan pengaruh gejala elektroosmosis. Efisiensi waktu yang diperlukan pada konsolidasi dengan pengaruh gejala elektroosmosis dibandingkan dengan konsolidasi biasa pada regangan sebesar 2% dapat dilihat sebagai berikut: a. Pada pengujian konsolidasi efisiensi waktu yang diperoleh sebesar 17,7%. b. Pada pengujian konsolidasi dengan 24 jam (pre-loading) efisiensi waktu yang diperoleh sebesar 3,7%. c. Pada pengujian konsolidasi dengan 48 jam (pre-loading) efisiensi waktu yang diperoleh sebesar 9,2%. Daftar Pustaka Rustamaji, R. M. 27. "Ground Improvement Using Electro- Chemical Injection". Mitteilungen zur Ingenieurgeologie und Hydrogeologie. Lehrstuhl für Ingenieurgeologie und Hydrogeologie RWTH-Aachen. Aachen-Germany: Druck und verlag Mainz. Das, Braja M Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis). Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Elfira, Tika. 29. Mekanisme Aliran Elektroosmotik pada Tanah Lunak Pontianak di Bawah Pengaruh Medan Listrik. Skripsi. Pontianak: Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura. 221

10 JURNAL TEKNIK SIPIL UNTAN / VOLUME 12 NOMOR 2 DESEMBER