PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR DUA ARAH PADA TANAH LUNAK The Use of Two Way Sand Column Vertical Drain on Soft Soil

i

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR DUA

ARAH PADA TANAH LUNAK

The Use of Two Way Sand Column Vertical Drain on Soft Soil

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

HERIZKI TRISATRIA

I 0113060

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR DUA

ARAH PADA TANAH LUNAK

The Use of Two Way Sand Column Vertical Drain on Soft Soil

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh:

HERIZKI TRISATRIA

NIM I 0113060

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji skripsi Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan dosen pembimbing Dosen Pembimbing I

Dr. Bambang Setiawan, S.T., M.T NIP. 19690717 199702 1 001

Dosen Pembimbing II

iii

PENGESAHAN SKRIPSI

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR DUA

ARAH PADA TANAH LUNAK

The Application of Two Way Sand Column Vertical Drain on Soft Soil

Disusun oleh:

HERIZKI TRISATRIA

NIM I 0113060

Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada :

Pada hari : Kamis

Tanggal : 31 Agustus 2017

Tim Penguji

Dr. Bambang Setiawan, S.T., M.T. ...

NIP. 19690717 199702 1 001

Ir. Noegroho Djarwanti, M.T. ...

NIP. 19561112 198403 2 007

R. Harya Dananjaya H.I S.T., M.Eng ...

NIP. 19850917 201404 1 001

Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T.,M.T. ...

NIP. 19690903 199702 2 001

Disahkan, Tanggal :

Kepala Program StudiTeknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Wibowo, S.T., DEA.

iv

PERSEMBAHAN

 Untuk Ayahanda Hermanto NS, Ibunda Sri Purwatiningsih, sdri. Hervira Alifiani Persitadewi dan sdr Herick Dwisaktyari yang selalu memberikan motivasi serta doa dan dukungan tanpa henti.

 Untuk segenap keluarga besar KBK Geoteknik dan Laboratorium Mekanika Tanah yang telah menjadi keluarga kedua dan memberikan dukungan terbaik.

 Untuk tim drainase vertikal kolom pasir dan rekan-rekan skripsi yang senantiasa dapat bekerjasama dengan baik.

v

MOTTO

Man Jadda Wa Jadda

“Siapa yang

bersungguh-

sungguh akan berhasil”

Man Shabara Zhafira

“Siapa yang bersabar akan beruntung”

Man Sara Darbi Ala Washala

vi

ABSTRAK

Herizki Trisatria, 2017. Penggunaan Drainase Vertikal Kolom Pasir Dua Arah pada Tanah Lunak. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Sektor pemukiman merupakan hal yang penting bagi sebuah negara dengan jumlah penduduk yang banyak. Indonesia di beberapa wilayahnya memiliki struktur tanah lunak yang cenderung tidak stabil menopang beban. Penggunaan prefabricated

vertical drain (PVD) menjadi sebuah solusi untuk mempercepat terjadinya

konsolidasi namun membutuhkan biaya yang tinggi. Drainase vertikal menggunakan kolom pasir menjadi salah satu alternatif dengan biaya yang cukup murah. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kolom pasir sebagai drainase vertikal pada tanah lunak terhadap kecepatan penurunan per hari. Penelitian dilakukan dalam durasi 21 hari dengan arah drainase dua arah dengan penambahan pasir pada permukaan dan dasar pemodelan. Pola kolom pasir yang digunakan adalah tunggal dan kelompok sedalam 25 cm. Data pengamatan penurunan setiap hari didukung oleh pengujian kadar air dan uji hambatan listrik. Uji penurunan pada pola kolom kelompok menunjukkan penurunan 31,54% lebih tinggi dibandingkan pada model kolom tunggal. Uji konsolidasi dilakukan sebelum dan sesudah pengamatan penurunan. Nilai indeks pemampatan (Cc) dan koefisien

konsolidasi (Cv) sebelum pengujian sebesar 0,40 dan 0,19 cm2/detik. Setelah

pengujian, indikasi penurunan tercepat adalah dengan pola kolom kelompok dengan nilai Cc dan Cv sebesar 0,63 dan 0,034 cm2/detik. Penambahan drainase

vertikal kolom pasir dapat mempengaruhi kecepatan penurunan tanah lunak.

