Geologi Teknik Jatinangor: Studi dayadukung tanah berdasarkan prediksi kadar air tanah untuk menunjang geologi GEOLOGI TEKNIK JATINANGOR: STUDI DAYADUKUNG TANAH BERDASARKAN PREDIKSI KADAR AIRTANAH UNTUK MENUNJANG ECO-CAMPUSS DI JATINANGOR Irvan Sophian 1), Zufialdi Zakaria 1), Yogi Prianda 2), & Rizky Narendra Utomo 2) 1) Staf pengajar Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran 2) Asisten Laboratorium Geologi Teknik, Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran ABSTRACT Research location at Rector Building area, Unpad Campus, Jatinangor. The study is a part of research of Jatinangor engineering geology. Strength prediction of soil bearing capacity for shallow foundation is performed by measuring the water content of the soil at four locations sampled. Based on the formula of Hirnawan & Zakaria (1991), a variable value of unit weight ( ) = 1.73 T/M 3 ; cohesion (c ) = 7.80 T/M 2 ; and angle of friction= 13.69 degrees. The soil variables based on the value of water content by 43.85%. The result of soil bearing capacity (in dry conditions) around the ground surface of the rector building area is as follows: Type of foundations Square = 17,732 T/M 2 ; Circular foundation type = 17,708 T/M 2 ; Continuous foundation type = 13.714 T/M 2. In wet conditions, the value of carrying capacity must be calculated again. Keywords: Prediction, bearing capacity, soil ABSTRAK Lokasi penelitian di sekitar Gedung Rektorat, Kampus Unpad, Jatinangor. Studi ini merupakan bagian dari penelitian geologi teknik Jatinangor. Prediksi kekuatan dayadukung tanah untuk fondasi dangkal dilakukan dengan mengukur kadar air tanah di empat lokasi sampel. Berdasarkan rumus Hirnawan & Zakaria (1991), didapatkan nilai variabel bobot satuan isi tanah ( ) = 1,73 T/M 3 kohesi, c = 7,80 T/M 2 ; dan sudut geser dalam sebesar 13,69 derajat, yang berdasarkan nilai kadar airtanah sebesar 43,85%. Hasil dayadukung tanah (pada kondisi kering) di sekitar permukaan tanah lokasi sekitar gedung rektorat adalah sebagai berikut: Jenis fondasi Square= 17,732 T/M 2 ; Jenis fondasi Circular= 17,708 T/M 2 ; Jenis fondasi Continous= 13,714 T/M 2. Pada kondisi basah, nilai dayadukung harus dihitung kembali. Kata kunci: Prediksi, dayadukung, tanah PENDAHULUAN Tulisan ini merupakan bagian dari penelitian yang berjudul Geologi teknik Kampus Unpad Jatinangor & sekitarnya untuk menunjang eco-campuss di Kawasan Pendidikan Tinggi Jatinangor. Prediksi kekuatan dayadukung tanah untuk fondasi dangkal di lereng sekitar Gedung Rektorat, Kampus Unpad Jatinangor, dilakukan untuk mengetahui perkiraan dayadukung tanah secara cepat, yaitu dengan mengukur kadar air tanah di empat lokasi sampel. Nilai variabel tanah lainnya diprediksikan dengan menggunakan persamaan hubungan antara kadar airtanah (, %) dengan variabel lainnya berdasarkan penelitian Hirnawan dan Zakaria (1991) di kawasan Jatinangor. Artikel ini menyajikan tulisan mengenai aplikasi dari persamaan yang telah dibuat oleh Hirnawan & Zakaria (1991) di Kampus STPDN-Jatinangor, dan akan dicoba diterapkan di wilayah yang sama (Jatinangor) dengan tempat berbeda, yaitu di Kampus Unpad. Pada kajian artikel-artikel selanjutnya akan dibuat kajian lainnya yang akan mendukung penelitian geologi teknik Kampus Unpad Jatinangor. Lokasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 1. TINJAUAN PUSTAKA Litologi yang terdapat di wilayah Jatinangor dan sekitarnya pada u- mumnya merupakan batuan hasil gunungapi, terdiri atas breksi vulkanik (dengan lapukannya) dan lava (dengan lapukannya). Kawasan ini merupakan bagian dari kaki gunung Manglayang. Kawasan bagian utara G. Manglayang, merupakan wilayah yang 18
