ANALISIS KOLAM PENAMPUNG LIMBAH SAWIT DI ATAS TANAH LUNAK DENGAN PERMODELAN ELEMENT HINGGA (STUDI KASUS PT. BSS LUBUK BASUNG) Yorizal Putra 1, Abdul Hakam 2, Bambang Istijono 3 1 Mahasiswa Magister Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. Email: yorizalputra010@gmail.com 2 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. Email: abdulhakam2008@gmail.com, 3 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. Email: bistijono@gmail.com ABSTRACT The palm oil waste released by the factory must be accommodated or placed in a place so that the waste from the factory does not pollute the surrounding community environment. The waste collection pool made by the factory must have good criteria. The criteria for a good pool of waste according to geotechnical science is to have strong soil carrying capacity and design of buildings that are suitable with the soil conditions in the field. In this study there is soft soil built on it is a waste storage place. Soft soil has a low carrying capacity, to build buildings above it must have geotechnical reinforcement. The purpose of this study was to analysis a waste collection pond on soft soil with finite element modeling, namely plaxis program. From the results of the analysis it was found that the waste collection pond which has reinforcement has a higher resistance and does not easily collapse. Keywords : the waste, soft soil, analysis, plaxis ABSTRAK Limbah yang dikeluarkan oleh prabrik harus ditampung atau diletakkan pada suatu tempat, agar limbah dari pabrik tidak mencemari lingkungan masyarakat disekitarnya. Kolam penampung limbah yang dibuat oleh pihak pabrik haruslah memiliki kriteria yang bagus. Kriteria kolam tempat penampung limbah yang bagus menurut ilmu geoteknik adalah memiliki daya dukung tanah yang kuat dan desain bangunan yang cocok dengan kondisi tanah yang ada di lapangan. Pada penelitian ini terdapat tanah lunak yang dibangun di atasnya adalah tempat penampung limbah. Tanah lunak memiliki daya dukung tanah yang rendah, untuk membangun bangunan diatasnya haruslah memiliki perkuatan geoteknik. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis kolam penampung limbah diatas tanah lunak dengan permodelan elemen hingga yaitu program plaxis. Dari hasil analisis didapatkan bahwa kolam penampung limbah yang memiliki perkuatan memiliki ketahanan yang lebih tinggi dan tidak mudah runtuh Kata Kunci : limbah, tanah lunak, analisis, plaxis 21
1. PENDAHULUAN Tanah lunak tidak bagus dalam konstruksi, hal ini dikarenakan tanah lunak memiliki daya dukung tanah yang rendah dan tingkat konsolidasi yang tinggi. Daya dukung tanah yang rendah seringkali terjadi permasalahan konstruksi, seperti kerugian konstruksi biaya yang mahal, waktu pengerjaan dan bisa mengancam keselamatan konstruksi. Tanah lunak mempunyai cirikas yang tidak kohesif, mempunyai butiran yang besar, mempunyai gaya geser yang kecil dan mempunyai kemampatan yang besar (www.library.binus.ac.id). Tanah lempung lunak secara umum mempunyai sifat-sifat sebagi berikut: Memiliki kuat geser rendah Memiliki kadar air yang tinggi Memiliki tingkat sensitifitas tanah yang tinggi Menyusut bila kering dan membang bila basah Volumenya bisa berubah ubah yang diakibatkan oleh beban Merupakan material kedap air Menurut Terzaghi (1967) tanah lempung kohesif digolingkan sebgai tanah yang lunak apabila memiliki daya dukung lebih kecil dari 0,5 kg/cm2 dan nilai standard penetration test lebih kecil dari 4 (N-value<4). Berdasarkan uji lapangan, tanah lunak secara fisik dapat diremas dengan mudah oleh jari-jari tangan. Menurut Toha(1989), sifat umum tanah lunak adalah memiliki kadar air 80-100%, batas cair 80-110%, batas plastis 30-45%, saat dites sieve analysis, maka butiran yang lolos oleh saringan no 200 akan lebih besar dari 90% serta memiliki kuat geser 20-40 kn/m2. Gambar 1. Tanah lunak 22
