JURNAL STUDI PERILAKU PENURUNAN TANAH KELEMPUNGAN DENGAN PERKUATAN KOLOM PASIR Oleh : MUHAMMAD THARIK KEMAL D111 08 275 JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN 2013
STUDI PERILAKU PENURUNAN TANAH KELEMPUNGAN DENGAN PERKUATAN KOLOM PASIR L.Samang 1, A. Suprapti 2, M. Tharik 3 ABSTRACT: With the limited land for construction of facilities necessary for human development result cannot be avoided on soft clay. A delivery method of land cultivation (soil reinforcement) is a method that is being developed at this time. Awareness that need to perform soil reinforcement before building construction on it be an idea to use sand as sand column material in order to improve soil reinforcement. Taking into account the relatively high cost of retrofitting, it is necessary to try other cheaper alternatives such as the use of sand as soil reinforcement. Sand is one of many types of materials that are easy to obtain and the price is relatively cheap. Sand soil column reinforcement is an interesting thing to see investigated in terms of their mechanical characteristics of the sand has a fairly good compressive strength. Modeling of sand as the granular soil reinforcement column is intended to determine the extent of sand to reduce the decline ( settlement) that occurs in the soil due to axial ( loading test ). Observations were made by comparing the decline in soil with and without reinforcement on the strengthening of laboratory tests. Based on the results of the testing results found that retrofitting can reduce settlement granular column happens to soft clay. Keyword: Sand column, drop, soft clay. PENDAHULUAN Dalam setiap bangunan diperlukan pondasi sebagai dasar bangunan yang kuat dan kokoh. Hal ini disebabkan pondasi sebagai dasar bangunan harus dapat memikul seluruh beban bangunan dan beban lainnya, untuk diteruskan sampai ke lapisan tanah pada ke dalaman tertentu. Bangunan teknik sipil secara umum meliputi dua bagian utama, yaitu struktur bawah dan struktur atas. Dalam hal ini, struktur bawah sebagai pondasi yang berinteraksi dengan tanah menghasilkan daya dukung yang mampu memikul dan memberikan keamanan pada struktur bagian atas. Kerusakan bangunan teknik sipil tidak hanya disebabkan oleh struktur bangunan, tetapi juga kondisi tanah dimana struktur bangunan diletakkan. Penyebab kerusakan tersebut adalah besarnya penurunan yang terjadi dan rendahnya daya dukung tanah, seperti pada tanah kohesif khusunya yang mengandung kadar air cukup tinggi. Oleh karena itu harus diperhatikan dengan seksama mengenai daya dukung dari tanah kohesif tersebut, apakah perlu adanya usaha perbaikan atau setabilitas tanah untuk mendapatkan sifat sifat tanah yang diinginkan sehingga konstruksi dapat dicegah (Das, 1995). Metode pemberian perkuatan tanah merupakan metode yang sedang berkembang pada saat ini. pasir merupakan salah satu material yang yang banyak terdapat di Indonesia sehingga mudah dijumpai dan harganya pun relative murah. Pasir memiliki sifat yang baik untuk menjadi struktur bawah karena sifatnya yang kuat terhadap tekanan sehingga diperkirakan mampu memikul seluruh beban bangunan dan beban lainnya. Kesadaran bahwa perlunya melakukan peroses perbaikan tanah sebelum membangun sebuah konstruksi di atasnya menjadi ide untuk menggunakan pasir sebagai material kolom pasir dalam rangka perbaikan perkuatan tanah. kolom pasir perkuatan tanah adalah hal yang menarik untuk diselidiki melihat dari segi karakteristik mekanisnya pasir memiliki kuat tekan yang cukup baik. Permodelan pasir sebagai granular kolom perkuatan tanah dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana pasir mereduksi penurunan (settlement) yang terjadi pada tanah akibat aksial (loading test). Dengan latar belakang ini, sangat menarik untuk dilakukan penelitian/studi tentang krakteristik pasir sebagai material perbaikan tanah kelempungan.