vii

ABSTRACT

Herizki Trisatria, 2017. The Use of Two Way Sand Column Vertical Drain on Soft

Soil. Undergraduate Thesis. Civil Engineering Departement, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

The residential sector is important for a country with a large population. Indonesia in some areas has soft soil structures that tend to be unstable to support the load. The use of prefabricated vertical drain (PVD) becomes a solution to accelerate the occurrence of consolidation but requires a high cost. Vertical drain using sand columns becomes one of the low cost alternatives. The aim of this research is to know the influence of sand column as vertical drain on soft soil settlement per day. The study was conducted within 21 days with a two-way drainage direction with the addition of sand on the surface and the base. The sand column design used is single and group with 25 cm depth. Daily observational data are supported by water content testing and electrical resistance testing. The settlement of sand column on group showed 31,54% higher than modeling with single column. The

compression index (Cc) and consolidation coefficient (Cv) value before the test were

0,40 and 0,19 cm2_{/second. After testing, the fastest settlement is sand column on}

group with Cc and Cv values of 0,63 and 0,034 cm2/second. The addition of sand

column vertical drain can affect the speed of settlement on soft soil.

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 “Penggunaan Drainase Vertikal Kolom Pasir Dua Arah pada Tanah Lunak”. 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. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dengan baik dari awal hingga akhir proses pengerjaan tugas akhir ini.

4. Ir. Adi Yusuf Muttaqin, 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 spiritual.

7. Teman-teman tim drainase vertikal yang telah bekerja sama dengan sangat baik dalam penelitian kali ini.

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, Agustus 2017

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

HALAMAN PERSETUJUAN ...ii

HALAMAN PENGESAHAN ...iii

DAFTAR GAMBAR ...xiii

DAFTAR TABEL ...xvi

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ...xii

DAFTAR LAMPIRAN ... ..xiii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

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 LANDASAN TEORI ... 4

2.1. Tinjauan Pustaka ... 4

2.2. Dasar Teori ... 7

2.2.1. Tanah lunak ... ₇

2.2.2. Konsolidasi (Consolidation) ... ₈

xi

2.2.4. Perhitungan desain drainase vertikal (Vertical Drain) ... 12

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 15

3.1. Uraian Umum ... 15

3.2. Alat dan Bahan ... 16

3.2.1. Alat ... 16

3.2.2. Bahan ... 22

3.3. Tahap Penelitian ... 24

3.3.1. Tahap persiapan pengujian ... ₂₄

3.3.2. Tahap penelitian utama ... ₂₉

3.4. Hipotesa... 33

3.5. Alur Penelitian ... 34

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 35

4.1. Hasil Penelitian Pendahuluan ... 35

4.2. Hasil Penelitian Utama ... 35

4.2.1. Penurunan permukaan tanah ... ₃₅

4.2.2. Perubahan kadar air ... ₃₈

4.2.2.1 Kadar air pasir permukaan ... ₃₈

4.2.2.2 Kadar air tanah ... ₄₀

4.2.3. Perubahan hambatan listrik pada pasir ... ₄₁

4.2.4. Hubungan penurunan dengan kadar air ... ₄₂

4.2.5. Hubungan hambatan listrik dengan kadar air ... ₄₃

4.2.6. Perbandingan nilai indeks pemampatan (Cc) ... ₄₄

4.2.7.Perbandingan nilai koefisien konsolidasi (Cv) ... ₄₆

xii

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 49

5.1. Kesimpulan ... 49

5.2. Saran ... 49

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema struktur drainase pasir vertikal dengan lintasan aliran air kearah radial, atas dan bawah

(Hardiyatmo,2013) ... 4

Gambar 2.2 Hubungan antara nilai Cvterhadap variasi jarak pengambilan sampel dari kolom pasir sejauh 50 cm, 33,33 cm, dan 16,67 cm (Listyawan dkk, 2015) ... 7

Gambar 2.3 Grafik waktu pemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan (Das, 1993) ... 9

