PEMASANGAN KOLOM PASIR SEBAGAI DRAINASE VERTIKAL SATU ARAH DENGAN POLA SEGITIGA DAN
SEGIEMPAT
The Installation of Sand Column as One-way Vertical Drain with Triangular and Rectangular Petterns
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
ELANG FAJAR KURNIAWAN I 0114036
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
iv
PERSEMBAHAN
Untuk : Umi Sri Mulyani Abah Bustan Djunaidi
Saudaraku Danindra Betet Waskitoadi Saudariku Dwinta Nori Fitria
Sdri. Dinda Yulianse
Keluarga Besar Geoteknik dan Laboratorium Mekanika Tanah
Keluarga seperjuangan Teknik Sipil angkatan 2014 yang telah menjalani kebersamaan selama 4 tahun.
v
MOTTO
“
Bakat dapat membawamu jauh, tapi kerja keras dapat membawamu kemanapun (Hiruma Yoichi, Eyeshield 21).”
vi
ABSTRAK
ELANG FAJAR KURNIAWAN, 2018. Pemasangan Kolom Pasir sebagai Drainase Vertikal Satu Arah dengan Pola Segitiga dan Segiempat. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Tanah lunak merupakan tanah yang memiliki daya dukung yang rendah, indeks plastisitas tanah yang tinggi, dan proses penurunan tanah yang cukup lama.
Penurunan tanah sering dikaitkan dengan proses konsolidasi yaitu proses keluarnya air dalam tanah lunak. Air yang keluar menyebabkan tanah lunak menjadi semakin mampat dan mengalami penurunan permukaan. Penurunan yang terjadi sering kali tidak merata, tergantung dari beban yang diterima oleh tanah tersebut. Ada beberapa metode yang sudah dikembangkan untuk mengatasi masalah tersebut, salah satunya adalah metode drainase vertikal. Drainase vertikal berfungsi untuk mempercepat proses dari keluarnya air yang ada di dalam tanah lunak. Metode pemasangan drainase vertikal di lapangan dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan pola segitiga dan pola segiempat. Penelitian ditujukan untuk melihat perbedaan perilaku pemasangan drainase vertikal dengan pola segitiga dan pola segiempat pada tanah lunak yang dilihat selama 4 minggu atau 28 hari dengan model uji tanpa drainase vertikal + beban, model uji uji pola segitiga + beban, dan model uji pola segiempat + beban. Pengujian diantaranya konsolidasi, penurunan, dan kadar air. Uji konsolidasi dilaksanakan sebelum dan sesudah pengujian.
Sebelum pengujian didapatkan hasil Cc dan Cv sebesar 0,607 dan 0,064 cm2/detik.
Hasil terbesar terjadi pada model uji pola segitiga + beban dengan nilai Cc dan Cv
sebesar 0,810 dan 0,071 cm2/detik. Penurunan yang terjadi pada model uji pola segitiga + beban paling cepat yaitu lebih besar 14,82 % dan 6,90 % uji tanpa drainase vertikal + beban dan model uji pola segiempat + beban.
Kata kunci : drainase vertikal, kolom pasir, pola pemasangan.
vii
ABSTRACT
ELANG FAJAR KURNIAWAN, 2018. The Installation of Sand Column as One-way Vertical Drain with Triangular and Rectangular Petterns. Undergraduate Thesis.
Civil Engineering Departement, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Soft soil is soil that has a low bearing capacity, a high index of soil plasticity, and a long process of soil settlement. Soil settlement is often associated with a consolidation process that is the process of discharge of water in soft soil. The water that comes out causes the soft soil to become more compressed and experience a decrease at the surface. The decline that occurs is often uneven, depending on the burden received by the soil. There are several methods that have been developed to slove these problems, one of which is a vertical drain method.
Vertical drain serves to accelerate the process of the discharge of water in soft soil.
Vertical drain installation method in the field can be done in 2 ways, namely by triangular pattern and rectangular pattern. The study aimed to see differences in the behavior of vertical drain installation with triangular pattern and rectangular pattern on soft soils which were viewed for 4 weeks or 28 days with a model without vertical drain + load, model triangular pattern + load, and model rectangular pattern + load. Tests include consolidation, decrease at the surface and moisture content. Consolidation tests are carried out before and after testing. Before testing, the results of Cc and Cv are 0.607 and 0.064 cm2 / sec. The biggest results occur in model triangular pattern + load with the Cc and Cv values of 0.810 and 0.071 cm2 / sec. The decrease at the surface that occurred in model triangular pattern + load was the fastest, which was 14.82% and 6.90% bigger than model without vertical drain + load and model rectangular pattern + load.
Keywords : vertical drain, sand column, installation pettern.
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat hidayah dan karunia yang tidak ternilai yang telah diberikan sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan skripsi/tugas akhir dengan judul “Pemasangan Kolom Pasir sebagai Drainase Vertikal Satu Arah dengan Pola Segitiga dan Segiempat”. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Universitas Sebelas Maret.