Bulletin of Scientific Contribution, Volume 12, Nomor 1, April 2014: 18-28 berdekatan dengan bagian timur dari sesar Lembang (Silitonga, 1973). Ditinjau dari geomorfologinya, bentuk bentangalamnya berupa perbukitan vulkanik kuarter yang mempunyai kemiringan lereng landai sampai curam. Kemiringan curam terutama berada pada lembah-lembah sungai. Pada saat ini, sebagian besar bangunan di kampus ini telah dibangun dengan mengam-bil tempat pada bagian-bagian pun-cak perbukitan maupun pada bagian lereng serta di bagian lembah di sekitarnya. Lembah-lembah yang berkembang di kawasan ini memiliki beragam kemiringan sesuai sifat fisik batuan penyusun yang relatif beragam dan tentu memberikan respons berbedabeda dalam perkembangan pembentukan morfologinya selama proses eksogen berlangsung. Geologi teknik dan keteknikan tanah di Kawasan Jatinangor pernah diteliti untuk keperluan pengembangan Kampus Akademi Pendidikan Dalam Negeri (APDN) pada tahun 1988-1990 (Hirnawan & Zakaria, 1991). Hasil analisis keteknikan tanah, yaitu sifat fisik dan mekanik tanahnya menghasilkan beberapa variable yang penting untuk perhitungan kekuatan fondasi dan perhitungan Faktor Keamanan lereng. Hubungan-hubungan antar variable melalui analisis regresikorelasi antar variabel tanah tersebut dilakukan untuk mengetahui sejauhmana peran kadar airtanah dalam menurunkan atau menaikkan nilai variable lainnya. Sampel tanah takterganggu telah diambil sebanyak 48 tabung undisturbed-samples. Dari penelitian Hirnawan & Zakaria (1991) dihasil persamaan regresi antar variabel yang dihubungkan dengan kadar airtanah sebagai berikut : wet = 2.128 0.009 (R=-0.907) c = 2.097 0.030 (R=-0.625) = 23.728 0.229 (R=-0.302) Hubungan antara variabel kohesi (c, kg/cm 2 ) dengan kadar airtanah (, %) sangat nyata, hubungan variabel sudut-geser dalam (, derajat) dengan kadar airtanah (, %) nyata, dan hubungan antara variable bobot isi tanah (,g/cm 3 ) dengan kadar airtanah (, %) sangat nyata, serta memperlihatkan hubungan grafik peningkatan kadar air tanah menurunkan variablel, kohesi, sudut geser dalam dan bobo saua isi tanah. Hasil persamaan ini akan dicoba dalam perhitungan prediksi daya dukung tanah. Dalam perhitungan lainnya akan dicoba pada kondisi kadar airtanah tertinggi pada saat itu. Berdasarkan hubungan kadar airtanah dengan variable lainnya, maka prediksi kekuatan dayadukung tanah untuk fondasi dangkal dapat dilakukan. METODE PENELITIAN Penelitian dimulai dengan tahap persiapan melalui studi pustaka dari beberapa peneliti terdahulu yang membahas kawasan Jatinangor dan sekitarnya, terutama kajian mengenai geoteknik, geologi teknik dan pengembangan wilayah (Gambar 2). Tahap selanjutnya adalah inventarisasi peralatan dan melaksanakan survey lapangan untuk pengambilan data tanah, deskripsi tanah, dan deskripsi kondisi geomorfologi lapangan. Pada tahap ini, sampel yang diambil adalah sampel yang cukup untuk penentuan kadar air tanah. Deskripsi tanah di lapangan dilakukan untuk mendapatkan data untuk menunjang pembuatan peta geologi teknik pada tahap penelitian lanjut. Tahap selanjutnya adalah tahap pengerjaan di laboratorium. Di sini dilakukan uji kadar air tanah. Setelah mendapatkan nilai kadar air tanah, nilai variable lainnya, yaitu kohesi (c, kg/cm 2 ), sudut geser dalam (, derajat), dan bobot satuan isi tanah (, g/cm 3 ) akan dicari dengan persamaan yang didapatkan oleh Hirnawan & Zakaria (1991). Selanjutnya prediksi nilai dayadukung tanah dihitung dengan melibatkan variable yang diperlukan. 19