Gambar 2.4 Dua kondisi tanah lunak yang mengalami konsolidasi (Hardiyatmo, 1992) (a)Tanpa drainase vertikal, (b)Menggunakan drainase vertikal ... 11

Gambar 2.5 Pola pemasangan drainase vertikal (Hardiyatmo, 2015) ... 13

Gambar 3.1 Drum besi diameter 0,58 m dan tinggi 0,38 m ... 16

Gambar 3.2 Denah lubang kolom pasir ... 16

Gambar 3.3 Sketsa potongan alat model tiga dimensi ... 17

Gambar 3.4 Sketsa potongan alat model dua dimensi ... 18

Gambar 3.5 Sketsa penempatan pelat baja pada drum pengujian ... 19

Gambar 3.6 Pelat baja ... 20

Gambar 3.12Trash bag isi tanah uji yang digunakan ... 23

Gambar 3.13 Air ... 23

Gambar 3.14 Pasir ... 24

Gambar 3.15 Sketsa model kolom pasir sebagai drainase vertikal ... 24

Gambar 3.16 Membuat lapisan pasir pada dasar drum ... 26

Gambar 3.17 Memasukkan tanah ke dalam drum uji ... 26

xiv

Gambar 3.19 Memasukkan pasir kedalam lubang... 27

Gambar 3.20 Menambahkan lapisan pasir permukaan ... 28

Gambar 3.21 Meletakkan pelat baja pada permukaan pasir ... 28

Gambar 3.22 Meletakkan beban diatas pelat baja ... 29

Gambar 3.23 Sketsa lubang pada tanah ... 30

Gambar 3.24 Pemasangan drainase vertikal kolom pasir dengan 3 titik pengukuran penurunan, 3 titik pengukuran hambatan pasir, dan 3 titik pengukuran kadar air tanah lunak dan pasir ... 31

Gambar 3.25 Pengukuran penurunan dengan jangka sorong ... 32

Gambar 3.26 Pengukuran hambatan pasir menggunakan AVO meter ... 32

Gambar 3.27 Pengambilan sampel tanah lunak dan pasir ... 33

Gambar 3.28 Diagram alir penelitian ... 34

Gambar 4.1 Penurunan akumulatif permukaan tanah antara drainase vertikal dua arah dengan variasi kolom kelompok dan kolom tunggal ... 37

Gambar 4.2 Perubahan kadar air pasir permukaan antara drainase vertikal dua arah dengan variasi kolom kelompok dan kolom tunggal ... 39

Gambar 4.3 Perubahan kadar air tanah antara drainase vertikal dua arah dengan variasi kolom kelompok dan kolom tunggal ... 40

xv

Gambar 4.8 Nilai Cv pada tanah sebelum pembebanan dan setelah

pembebanan pada drainase vertikal dua arah kolom kelompok dan drainase vertikal dua arah kolom tunggal ... 46

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai compression index (Cc) (Marten, 2015) ... 6

Tabel 2.2 Nilai penurunan konsolidasi (Sc) (Marten, 2015) ... 6

Tabel 2.3 Tipe drainase vertikal dan cara pemasangan (Jamiolkowski et al., 1983) ... 13

Tabel 4.1 Rekapitulasi penurunan akumulatif ... 35

Tabel 4.2 Penurunan tanpa drainase vertikal ... 36

Tabel 4.3 Rekapitulasi kadar air pasir permukaan ... 38

Tabel 4.4 Rekapitulasi kadar air tanah ... 40

Tabel 4.5 Rekapitulasi nilai hambatan listrik pasir ... 41

Tabel 4.6 Nilai Cctiap pemodelan ... 45

Tabel 4.7 Nilai Cv tiap pemodelan... 46

xvii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

Tv = time factor

ti = waktu terjadinya konsolidasi (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 = koefisien kompresi

e0 = besarnya angka pori awal pengujian

σ0 = tegangan awal tanah (kg/m2)

∆σ = tegangan tambahan pada tanah (kg/m2)

σz = tambahan tegangan (kPa)

q0 = besar beban merata (kPa)

r = jari – jari penampang beban (m)

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Data Hasil Penelitian Awal Laboratorium

Lampiran B Data Hasil Penelitian Utama

Lampiran C Dokumentasi Penelitian