PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA

PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH (UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM) Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil Shear Strength Parameter (Small Scale Physical Model Test in the Laboratory) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : ANDI TRI UTOMO NIM I 1107034 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

HALAMAN PERSETUJUAN PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH (UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM) Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil Shear Strength Parameter (Small Scale Physical Model Test in the Laboratory) Disusun oleh : ANDI TRI UTOMO NIM I 1107034 Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Disetujui, Pembimbing I Pembimbing II Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT NIP. 19690903 199702 2 001 Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007 ii

HALAMAN PENGESAHAN PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH (UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM) Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil Shear Strength Parameter (Small Scale Physical Model Test in the Laboratory) Disusun oleh : ANDI TRI UTOMO NIM I 1107034 Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada : Hari : Rabu Tanggal : 31 Juli 2013 1. Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT NIP. 19690903 199702 2 001 2. Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007 3. Agus Setiya Budi, ST, MT NIP. 19700909 199802 1 001 4. Ir. Susilowati, Msi NIP. 19480610 198503 2 001 Disahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Disahkan, Ketua Program S1 Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Ir. Bambang Santosa, MT Edy Purwanto, ST, MT NIP. 19590823 198601 1 001 NIP. 19680912 199702 1 001 iii

MOTTO hidup memang kegelapan, jika tanpa hasrat dan keinginan. Dan semua hasrat keinginan adalah buta, jika tidak disertai pengetahuan. Dan segala pengetahuan adalah hampa, jika tidak diikuti pekerjaan. Dan setiap pekerjaan akan sia sia, jika tidak disertai cinta (Kahlil Gibran) PERSEMBAHAN (Alm) Bapak dan Ibu tercinta, yang telah memberikan banyak pengorbanan pada anak-anaknya. Kakak-kakakku dan adikku tersayang, yang telah banyak memberikan dukungan baik moril maupun meteri padaku. iv

ABSTRAK Andi Tri Utomo, 2013. Penggunaan Metode Elektroosmosis pada Tanah Lempung yang Ditambah Abu Ampas Tebu Ditinjau dari Parameter Kuat Geser Tanah (Uji Model Fisik Skala Kecil Di Laboratorium). Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Falkultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Suatu bangunan yang didirikan diatas tanah lempung dengan kadar air yang tinggi akan banyak menemui masalah. Tujuan stabilisasi tanah adalah perbaikan tanah agar sifat fisiknya maupun sifat tekniknya menjadi lebih baik. Elektroosmosis merupakan metode untuk mengurangi kadar air pada tanah lempung dengan menggunakan arus listrik searah (DC). Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui perubahan parameter kuat geser tanah lempung asli dan tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu setelah penggunaan metode elektroosmosis tanpa beban awal dan dengan beban awal pada beberapa variasi beda potensial. Penelitian ini menggunakan metode elektroosmosis pada tanah lempung asli dan tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu dengan persentase 10% dari berat sampel. Model elektroosmosis berbentuk box ukuran 40 x 30 x 15 cm, beda potensial 0, 3, 6, 9 dan 12 volt dan diberi perlakuan tanpa beban awal dan dengan beban awal. Pengamatan yang dilakukan adalah parameter kuat geser tanah yaitu nilai kohesi (c) dan nilai sudut geser dalam (φ) dengan uji direct shear test. Hasil parameter kuat geser pada uji elektroosmosis tanpa beban awal menunjukkan semakin tinggi beda potensial maka semakin besar nilai (c) dan (φ) yaitu pada voltase tertinggi 12 volt tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu 10% nilai c = 0.097 kg/cm 2 dan φ = 9,16 lebih besar, dibandingkan dengan tanah lempung asli nilai c = 0.064 kg/cm 2 dan φ = 3.29. Sedangkan dengan beban awal menunjukkan semakin tinggi beda potensial maka semakin besar nilai (c) dan (φ) yaitu pada voltase tertinggi 12 volt tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu 10% nilai c = 0.141 kg/cm 2 dan φ = 13.54 lebih besar, dibandingkan dengan tanah lempung asli nilai c = 0.122 kg/cm 2 dan φ = 9.17. Pada uji elektroosmosis dengan beban awal pada tanah lempung asli dan tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu 10% akan menghasilkan nilai c dan φ lebih besar, daripada saat tanpa beban awal. Kata kunci : Direct Shear Test, elektroosmosis, lempung, abu ampas tebu. v