2. PERKUATAN TANAH LUNAK Bangunan diatas tanah lunak dapat diperbaiki dengan banyak metoda dan membutuhkan biaya yang beragam. Terdapat lima metode yang diterapkan dalam perkuatan tanah lunak : 2.1 Geotekstil Geosintetik adalah material yang sangat populer dalam proyek konstruksi di Indonesia terutama dalam pembangunan jalan di atas tanah lunak seperti di pulau Sumatera dan Kalimantan yang banyak terdapat tanah gambut. Selain itu geosintetik juga diaplikasikan sebagai filter pada konstruksi penahan gelombang baik di tepian pantai maupun lepas pantai. Istilah geosintetik mengacu pada material sintetik yang digunakan dalam permasalahan geoteknik. Material sintetik merupakan hasil polimerisasi dari industri-industri kimia atau minyak bumi. (https://tekniksipilumb.wordpress.com) 2.2 Drainase Vertikal Gambar 2. Geosintetik (https://nuansajambi.com) Prinsip kerja dari drainase vertikal adalah mengeluarkan air yang terkandung di dalam tanah melalui drainase vertikal yang sudah terpasang. Agar hasilnya lebih maksimal, pemasangan vertical drain biasanya dipadukan dengan pekerjaan pre-load seperti penimbunan tanah supaya air semakin cepat tertekan keluar akibat tanah menerima beban yang besar. Gambar 3. Drainase vertikal (https://ecodrainindonesia.co.id) 23
2.3 Cerucuk Bambu (Corduroy) Perbaikan tanah dengan metode cerucuk bambu dilakukan dengan meletakkan bantalan sedemikian rupa sehingga tanah yang dihamparkan tidak tercampur dengan tanah asli yang terletak di bawahnya. Dengan demikian tanah timbunan tersebut akan membentuk suatu lapisan kesatuan yang berada di atas tanah yang asli. 3. DAMPAK KERUSAKAN BANGUNAN DI ATAS TANAH LUNAK Lokasi pabrik sawit yang dibangun kolam penampungan limbah terdapat di daerah rawa dan memiliki tanah gambut, sehingga mengakibatkan kegagalan konstruksi pada kolam penampungan limbah. Kegagalan konstruksi ini membuat limbah yang ditampung menjadi merembes keluar area pabrik dan masuk ke area perkebunan masyarakat disekitarnya, sehingga pihak yang dirugikan bukan hanya pihak pabrik tapi juga masyarakat disekitarnya. Kejadian yang seperti ini dapat dihindari dengan cara desain geoteknik yang sesuai dengan kondisi tanah lunak. Gambar 4. Kerusakan bangunan 4. KLASIFIKASI DAN INVESTIGASI TANAH Klasifikasi dan investigasi tanah dilakukan bertujuan untuk mengetahui parameter tanah yang terdapat pada lokasi penelitian. Investigasi tanah dilakukan dengan dua cara, yaitu investigasi lapangan dan laboratorium. Investigasi lapangan terdiri dari pengujian sondir dan pengujian DCP, sedangkan investigasi laboratorium terdiri dari : Uji geser langsung Uji kuat tekan bebas (UCST) Uji berat volume dan kadar air Uji analisa saringan Uji batas`cair (LL) dan batas plastis (PL). Berikut ini adalah hasil dari investigasi laboratorium dan lapangan : Hasil investigasi laboratorium. 24
Tabel 1. Tabel data tanah timbunan dan tanah asli Parameter Tanah timbunan Tanah asli DS1 DS2 DS3 DS4 UDS1 UDS2 UDS3 Satuan 17,083 17,083 17,083 17,083 17,100 17,100 17,100 kn/m 3 w - - - - 45,49 40,64 51,93 % LL 41,587 40,103 39.487 41,600 41,32 34,94 37,72 % PL 31,845 33,005 33,292 33,900 33,15 27,23 28,74 % PI 10,012 7,098 6,194 7,600 8,17 7,7 8,98 % q u 52,400 - - 38,800 56,00 15,00 21,00 kn/m 2 q u re 22,300 - - 17,300 10,00 4,00 3,50 kn/m 2 S t 2,348 - - 2,237 5,51 3,7 3,5 Kerikil 0.033 3,900 3,567 0,333 1,07 1,17 1,73 % Pasir 33,567 50,833 65,500 33,133 42,10 44,20 41,37 % Lempung 66,400 45,267 30,933 66,533 56,83 54,63 56,90 % c 8,000 26,200 19,200 8,000 5,00 9,00 17,00 kn/m 2 17,160 33,413 33,413 26,808 36,60 35,06 35,60 o Dari Tabel 1 berdasarkan uji pada tanah asli dapat disimpulkan bahwa tanahnya adalah tanah lunak, karena mempunyai nilai kohesif yang rendah dan nilai q u yang rendah. Hasil investigasi lapangan Gambar 5. Uji sondir dan DCP 25