METODE PENELITIAN Sampel yang akan diuji dimasukkan ke dalam drum besi yang berdiameter 60 cm dan tinggi 45 cm. Sebelum dimasukkan ke dalam drum besi, tanah di beri air hingga kadar air rata-rata sebesar 40 %, tanah diaduk merata. Pemadatan yang dilakukan mengikuti standard pemadatan kompaksi yaitu mengalikan ᵞdry dengan volume drum yang akan digunakan. Dari hasil pengalian tersebut keluarlah volume tanah yang akan dipadatkan dalam wadah drum, penumbukan dilakukan pada masingmasing layer berjumlah 6 layer. Ketika tanah dipadatkan pada ketinggian tertentu, material pasir kemudian dimasukkan kedalam tanah yang telah dipadatkan dengan cara memasukkan pipa diameter 10 cm pada bagian tengah drum, kemudian mengeluarkan tanah dalam pipa tersebut dan menggatinya dengan material pasir. Setiap model diuji dengan metode plat bearing dimana pada permukaan tanah diletakkan plat bearing berdiameter 20 cm 10 cm untuk mentransfer beban ke permukaan tanah saat ditekan oleh jack hidrolik. Pada sampel uji digunakan 3 dial indikator pembacaan, dial pertama diletakkan diatas plat bearing, dial kedua pada tanah disamping plat bearing, dan dial ketiga diletakkan di atas tanah dekat keliling wadah drum. Gambar 1. Sketsa pemodelan pengujian Pengujian dilakukan dengan memberikan beban secara bertahap sambil menghitung penurunan yang terjadi pada tanah dengan dial gauge. Prosedur pengujian kemudian diulangi untuk tiap sampel. Langkah terakhir dari penelitian ini adalah membandingkan perilaku tanah yang terdeformasi antara hasil uji laboratorium dengan hasil analisa numerik. STANDARD PENELITIAN Perencanaan lapisan penutup akhir harus didasarkan atas perkembangan data hasil percobaan untuk setiap jenis tanah yang sesuai. Perencana pada umumnya lebih memilih pengujian di laboratorium dengan menggunakan metode pemadatan yang mendekati kondisi di lapangan agar diperoleh hasil kepadatan lapangan yang semirip mungkin. Metode pemadatan di laboratorium dapat menirukan metode yang ada di lapangan dengan simulasi, tetapi tidak sebanyak dengan usaha/energi yang dilaksanakan di lapangan sehingga hasilnya kurang tepat dan masih akan melahirkan kondisi yang bervariasi pada titiktitik tertentu. Menurut penelitian, sebuah tanah lempung yang dapat mencapai permeabilitas 1 x 10-7 cm/detik bila dipadatkan sampai 90-95 % densitas kering Proctor dapat digunakan sebagai lapisan linier. Tingkat pemadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan. Air ditambahkan ke dalam tanah yang sedang dipadatkan sebagai pelumas agar partikelpartikel tanah lebih mudah bergerak dan bergeseran satu sama lain sehingga membentuk kedudukan yang lebih rapat. Prinsip-prinsip pemadatan tanah, saat dilakukan uji pemadatan dilaboratorium. Pada awal proses pemadatan, berat volume kering bertambah seiring dengan di tambahkannya kadar air. Pada kadar air nol (w = 0), berat volume tanah basah ( b ) sama dengan berat volume kering ( d ), atau b(w = 0) = d = 1. Ketika kadar air berangsurangsur ditambah (dengan usaha pemadatan yang sama), berat butiran tanah padat persatuan volume ( d ) juga berangsur ikut bertambah. Misalnya, pada w = w 1, maka berat volume basah dari tanah sama dengan: = 2... (1)
Berat volume kering dari tanah tersebut pada kadar air ini: d (w = w1) = d (w = 0) + d... (2) w w Kadar Air Gambar 2. Prinsip Pemadatan. (Braja M. Das, (w) Endah Noor, dan Mochtar, 1988) Tabel 1. Standar yang Digunakan dalam Pengujian tanah No. 1 Berat volume b(w = 0) = d = Jenis Metode Pengujian Analisa Saringan d No. Standart AASTHO ASTM SNI T-88 D-422-1968 - HASIL DAN PEMBAHASAN Klasifikasi Tanah Berdasarkan analisa persentase bagian tanah yang lolos saringan no. 200 diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50 % (> 35 %) sehingga tanah diklasifikasikan dalam kelompok tanah berlanau atau berlempung (A- 4, A-5, A-6, A-7). Dari analisis saringan didapatkan tanah lolos saringan No. 200 lebih dari 50 % sehingga masuk ke dalam klasifikasi tanah berbutir halus. Batas cair (LL) = 45,97 % dan Indeks Plastisitas (PI) = 14,42 %, Dari bagan plastisitas, klasifikasi tanah masuk ke dalam range MH dan OH. MH yaitu lanau anorganik,tanah berpasir atau berlanau halus mengandung mika atau diatoma, lanau elastis. OH yaitu lempung organik dengan plastisitas sedang sampai tinggi. Tabel 2. Rekapitulasi hasil pemeriksaan karakteristik tanah asli 2 3 Batas-batas Atterberg Batas Plastis (PL) Batas Cair (LL) Berat Jenis Tanah T-90-74 T-89-74 D-424-74 D-423-66 T-265 D-162 4 Kadar Air T-265-79 D-2216 5 Hidrometer - 1966 - - 1967 - - 1964 - - 1965 - - 3423-1994 6 Triaxial - 2815-1992 Pelaksanaan pengujian pengujian propertis tanah mengacu pada standar-standar pengujian AASHTO, ASTM dan SNI yang dapat dilihat pada tabel 1 diatas.