Geologi Teknik Jatinangor: Studi dayadukung tanah berdasarkan prediksi kadar air tanah untuk menunjang geologi Diagram alir penelitian, dapat dilihat pada Gambar 2 pada halaman selanjutnya. Dayadukung tanah Dayadukung tanah untuk fondasi dangkal dari jenis fondasi tapak/langsung didasarkan kepada persamaan Terzhagi (1948, dalam Bowles, 1989). Tipe atau bentuk fondasinya dibagi menjadi tiga, bentuk lajur (menerus), bentuk melingkar, dan bentuk segiempat. Persamaan Terzaghi untuk menghitung kapasitas dayadukung berbagai bentuk fondasi adalah : Menerus qult = c.nc + q.nq + 0,5 B N Segiempat qult = 1,3 c.nc +q.nq + 0,4 B N Lingkaran qult= 1,3 c.nc +q.nq + 0,3 B N Nilai dayadukung tanah yang dihasilkan dari persamaan Terzaghi (Bowles, 1984) adalah lebih kecil daripada nilai yang didapatkan dari peneliti lainnya. Oleh sebab itu, persamaan Terzaghi (dalam Bowles 1989) lebih baik digunakan, karena mencerminkan antisipasi yang lebih besar dari yang lainnya. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil lapangan Daerah yang akan diteliti merupakan bagian dari perbukitan landai sampai curam dengan kemiringan beragam, kemiringan yang curam terutama akibat adanya pemotongan lereng bagi keperluan pembangunan fisik. Berdasarkan pengamatan singkapan di lapangan di daerah sekitar penelitian (Gambar 3) didapat data dari stasiun pengamatan sebagai berikut: 1) Stasiun Rektorat-1 (Koordinat 6 55' 16.420152"LT dan 107 46' 15.15"BT): Pada saat pengambilan sampel kondisi cuaca cerah dan tanah agak kering. Tanah tergolong nonkohesif, namun saat uji plastisitas diketahui tanah mengandung banyak butir lempung. Memiliki warna cokelat kehitaman. Plastisitas tanah agak plastis. Struktur tanah organik berserat. Ukuran partikel kasar berbutir halus sampai sedang. Termasuk horizon tanah VI karena seluruh materialnya sudah menjadi tanah dan ditumbuhi vegetasi. Kondisi tanah agak kering (Gambar 4). 2) Stasiun Rektorat-2 (Koordinat 6 55' 14.210076"LT dan 107 46' 16.7502" BT) Deskripsi : Pada saat pengambilan sampel tanah tergolong non-kohesif, namun saat uji plastisitas diketahui tanah mengandung banyak butir lempung. Memiliki warna cokelat kehitaman sedikit lebih gelap dari warna tanah sampel dilokasi Rektorat-1. Plastisitas tanah termasuk sedang. Struktur tanahnya adalah tanah organik berserat. Ukuran partikel tanah kasar berbutir halus sampai sedang. Termasuk horizon tanah VI karena seluruh materialnya sudah menjadi tanah dan ditumbuhi vegetasi. Kondisi tanah kering (Gambar 4). 3) Stasiun Rektorat-3 (Koordinat 6 55' 11.790012"LT dan 107 46' 20.12016"BT): Pada saat pengambilan sampel tanah tergolong non-kohesif. Saat uji plastisitas diketahui tanah mengandung banyak butir lempung. Warna cokelat kehitaman sedikit lebih gelap dari warna tanah sampel rektorat-1 dan rektorat-2. Plastisitas tanah plastis. Merupakan tanah organik berserat. Ukuran partikel-nya berbutir sedang halus. Termasuk horizon tanah VI. Kondisi tanah kering (Gambar 5). 4) Stasiun Rektorat-4 (Koordinat 6 55' 12.590112"LT dan 107 46' 20.94024"BT): Pada saat pengambilan sampel tanah tergolong non-kohesif, namun 20
Bulletin of Scientific Contribution, Volume 12, Nomor 1, April 2014: 18-28 saat uji plastisitas diketahui tanah mengandung banyak butir lempung. Memiliki warna cokelat kemerahan. Tanah termasuk plastisitas tinggi, merupakan tanah organik. Ukuran partikelnya adalah tanah berbutir sedang halus. Termasuk horizon tanah VI. Kondisi tanah lembab (Gambar 5). Hasil uji kadar airtanah Hasil uji kadar air tanah di laboratorium mekanika tanah, didapatkan nilai berbeda-beda dari empat stasiun pengambilan sampel (Tabel 1), sebagai berikut: Rektorat-1, kadar air tanah sebesar 43,85%, Rektorat-2, kadar air tanah sebesar 29,48%, Rektorat-3, kadar air tanah sebesar 33,16%, Rektorat-4, kadar air tanah sebesar 42,88% (Tabel 1) Berdasarkan hubungan regresi korelasi menurut Hirnawan dan Zakaria (1991), maka didapatkan menurut lokasi masing-masing singkapan beberapa variable tanah untuk prediksi perhitungan daya dukung tanah sebagai berikut (Tabel 2): Singkapan Rektorat-1: = 1.73 g/cm 3 (= 1,73 T/M 3 ) c = 0.78 kg/cm 2 (= 7,80 T/M 2 ) =13.69 derajat (= 13,69 derajat) Singkapan Rektorat-2: = 1,86 g/cm 3 (= 1,86 T/M 3 ) c = 1,21 kg/cm 2 (= 12,10 T/M 2 ) =16,98 derajat (= 16,98 derajat) Singkapan Rektorat-3: = 1,83 g/cm 3 (= 1,73 T/M 3 ) c = 1,10 kg/cm 2 (= 7,80 T/M 2 ) =16,13 derajat (= 13,69 derajat) Singkapan Rektorat-4: = 1,74 g/cm 3 (= 1,73 T/M 3 ) c = 0.81 kg/cm 2 (= 7,80 T/M 2 ) =13.91 derajat (= 13,69 derajat) Prediksi nilai dayadukung tanah Berdasarkan pengamatan dari empat sampel tersebut, kadar air tertinggi adalah 43,85 %, sehingga variable tanah untuk menghitung dayadukung tanah fondasi dangkal digunakan nilai bobot satuan isi tanah ( ) = 1,73 T/M 3 ; kohesi, c = 7,80 T/M 2 ; sudut geser dalam sebesar 13,69 derajat Untuk kondisi lokal di sekitar Rektorat, maka dayadukung tanah di sekitar permukaan tanah pada kondisi kering dihitung berdasarkan data di atas dengan menggunakan software sederhana (Zakaria, 1993), dan didapatkan hasil sebagai berikut (Gambar 6): Jenis fondasi Square: 17,732 T/M 2 Jenis fondasi Circular: 17,708 T/M 2 Jenis fondasi Contonous: 13,714 T/M 2 Semakin dalam fondasi, nilai dayadukung tanah akan semakin besar. Pada kondisi kering, nilai dayadukung tanah akan besar, sementara pada kondisi basah, adar air tanah akan meningkat sehingga nilai dayadukung tanah akan menjadi lebih kecil dibandingkan dengan kondisi tanah kering. KESIMPULAN Prediksi kekuatan dayadukung tanah untuk fondasi dangkal dilakukan dengan mengukur kadar air tanah di empat lokasi sampel berdasarkan rumus Hirnawan & Zakaria (1991), didapatkan nilai variabel bobot satuan isi tanah (g) = 1,73 T/M 3 kohesi, c = 7,80 T/M 2 ; dan sudut geser dalam sebesar 13,69 derajat, yang berdasarkan nilai kadar airtanah sebesar 43,85%. Hasil dayadukung tanah (pada kondisi kering) di sekitar permukaan tanah lokasi sekitar gedung rektorat adalah sebagai berikut: Jenis fondasi Square= 17,732 T/M 2 ; Jenis fondasi Circular= 17,708 T/M 2 ; Jenis fondasi Continous= 13,714 T/M 2. Pada kondisi basah, nilai dayadukung harus dihitung kembali. UCAPAN TERIMAKASIH Terimakasih disampaikan kepada Fakultas Teknik Geologi, Unpad, yang mendanai penelitan ini. 21
Geologi Teknik Jatinangor: Studi dayadukung tanah berdasarkan prediksi kadar air tanah untuk menunjang geologi DAFTAR PUSTAKA Bowles, J.E., 1984, Foundation Analysis and Design, Mc. Graw- Hill Int. Book Company, Singapore, 3 rd edition, p. 130-143 Bowles, J.E., 1989, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Ed. 2, Erlangga, Jakarta, 561 hal. Hirnawan, F., & Zakaria, Z., 1991, Sifat fisik tanah lapukan breksi volkanik terhadap kadar airtanah sebagai dasar simulasi geometris lereng kupasan stabil di Jatinangor, Kabupaten Sumedang Jawa Barat, Makalah Ikatan Ahli Geologi Indonesia, PIT IAGI 1991, hal. 553-571 Silitonga, P.H., 1973, Peta Geologi Lembar Bandung, Jawa, Skala 1:100.000, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi. Zakaria, Z., 1993, Dayadukung Tanah (Terzaghi,1948) untuk jenis fondasi square, round & continous pada kondisi terendam atau di bawah muka air tanah, Program Komputer untuk menghitung dayadukung tanah. 22
Bulletin of Scientific Contribution, Volume 12, Nomor 1, April 2014: 18-28 Gambar 1. Lokasi Jatinangor, Jawa Barat Gambar 2. Bagan alir penelitian 23
Geologi Teknik Jatinangor: Studi dayadukung tanah berdasarkan prediksi kadar air tanah untuk menunjang geologi Gambar 3. Lokasi singkapan tanah sebagai peta kerangka geologi teknik 24
Bulletin of Scientific Contribution, Volume 12, Nomor 1, April 2014: 18-28 A D A: ST Rektorat-2: Singkapan tanah OH B: ST Rektorat-1: Singkapan tanah OL Gambar 4. Singkapan tanah sekitar Gedung Rektorat 25
Geologi Teknik Jatinangor: Studi dayadukung tanah berdasarkan prediksi kadar air tanah untuk menunjang geologi C D C: ST Rektorat-4: Singkapan tanah OH D: ST Rektorat-3: Singkapan tanah OH Gambar 5. Singkapan tanah sekitar Gedung Rektorat 26
Bulletin of Scientific Contribution, Volume 12, Nomor 1, April 2014: 18-28 Tabel 1. Nilai kadar air tanah dan lokasi sampel Lokasi Sekitar Gedung Rektorat No. Sampel Rektorat-1 Rektorat-2 Rektorat-3 Rektorat-4 Koordinat 6 o 55 16.92 6 o 55 12.59 6 o 55 11.70 6 o 55 14.47 107 o 46 14.84 107 o 46 17.0 107 o 46 20.37 107 o 46 21.40 Nomor Test 1 2 1 2 1 2 1 2 No. Tara 40 38 4 48 5 33 2 42 Berat tanah basah + Tara 65.91 65.15 58.40 57.83 64.91 65.20 60.00 60.52 Berat tanah kering + Tara 49.96 49.04 47.98 47.24 51.55 52.05 45.43 46.07 Berat tara 12.97 12.90 11.06 12.79 11.10 12.55 10.91 12.89 Berat tanah basah 52.94 52.25 47.34 45.04 53.81 52.65 49.09 47.63 Berat tanah kering 36.99 36.14 36.92 34.45 40.45 39.50 34.52 33.18 Berat air yang hilang 15.95 16.11 10.42 10.59 13.36 13.15 14.57 14.45 Kadar Airtanah 43.12 44.58 28.22 30.74 33.03 33.29 42.21 43.55 Rata-rata kadar air tanah 43.85 29.48 33.16 42.88 Tabel 2. Variabel c,, yang menggunakan persamaan Hirnawan & Zakaria (1991) No. Sampel Sekitar Gedung Rektorat Lokasi Rektorat-1 Rektorat-2 Rektorat-3 Rektorat-4 6 55 16.92 6 55 12.59 6 55 11.70 6 55 14.47 Koordinat 107 46 14.84 107 46 17.03 107 46 20.37 107 46 21.40 1.73 g/cm3 1.86 g/cm3 1.83 g/cm3 1.74 g/cm3 c = 0.78 kg/cm2 1.21 kg/cm2 1.1 kg/cm2 0.81 kg/cm2 13.69 derajat 16.98 derajat 16.13 derajat 13.91 derajat 27
Geologi Teknik Jatinangor: Studi dayadukung tanah berdasarkan prediksi kadar air tanah untuk menunjang geologi Gambar 6. Hasil perhitungan dayadukung tanah berbagai tipe fondasi 28