Dari hasil pengujian sondir didapatkan bahwa kedalam tanah keras terdapat pada kedalaman 5 m dan memiliki nilai qc yang rendah pada kedalam 0-5 m. Ini menandakan bahwa terdapat lapisan tanah lunak sampai kedalam 5 m. Hasil pengujian DCP menunjukkan nilai CBR yang relatif rendah, yang menandakan tanah tidak padat. 5. BENTUK KOLAM PENAMPUNG LIMBAH Desain kolam penampung limbah adalah berbentuk persegi panjang dengan ukuran lebar 50 m, panjang 100 m. Bentuk potongan kolam seperti embankment dengan ukuran tinggi 5 m, lebar bawah 16 m dan lebar atas 10 m, seperti pada gambar 6. Kolam penampung limbah ini awalnya dibuat tanpa menggunakan perkuatan, karena sering terjadinya longsor pada timbunan, akhirnya bangunan penampung limbah ini dibuat memiliki dinding penahan tanah dengan ketebalan 0,3 m. Gambar 6. Bentuk kolam penampung limbah 6. PERMODELAN DENGAN ELEMENT HINGGA Permodelan bentuk kolam penampung limbah dengan program plaxis dilakukan dengan dua model: Model tanpa perkuatan Model dengan perkuatan Permodelan dengan plaxis diambil dari bentuk gambar potongan kolam seperti pada Gambar 6. Data data yang diperlukan dalam permodelan palxis diambil dari investigasi tanah di lapangan dan investigasi tanah di laboratorium, sedangkan data data yang diperlukan lainnya didapatkan dari korelasi data tanah. Model perkuatannya adalah dinding penahan tanah dengan ketebalan 0,3 m dan bentuknya mengikuti bentuk timbunan itu sendiri. Dalam permodelan elemen hingga, tanah dianggap sebagai geomaterial yang mengikuti hukum konstitutif Mohr-Coulomb (Hakam 2017). Sedangkan limbahnya dimodelkan sebagai elemen linear elastik. Analisis dilakukan dalam dua kondisi dengan ukuran diamensi dan parameter yang sama. 26
6.1 Model Tanpa Perkuatan Dari hasil permodelan dengan plaxis didapatkan hasil model tanpa perkuatan tanah timbunan yang berada di atas tanah lunah tidak mampu menahan dari timbunan itu sendiri. Luas tanah dengan spot warna putih sebagai elemen dalam keadaan tegang pada Gambar 7. Bintik putih pada bagian timbunan sangat banyak, yang menunjukkan massa tanah yang bekerja menahan agar daya tariknya sampai batas kekuatannya terjadi hampir keseluruhan pada tanah timbunan. 6.2 Model dengan Perkuatan Gambar 7. Permodelan tanpa perkuatan. Pada Gambar 8, permodelan memakai perkuatan (warna biru tebal pada lereng timbunan) dari hasil permodelan dengan plaxis didapatkan hasil model memakai perkuatan tanah timbunan yang berada di atas tanah lunak mampu menaha dari timbunan itu sendiri dan beban limbah yang berada di sampingnya. Ditandai dengan bintik putih (tension cut off point) pada model memakai perkuatan lebih sedikit dari pada model tidak memakai perkuatan. yang menunjukkan massa tanah yang bekerja menahan agar daya tariknya sampai batas kekuatannya terjadi pada sebagian lereng timbunannya saja 27
Gambar 8. Permodelan memakai perkuatan 7. KESIMPULAN 1. Limbah pabrik sangat berbahaya bagi lingkungan alam dan manusia. 2. Bangunan untuk penampung limbah haruslah kuat dan tahan lama. 3. Hasil investigasi lapangan menunjukkan tanah lunak dengan kedalam 5 m. 4. Desain kolam penampung limbah adalah berbentuk persegi panjang dengan ukuran lebar 50 m, panjang 100 m. 5. Bentuk potongan kolam seperti embakment dengan ukuran tinggi 5 m, lebar bawah 16 m dan lebar atas 10 m. 6. Permodelan dengan element hingga dilakukan dengan 2 model, tanpa perkuatan dan memakai perkuatan. 7. Hasil model tanpa perkuatan tanah timbunan yang berada di atas tanah lunak tidak mampu menahan dari timbunan itu sendiri. 8. Hasil model memakai perkuatan tanah timbunan yang berada di atas tanah lunak mampu menahan dari timbunan itu sendiri. 8. DAFTAR PUSTAKA 2016. Tanah Lunak. www.library.binus.ac.id Terzaghi, K., Peck, R. B. 1987. Mekanika Tanah Dalam Praktek Rekayasa. Erlangga, Jakarta. Toha. 1989. Sifat Sifat Tanah. Erlangga, Jakarta 28
2016. Perbaikan Tanah dengan Geosintetik. https://tekniksipilumb.wordpress.com Perbaikan Tanah. (2016). Vertikal Drain. Diperoleh 4 November 2018, dari https://ecodrainindonesia.co.id Hakam, A., Ophiyandri T., Istijono B., Darjanto H. Dan Ma'ruf, M.F. 2017. Vegetations as Beach Protection: Simulations of Root Protection Mechanism Against Abrasion. 4th ICEE, accepted, Padang. 29