Klasifikasi Pasir Pengujian karakteristik fisik material pasir dilakukan untuk mengklasifikasi jenis material yang digunakan pada penelitian. Hasil pemeriksaan karakteristik pasir ditampilkan pada tabel berikut ini : Tabel 3. Rekapitulasi hasil pemeriksaan karakteristik tanah asli Penurunan Tanah Kelempungan Dengan perkuatan Kolom Pasir Pengujian dilakukan terhadap 3 sampel, yaitu sampel 1 tanah kelempungan tanpa perkuatan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing berdiameter 20 cm, sampel 2 tanah kelempungan dengan perkuatan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing berdiameter 10 cm, sampel 3 tanah kelempungan dengan perkuatan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing berdiameter 20 cm. Hasil pengujian di laboratorium kemudian menghasilkan hubungan Loadstlement yang dapat di lihat pada gambar 3, 4 dan 5. Hasil pengujian menghasilkan grafik yang menunjukan adanya perbedaan penurunan pada tanah kelempungan dari tiap sampel 1,2, dan 3. Pada tanah kelempungan yang tidak diperkuat kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing 20 cm, besarnya penurunan tanah pada beban akhir sebesar 25,3 mm pada dial pengukur diatas plat. Pada tanah kelempungan yang diperkuat dengan dengan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing 10 cm, besarnya penurunan tanah mengalami reduksi jika dibandingkan dengan tanah tanpa perkuatan. Penurunan yang terjadi diakhir pembebanan tercatat sebesar 21,72 mm. Pada tanah kelempungan yang diperkuat dengan dengan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing 20 cm, besarnya penurunan tanah mengalami reduksi jika dibandingkan dengan tanah tanpa perkuatan. Penurunan yang terjadi diakhir pembebanan tercatat sebesar 14,3mm. Gambar 3. Grafik Hubungan Load-Settlement Tanah Uji Laboratorium Tanpa Perkuatan dan Ditekan Dengan Plate Bearing berdiameter 20 cm Dari gambar 3 dapat dilihat bahwa tanah kelempungan telah mengalami keruntuhan pada tekanan 1,5 kg atau tegangan 0,001 kg/cm², diamana terjadi penurunan pada dial 1 sebesar 3,65 mm, dan kenaikan pada dial 2 sebesar 1 mm, dan kenaikan tanah pada dial 3 sebesar 1 mm.
Pengaruh Perkuatan Kolom Pasir Terhadap Pola Penurunan Gambar 4. Grafik Hubungan Load-Settlement Tanah Uji Laboratorium Dengan Perkuatan dan Ditekan Dengan Plate bearing 10 cm. Dari gambar 4 dapat dilihat bahwa tanah kelempungan mengalami keruntuhan pada tekanan 2,5 kg atau pada tegangan 0,007 kg/cm², dimana terjadi penurunan pada dial 1 sebesar 4,13 mm, kenaikan tanah 0,002 mm pada dial 2 dan 0,00 mm pada dial 3 (tidak terjadi penurunan dan kenaikan). Gambar 5. Grafik Hubungan Load-Settlement Tanah Uji Laboratorium Dengan Perkuatan dan Ditekan Dengan Plate bearing 20 cm. Dari gambar 5 dapat dilihat bahwa tanah kelempungan mengalami keruntuhan pada tegangan 0,004 kg/cm² atau pada tekanan 5,5 kg, dimana pada dial 1 mengalami penurunan sebesar 6,8 mm dan kenaikan pada dial 2 sebesar 0,05 mm dan kenaikan pada dial 3 sebesar 0,02 mm. Gambar 6. Gambar hasil penurunan dan kenaikan tanah pada hasil pengujian modeling kolom pasir Pasir dan Tanpa Kolom Pasir Hasil pengujian menghasilkan grafik yang menunjukkan adanya perbedaan keruntuhan pada tanah lempung. Pada tanah yang tidak diperkuat dengan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing berdiameter 20 cm, besarnya penurunan tanah pada tekanan 0,006 kg/cm² menghasilkan penurunan sebesar 25,3 mm pada dial 1, kenaikan sebesar 5,5 mm pada dial 2, dan penurunan -0,21 mm pada dial 3. Pada tanah yang diperkuat dengan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing berdiameter 10 cm, besarnya penurunan tanah pada tekanan 0,006 kg/cm² menghasilkan penurunan sebesar 3,125 mm pada dial 1, kenaikan sebesar 0,002 mm pada dial 2, dan kenaikan 0,00 mm pada dial 3. Pada tanah diperkuat dengan kolom pasir dan ditekan dengan plate bearing berdiameter 20 cm, besarnya penurunan tanah pada tekanan 0,006 kg/cm² menghasilkan penurunan sebesar 14,3 mm pada dial 1, penurunan sebesar 0,21 mm pada dial 2, dan kenaikan 0,02 mm pada dial 3. Dari grafik hasil penelitian pengujian sampel di laboratorium dapat disimpulkan bahwa adanya Granular Coloum pada tanah