Penulisan Skripsi/Tugas Akhir ini dapat berjalan baik tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1. Wibowo, S.T, DEA selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
2. Dr. Bambang Setiawan, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing penulis dengan baik dari awal hingga akhir proses pengerjaan tugas akhir ini.
3. R. Harya Dananjaya H.I S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dengan baik dari awal hingga akhir proses pengerjaan tugas akhir ini.
4. Ir. Solichin, M.T. selaku dosen pembimbing akademik atas segala arahan, bimbingan serta dukungannya.
5. Yusep Muslih Purwana, S.T., M.T., Ph.D selaku Ketua Laboratorium Mekanika Tanah beserta jajaran pengelola laboratorium yang telah memfasilitasi penelitian penulis dengan sangat baik.
6. Orang tua dan keluarga yang selalu memberikan dukungan moral maupun material serta spriritual.
7. Teman-teman tim drainase vertikal yang telah bekerja sama dengan sangat baik dalam penelitian kali ini.
8. Keluarga S-1 Teknik Sipil angkatan 2014 terima kasih atas dukungan dan kerjasama yang kompak.
ix
9. Semua pihak yang telah banyak memberi sumbangan pikiran dan bantuan selama penelitian hingga penyusunan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih ada kekurangan, dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi semua pihak.
Surakarta, September 2018
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERSETUJUAN... ii
HALAMAN PENGESAHAN... iii
PERSEMBAHAN... iv
MOTTO... v
ABSTRAK... vi
ABSTRACT... vii
KATA PENGANTAR... viii
DAFTAR ISI... x
DAFTAR GAMBAR... xii
DAFTAR TABEL... xv
DAFTAR SIMBOL... xvi
DAFTAR LAMPIRAN... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Rumusan Masalah... 2
1.3 Batasan Masalah... 2
1.4 Tujuan Penelitian... 2
1.5 Manfaat Penelitian... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI 4 2.1 Tinjauan Pustaka... 4
2.2 Dasar Teori... 9
2.2.1 Tanah Lunak... 9
2.2.2 Pasir... 10
2.2.3 Konsolidasi... 11
2.2.4 Pengaplikasian Drainase Vertikal (Vertical Drain)... 16
2.2.5 Perhitungan Desain Drainase Vertikal (Vertical Drain)... 17
xi
BAB 3 METODE PENELITIAN 19
3.1 Alat dan Bahan... 19
3.1.1 Alat... 19
3.1.2 Bahan... 24
3.2 Tahap Penelitian... 26
3.2.1 Tahap Persiapan Penelitian... 26
3.2.2 Tahap Penelitian Utama... 31
3.3 Hipotesa... 33
3.4 Bagan Alir Penelitian... 34
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 35 4.1 Hasil Pengujian Tanah... 35
4.2 Hasil Penelitian Utama... 35
4.2.1 Pengujian Konsolidasi... 35
4.2.1.1 Hasil nilai Cv tiap model... 36
4.2.1.2 Hasil nilai Cc tiap model... 38
4.2.1.3 Hasil nilai Sp tiap model... 39
4.2.2 Penurunan Permukan Tanah... 40
4.2.3 Perubahan Kadar Air... 43
4.2.3.1 Kadar air pasir permukaan... 43
4.2.3.2 Kadar air tanah lunak... 45
4.2.4 Perbandingan Penurunan Hasil Pengamatan Dengan Hasil Analisis... 48
4.2.5 Hubungan Penurunan Dengan Kadar Air Lapisan Pasir Permukaan... 49
4.2.6 Hubungan Penurunan Dengan Kadar Air Tanah Lunak... 51
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 53 5.1 Kesimpulan... 53
5.2 Saran... 54 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema struktur drainase pasir vertikal dengan lintasan aliran air kearah radial, atas dan bawah (Hardiyatmo
2015)... 5
Gambar 2.2 Penurunan akumulatif hasil pengujian (Trisatria dkk, 2017)... 7
Gambar 2.3 Penurunan akumulatif hasil pengujian (Ardiansyah dkk, 2017)... 8
Gambar 2.4 Penurunan akumulatif hasil pengujian (Adhityatama dkk, 2017)... 8
Gambar 2.5 Perbandingan penurunan tanah ketiga pemodelan (Pastyo dkk, 2017)... 9
Gambar 2.6 Grafik waktu pemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan (Das, 1993)... 12
Gambar 2.7 Kurva asli lapangan (Schmertmann, 1953)... 14
Gambar 2.8 Tegangan tanah akibat beban merata berbentuk lingkaran 15 Gambar 2.9 Dua kondisi tanah lunak yang mengalami konsolidasi (Hardiyatmo, _2015) (a) tanpa drainase vertikal, (b) dengan drainase vertikal... 16
Gambar 2.10 Pola pemasangan drainase vertikal (Hardiyatmo, 2015)... 18
Gambar 3.1 Drum besi... 20
Gambar 3.2 Pelat baja... 20
Gambar 3.3 Beban... 21
Gambar 3.4 Balok kayu... 21
Gambar 3.5 Jangka sorong... 22
Gambar 3.6 Waterpass... 22
Gambar 3.7 Oven... 22
Gambar 3.8 Penumbuk... 23
Gambar 3.9 Saringan... 23
Gambar 3.10 Mixer... 24
Gambar 3.11 Lokasi pengambilan sampel tanah lunak... 24
xiii
Gambar 3.12 Sampel tanah lunak... 25
Gambar 3.13 Air... 25
Gambar 3.14 Pasir... 26
Gambar 3.15 Meratakan tanah lunak dalam drum uji... 27
Gambar 3.16 Menutup permukaan drum... 27
Gambar 3.17 Denah lubang drainase vertikal pola segiempat... 28
Gambar 3.18 Denah lubang drainase vertikal pola segitiga... 28
Gambar 3.19 Melubangi tanah lunak dengan pipa... 29
Gambar 3.20 Menambahkan lapisan pasir permukaan dalam drum uji... 29
Gambar 3.21 Memasang pelat baja... 29
Gambar 3.22 Memasang beban dan balok kayu... 30
Gambar 3.23 Sketsa potongan B-B model drainase vertikal pola segiempat... 30
Gambar 3.24 Sketsa potongan C-C model drainase vertikal pola segitiga... 30
Gambar 3.25 Pengujian konsolidasi... 31
Gambar 3.26 Pengukuran penurunan dengan jangka sorong... 32
Gambar 3.27 Pengambilan sampel tanah lunak dan lapisan pasir permukaan... 32
Gambar 3.28 Penempatan titik yang diuji... 33
Gambar 3.29 Bagan Alir Penelitian... 34
Gambar 4.1 Perbandingan nilai Cv tiap model uji... 36
Gambar 4.2 Perbandingan nilai t tiap model uji... 37
Gambar 4.3 Perbandingan nilai Cc tiap model uji... 38
Gambar 4.4 Perbandingan nilai Sc tiap model uji... 40
Gambar 4.5 Perbandingan penurunan tanah ketiga model... 41
Gambar 4.6 Perbandingan perubahan kadar air lapisan pasir permukaan ketiga model... 44
Gambar 4.7 Perbandingan perubahan kadar air tanah lunak ketiga model... 46
xiv
Gambar 4.8 Perbandingan penurunan antara hasil pengamatan dengan analisis hitungan pada masing-masing model uji... 49 Gambar 4.9 Hubungan antara penurunan pada pengamatan langsung
dengan kadar air lapisan pasir permukaan... 50 Gambar 4.10 Hubungan antara penurunan pada pengamatan langsung
dengan kadar air tanah lunak... 51
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daya dukung ijin tanah dasar dengan penggunaan
preloading dan PVD... 6
Tabel 2.2 Jumlah PVD dalam berbagai spasi antar as... 7
Tabel 2.3 Hubungan faktor waktu dan derajat konsolidasi (Soedarmo & Purnomo,2001)... 13
Tabel 2.4 Tipe drainase vertikal dan cara pemasangan (Jamiolkowski et al., 1983)... 17
Tabel 4.1 Hasil pengujian kalsifikasi tanah tanah... 35
Tabel 4.2 Nilai Cv tiap model uji... 36
Tabel 4.3 Nilai t tiap model uji... 37
Tabel 4.4 Nilai Cc tiap model uji... 38
Tabel 4.5 Perbandingan Nilai Cc lab dan Cc lap tiap model uji... 39
Tabel 4.6 Kadar air lapisan pasir permukaan tiap model uji... 43
Tabel 4.7 Kadar air tanah lunak tiap model uji... 46
Tabel 4.8 Penurunan tiap model dengan pengamatan dan analisa hitungan... 48
xvi
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
Tv = faktor waktu yang tergantung derajat konsolidasi (U) (bilangan tak berdimensi)
t = waktu untuk mencapai derajat konsolidasi U % (detik) Cv = koefisien konsolidasi (cm2/detik)
H = tebal tanah (cm)
p’1 = tekanan efektif pada tanah compressible awal pengujian (kg/cm2) p’2 = tekanan efektif pada tanah compressible akhir pengujian (kg/cm2) e1 = besarnya angka pori pada tegangan p’1
e2 = besarnya angka pori pada tegangan p’2
Sp = penurunan primer (m)
H = tinggi lapisan terkonsolidasi (m)
Cc = index kompresi, dari hasil uji konsolidasi
Cc lap = index kompresi lapangan, dari hasil uji konsolidasi
= angka pori awal tanah
= tekanan vertikal tanah (biasanya = tekanan overburden efektif) (kg/m2)
= tekanan vertikal tanah (kg/m2)
= tekanan prakonsolidasi efektif (kg/m2)
∆σ = tekanan tambahan pada tanah (kg/m2) q0 = besar beban merata (kPa)
r = jari – jari penampang beban (m) z = kedalaman titik tambahan tegangan (m) D = diameter pengaruh drainase (m)
S = jarak antar pusat drainase (m)
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Data Hasil Penelitian Awal Laboratorium Lampiran B Data Hasil Penelitian Utama
Lampiran C Dokumentasi Penelitian Lampiran D Berkas Kelengkapan Skripsi