ABSTRACT Andi Tri Utomo, 2013. Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil Shear Strength Parameter (Small Scale Physical Model Test in the Laboratory). Thesis, Civil Engineering Departement, Engineering Faculty, Sebelas Maret University of Surakarta. A building that is built on clay soil will encounter many problems. Soil stabilization is a soil improvement to make it better. Electroosmosis is a method to reduce the water content in the clay soil using direct current (DC). The purpose of this study was to determine the shear strength parameters change clay plus bagasse ash after using the elektroosmosis method with and without preloading with variations of potential difference. This study uses electroosmosis on clay plus bagasse ash with a percentage of 10%. Electroosmosis models shaped box measures 40 x 30 x 15 cm, the potential difference is 0, 3, 6, 9 and 12 volts and it is given without preloading and with preloading treatment. The observations that is made are the soil shear strength parameters. It is cohesion (c) and the friction angle (φ) value. Results of soil shear strength parameters (Direct Shear Test) showed that the higher the potential was applied in electroosmosis test without preloading on original clay and clay soil plus beggash ash, the bigger cohesion (c) and the friction angle (φ) value. The higher the potential was applied in electroosmosis test with preloading on original clay and clay soil plus beggash ash, the bigger cohesion (c) and the friction angle (φ) value. On electroosmosis test with preloading condition on original clay soil and clay soil plus bagasse ash 10% produce c and φ values greater than when without preloading. Keywords: Direct Shear Test, electroosmosis, clay, bagasse ash vi

KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah yang telah menciptakan kehidupan sebagai bagian dari bukti kekuasaan-nya. Shalawat dan salam semoga tetap terlimpah curahkan kepada Rasulullah SAW, beserta seluruh keluarga, sahabat dan para pengikut beliau yang shaleh hingga akhir zaman. Penulisan skripsi dengan judul Penggunaan Metode Elektroosmosis pada Tanah Lempung yang Ditambah Abu Ampas Tebu Ditinjau dari Parameter Kuat Geser Tanah (Uji Model Fisik Skala Kecil Di Laboratorium) ini merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Selesainya skripsi ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak, sehingga pada kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapakan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Ir. Bambang Santosa, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Edy Purwanto, ST, MT., selaku Ketua Program S1 Swadana Transfer Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Ir. Susilowati, Msi., selaku Pembimbing Akademik. 4. Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing 1 dalam penulisan skripsi. 5. Ir. Noegroho Djarwanti, MT., selaku Dosen Pembimbing 2 dalam penulisan skripsi. 6. Agus Setiya Budi, ST, MT dan Ir. Susilowati, MSi selaku Penguji Pendadaran. 7. Seluruh Staff Pengajar pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. (Alm) Drs. Supoyo Retno Basuki, SE dan Ibu Sri Suhartini mereka adalah kedua orangtuaku yang setiap hari selalu membimbingku, mendidikku supaya aku menjadi orang yang berguna, selalu menjadi motivasi terbesar yang mengajarkan banyak commit tentang to user pelajaran hidup selama ini.terutama vii

ibu, yang setiap saat memotivasiku untuk menjadi orang berhasil yang bisa membanggakan orang tua dan berguna untuk orang lain. 9. Kakakku, Probo Susilo, SE dan adik kecilku Tyas Ratnaningrum kalianlah semangatku untuk menjadi orang yang sukses sehingga bisa membantu kalian kelak. 10. Widya Effiliana Putri, SH terima kasih telah menemaniku selama ini, suka duka kita bersama saling memberikan motivasi. 11. Teman-temanku Ivano, Majid, Resha, Asisten Laboratorium dan teristimewa anak-anak sipil nonreguler 07. 12. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan dalam kesempatan ini, tapi jasanya dapat dirasakan oleh penulis terima kasih banyak. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan. Kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini sangat diharapkan. Mudah-mudahan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca pada umumya serta bagi pengembangan ilmu teknik sipil pada khususnya. Surakarta, 27 Agustus 2013 Penulis viii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Tujuan Penelitian... 3 1.5. Manfaat Penelitian... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 4 2.2. Landasan Teori... 5 2.2.1. Tanah Lempung... 5 2.2.2. Berat Volume dan Derajat Kejenuhan Tanah... 6 2.2.3. Stabilisasi... 7 2.2.4. Abu Ampas Tebu... 9 2.2.5. Elektroosmosis... 10 2.2.6. Pemberian Beban Awal (Preloading)... 12 2.2.7. Kuat Geser Tanah commit (Direct to Shear user Test)... 13 ix

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum... 16 3.2. Pengambilan Sampel Tanah dan Abu Ampas Tebu... 16 3.3. Identifikasi Awal... 17 3.3.1. Grain Size Analysis... 17 3.3.3. Atterberg Limit... 18 3.4. Pengujian Utama... 18 3.4.1. Alat dan Bahan... 18 3.4.1.1. Alat... 18 3.4.1.2. Bahan... 19 3.4.2. Model Benda Uji... 19 3.4.3. Penjenuhan Sampel... 21 3.4.4. Stabilisasi Kimia... 21 3.4.5. Variasi Beda Potensial... 21 3.4.6. Pemberian Beban Awal (Preloading)... 21 3.4.7. Preses Pengujian Utama... 22 3.4.8. Uji Kuat Geser Tanah (Direct Shear Test)... 23 3.4.9. Proses Analisis... 23 3.5. Prosedur Kerja Penelitian... 24 BAB 4 HASIL DAN ANALISIS 4.1. Identifikasi dan Klasifikasi Tanah... 25 4.2. Pengujian Utama... 27 4.2.1. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Pada Metode Elektroosmosis Tanpa Beban Awal... 27 4.2.2. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Pada Metode Elektroosmosis Dengan Beban Awal... 30 4.2.3. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Lempung menggunakan Metode Elektroosmosis Tanpa Beban Awal dan Dengan Beban Awal... 34 x

4.2.4. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Lempung yang ditambah abu ampas tebu 10% menggunakan Metode Elektroosmosis Tanpa Beban Awal dan Dengan Beban Awal... 36 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 39 5.2. Saran... 39 DAFTAR PUSTAKA... 40 LAMPIRAN... 42 xi

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Komposisi kimia abu ampas tebu... 10 Tabel 2.2. Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses Elektroosmosis... 12 Tabel 4.1. Hasil perhitungan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam ( ) pada metode elektroosmosis tanpa beban awal... 27 Tabel 4.2. Hasil perhitungan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam ( ) pada metode elektroosmosis dengan beban awal... 30 Tabel 4.3. Nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam ( ) pada tanah lempung pada metode elektroosmosis tanpa beban awal dan dengan beban awal... 33 Tabel 4.4. Nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam ( ) pada tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu 10% pada metode elektroosmosis tanpa beban awal dan dengan beban awal... 36 xii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Abu ampas tebu... 9 Gambar 2.2. Proses Elektroosmosis (Mitchell, 1993)... 11 Gambar 2.3. Model Helmholtz Smaluchoweski untuk fenomena Elektroosmosis... 11 Gambar 2.3. Model prapembebanan dengan pemberian beban awal pada permukaan tanah (Van Impe, 1989)... 13 Gambar 2.4. Kriterial Kegagalan Mohr Couloumb (1773)... 14 Gambar 3.1. Skema model elektroosmosis tampak samping... 20 Gambar 3.2. Gambar model elektroosmosis tampak samping... 20 Gambar 3.3. Gambar pemberian beban awal (preloading) pada sampel... 22 Gambar 3.4. Gambar tampak atas dan titik pengambilan sampel... 23 Gambar 3.5. Diagram alir prosedur penelitian... 24 Gambar 4.1. Kurva distribusi ukuran butiran tanah... 25 Gambar 4.2. Grafik Cassagrande... 26 Gambar 4.3. Grafik hubungan anatara beda potensial dan kohesi tanpa beban awal... 28 Gambar 4.4. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser dalam tanpa beban awal... 29 Gambar 4.5. Grafik hubungan anatara beda potensial dan kohesi dengan beban awal... 31 Gambar 4.6. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser dalam dengan beban awal... 32 Gambar 4.7. Grafik hubungan antara beda potensial dan kohesi tanpa beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung... 34 Gambar 4.8. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser dalam tanpa beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung... 35 Gambar 4.9. Grafik hubungan antara beda potensial dan kohesi tanpa beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung ditambah abu ampas tebu 10%... 36 Gambar 4.10. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser dalam tanpa beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung ditambah abu ampas tebu 10%... 37 xiii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL A = Luas bidang sampel, cm 2 ASTM = American Society for Testing and Materials C = Kohesi, kg/cm 2 CH = Lempung tak organik dengan plastisitas tinggi CL = Lempung tak organik dengan plastisitas rendah G s LL MH ML OH OL P f P h = Berat jenis tanah (Specific gravity) = Batas cair = Lanau dengan plastisitas tinggi = Lanau dengan plastisitas rendah = Lempung organik dengan plastisitas tinggi = Lempung organik dengan plastisitas rendah = Beban permanen, kg = Beban horisontal, kg PVD = Pre-Fabricated Vertical Drains PI = Indeks plastisitas PL = Batas plastis S = Derajat kejenuhan, % S c(f) S c(s) = Penurunan permanen = Penurunan penambahan/preloading USCS = Unified Soil Classification System V f = Volume total, cm 3 V v = Volume rongga, cm 3 V w = Volume air, cm 3 W s = Berat butiran padat, gr σ = Tegangan normal tanah, kg/cm 2 τ = Tegangan geser tanah, kg/cm 2 φ = Sudut geser dalam, g w = Berat volume air, gr/cm 3 ΔH = Selisih tinggi xiv

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Data identifikasi tanah. Lampiran B Data pengujian utama Direct Shear Test. Lampiran B1 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan metode elektroosmosis tanpa beban awal pada tanah lempung asli. Lampiran B2 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan metode elektroosmosis tanpa beban awal pada tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu 10%. Lampiran C Data pengujian utama Direct Shear Test. Lampiran C1 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan metode elektroosmosis dengan beban awal pada tanah lempung asli. Lampiran C2 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan metode elektroosmosis dengan beban awal pada tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu 10%. Lampiran D Foto-foto laboratorium. Lampiran E Lembar konsultasi dan lembar pengesahan laboratorium. xv