mampu mereduksi settlement sebesar 14,5 % pada tanah ketika dibebani sedangkan dengan memperbesar plate bearing dapat mereduksi penurunan sebesar 34,16%. KESIMPULAN Berdasarkan studi ekperimental dan pembahasan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Sampel tanah berdasarkan klasifikasi menurut USCS masuk ke dalam klasifikasi MH & OH, yaitu: lempung anorganik dengan plastisitas sedang sampai tinggi & lanau anorganik atau pasir halus diatomae, sementara berdasarkan klasifikasi menurut AASHTO maka tanah tersebut masuk dalam kelompok A-7-5. Tanah yang masuk kategori A-7-5 termasuk dalam klasifikasi tanah berlempung dimana indeks plastisitasnya > 11. 2. Pada pengujian laboratorium diperoleh kadar air sebesar 37,42 %, berat jenis (Gs) sebesar 2,74, batas cair (LL) 45,97%, batas plastis (PL) 31,54%, batas susut (SL) 16,47%, dan indeks pastisitas (PI) 14,42%. 3. Pada pengujian sifat index dan teknis material pasir telah menunjukkan bahwa sampel yang digunakan telah memenuhi spesifikasi. Hasil pengujian menunjukkan nilai berat jenis 2.654, kadar air optimum sebesar 11.25% dan berat isi kering maksimum 1.775gr/cm 3. Hasil pengujian analisa saringan juga menunjukkan bahwa sampel yang diuji terdiri dari pasir medium-halus. 4. Berdasarkan hasil pengujian loading test pada tanah lempung menggunakan perkuatan granular column, disimpulkan bahwa adanya Granular Coloum pada tanah mampu mereduksi settlement pada tanah ketika dibebani. 5. Berdasarkan hasil pengujian loading test pada tanah lempung menggunakan perkuatan granular column, disimpulkan bahwa adanya memperbesar model pondasi pada tanah mampu mereduksi settlement pada tanah ketika dibebani. SARAN Studi yang dilakukan terhadap perkuatan granular column pada tanah lempung ini sangat terbatas karena hanya dilakukan dalam permodelan yang sederhana dengan satu ruas granular colums untuk tiap pengujian sampel. Beberapa saran dapat dilakukan untuk penyempurnaan tersebut, antara lain : 1. Sebelum mengadakan penelitian sebaiknya alat-alat yang akan digunakan dicek atau dicoba terlebih dahulu apakah alat tersebut dapat bekerja secara optimal atau tidak optimal. Hal ini sangat disarankan mengingat banyaknya kesalahan yang disebabkan oleh karena pengaturan alat uji yang digunakan 2. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut perkuatan granular column terhadap jenis material tanah lainnya serta dilakukan dalam skala yang lebih besar dan lebih kompleks. 3. Diperlukan penelitian lebih lanjut terhadap variasi kedalaman kolom pasir dan variasi lebar plate bearing. 4. Diperlukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan softwere geoteknik (Plaxis) DAFTAR PUSTAKA Das, Braja M,.Endah, Noor. Dan Mochtar, Indrasurya B.1988, Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik)-Jilid I, Erlangga Jakarta. Das, Braja M,.Endah, Noor. Dan Mochtar, Indrasurya B.1988, Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik)-Jilid II, Erlangga Jakarta Hardiyatmo, Hary Christady. 2006.Mekanika Tanah 1, Gajah Mada University Press, Jogjakarta. Sunggono,V.1995. Buku Teknik Sipil, Nova.Bandung Modul Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanauddin.