i
PENGARUH PENGGUNAAN ELEKTROOSMOSIS
TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LEMPUNG
Effect of Electroosmosis Usage on Shear Strength Parameters of
Clay Soil
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Oleh:
YUSUP RESHA ATMAJA
NIM I0108165
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2013
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
PENGARUH PENGGUNAAN ELEKTROOSMOSIS
TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LEMPUNG
“ Effect of Electroosmosis Usage on Shear Strength Parameters of
Clay Soil ”
Disusun oleh:
YUSUP RESHA ATMAJA
NIM I0108165
Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT Dr. Techn.Ir. Sholihin As’ad, MT NIP. 19690903 199702 2 001 NIP. 19671001 199702 1 001
iii
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH PENGGUNAAN ELEKTROOSMOSIS
TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LEMPUNG
“ Effect of Electroosmosis Usage on Shear Strength Parameters of
Clay Soil ”
SKRIPSI
Disusun Oleh:
YUSUP RESHA ATMAJA
NIM. I 0108165
Dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima guna memenuhi persyaratan untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik
Pada Hari : Senin Tanggal : 29 Juli 2013 Tim Penguji Pendadaran :
1. Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT gggggggggggggggggggggggg NIP. 19690903 199702 2 001
2. Dr. Techn. Ir. Sholihin As’ad, MT gggggggggggggggggggggggg NIP. 19671001 199702 1 001
3. Ir. Noegroho Djarwanti, MT gggggggggggggggggggggggg NIP. 19561112 198403 2 007
4. Bambang Setiawan, ST, MT gggggggggggggggggggggggg NIP. 19690717 199702 1 001
Mengesahkan Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain, dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap. (QS. Alam Nasyrah: 6-8)
Dan Tuhanmu berfirman: “Berdo’alah kepada-Ku, niscaya akan Kuperkenankan bagimu. (QS. Al Mu’min: 60)
Dengan kerendahan hati, aku persembahkan skripsi ini kepada:
Allah SWT
“Segala apa yang telah dan akan Engkau berikan kepadaku
kuyakin adalah suatu nikmat yang terbaik”
Orang tua tercinta
Ibuku, Sumirah dan Bapakku, Sudarjo
Kakak-kakakku
Mas Andi, tambah sukses karirnya
Mbak Ndari, tetap semangat dan jaga kesehatan
Keluarga besar
Budhe Komari, Mak.e Sisri terimakasih
Semua sahabat dan teman-temanku
v
YUSUP RESHA ATMAJA. 2013. Pengaruh Penggunaan Elektroosmosis Terhadap Parameter Kuat Geser Tanah Lempung. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Tanah lempung dengan kadar air tinggi mempunyai kuat geser yang rendah, sehingga memerlukan perbaikan untuk meningkatkan kuat gesernya. Perbaikan pada tanah ini dapat dilakukan dengan mengurangi kandungan airnya, sehingga akan mempengaruhi kuat gesernya. Tujuan penelitian ini adalah menentukan pengaruh penggunaan elektroosmosis pada tanah lempung ditinjau dari parameter kuat gesernya.
Penelitian ini menggunakan model fisik skala kecil di laboratorium dengan uji elektroosmosis dan preloading. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan beda potensial pada tanah lempung melalui elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif (katoda), dibagian katoda diberi lubang untuk jalan keluarnya air dari model. Adanya beda potensial akan membuat air pada tanah lempung jenuh mengalir dari anoda ke katoda dan air akan keluar melewati lubang katoda.
Preloading diberikan dengan cara memberikan beban awal yaitu berupa timbunan
tanah dengan ketebalan 1,3 cm.
Berdasarkan pengujian model laboratorium diperoleh kesimpulan bahwa penggunaan elektroosmosis pada tanah lempung mampu menaikkan kohesi (c) dan sudut geser dalam () tanah lempung. Kohesi mengalami kenaikan sebesar 9,52-118,75% dan sudut geser dalam naik sebesar 4,98-8,85% setelah pemberian beda potensial 3 volt. Semakin besar variasi beda potensial yang diberikan, kohesi dan sudut geser dalam juga semakin besar. Penggunaan preloading memberikan dampak kenaikan parameter kuat geser tanah yang cukup signifikan dari pada tanpa preloading. Semakin besar beda potensial, semakin optimal pula penggunaan preloading.
Kata kunci : tanah lempung, elektroosmosis, kohesi, sudut geser dalam,
preloading
ABSTRACT
vi
YUSUP RESHA ATMAJA. 2013. Effect of Electroosmosis Usage on Shear
Strength Parameters of Clay Soil. Thesis. Civil Engineering Department of
Engineering Faculty of Sebelas Maret University.
High content of water in clay soil causes low shear strength, This soil needs improvement in order to increase its shear strength. Improvement on clay soil can be done by reducing its water content, and affect its shear strength. The purpose of this work was to study the effect of electroosmosis usage on shear strength of clay soil. Preloading was conducted by providing an initial load of soil in the form of soil deposits over the clay with a thickness of 1,3 cm.
Based on model testing laboratory, concluded that the use electroosmosis on clay soil was able to improve the cohesion (c) and the internal friction angle of clay soil. Cohesion increased by 9,52-118,75 % and the internal friction angle by 4,98-8,85 % after applying of 3 volt electric potential. The higher the electric potential, the better improvement on cohesion and internal friction angle of clay soil. The use preloading significantly affected on shear strength clay improvement, compared to the same case without preloading. The larger of the electric potential applied, the more effective usage of preloading.
Keywords : clay soil, electroosmosis, cohesion, friction angle, preloading
vii
Alhamdulillah Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan karunia-NYA, sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi
dengan judul “Pengaruh Penggunaan Elektroosmosis Terhadap Parameter Kuat
Geser Tanah Lempung”.
Penulisan skripsi merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk
meraih gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Surakarta. Dengan penulisan skripsi ini diharapkan dapat menjadi bahan
pembelajaran bagi penulis dan pembaca sebagai penambah wawasan
ketekniksipilan.
Pada kesempatan ini Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada
semua pihak yang telah membantu penulis, baik secara langsung maupun tidak
langsung. Secara khusus Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
2. Dr. Niken Silmi S, ST. MT selaku Dosen Pembimbing I Skripsi
3. Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT selaku Dosen Pembimbing II Skripsi.
4. Ir. Slamet Prayitno, MT selaku Pembimbing Akademik.
5. Tim Penguji Pendadaran Skripsi
6. Seluruh Staf Pengajar dan Karyawan Jurusan Teknik Sipil UNS.
7. Tim Uji Elektroosmosis
8. Rekan-rekan Asisten Mektan dan seluruh Staf Laboratorium Mekanika
Tanah UNS.
9. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil ‘08
10.Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, sehingga
kritik dan saran membangun akan Penulis terima demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini dapat memberi manfaat bafi semua pihak pada
umumnya dan bagi mahasiswa Teknik Sipil pada Khususnya.
DAFTAR ISI
viii
HALAMAN JUDUL ...i
HALAMAN PERSETUJUAN ...ii
HALAMAN PENGESAHAN ...iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...iv
ABSTRAK ...v
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ...xiii
DAFTAR LAMPIRAN ...xiv
BAB 1 PENDAHULUAN 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 2.1. Tinjauan Pustaka ...4
2.2. Dasar Teori ...5
2.2.1. Tanah Lempung ...5
2.2.2. Berat Volume dan Derajat Kejenuhan ...11
2.2.3. Fenomena Elektrokinetik ...12
2.2.4. Aplikasi Elektroosmosis di Lapangan ...14
2.2.5. Kuat Geser ...16
2.2.6. Prapembebanan ...18
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum ...19
3.2. Pengambilan Sampel Tanah ...19
3.3. Uji Klasifikasi Tanah ...19
ix
3.4. Pengujian Utama ... 20
3.4.1. Persiapan Pengujian Utama...20
3.4.2. Proses Pengujian Utama... 22
3.5. Pengolahan Data dan Penyajian Hasil Penelitian ...25
3.6. Alur Penelitian ...25
BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Klasifikasi Tanah ...27
4.1.1. Percobaan Analisis Ukuran Butiran ...27
4.1.2. Percobaan Batas Atterberg ...28
4.2. Pengujian Utama ...28
4.2.1. Hasil Pengujian Kohesi ...29
4.2.2. Hasil Pengujian Sudut Geser Dalam ...33
4.2.3. Hubungan Kadar Air dengan Parameter Kuat Geser Tanah ...35
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ...37
5.2. Saran ...38
DAFTAR PUSTAKA ...39
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
x
Tabel 2.1. Parameter Tanah sebelum dan sesudah penerapan EKG ...16
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Nilai Kohesi ...29
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Nilai Sudut Geser Dalam ...33
DAFTAR GAMBAR
xi
Gambar 2.1. Mineral-mineral Lempung ...6
Gambar 2.2. (a) Diagram skematik struktur kaolinite (Lambe, 1953 dalam Hardiyatmo, 2006), (b) Struktur atom kaolinite (Grim, 1959 dalam Hardiyatmo, 2006), (c) Foto dibawah mikroskop elektron partikel kaolinite (Terzaghi, 1996)...7
Gambar 2.3. (a) Diagram skematik struktur Montmorillonite (Lambe, 1953 dalam Hardiyatmo, 2006), (b) Struktur atom Montmorillonite (Grim, 1959 dalam Hardiyatmo, 2006), (c) Foto dibawah mikroskop elektron partikel Montmorillonite (Terzaghi, 1996)...8
Gambar 2.4. (a) Diagram skematik struktur Illite (Lambe, 1953 dalam Hardiyatmo, 2006), (b) Struktur atom Illite (Grim, 1959 dalam Hardiyatmo, 2006), (c) Foto dibawah mikroskop elektron partikel Illite (Terzaghi, 1996)...9
Gambar 2.5. Partikel Lempung Bermuatan Negatif dan Larutan Encer yang Mengelilinginya...10
Gambar 2.6. Muatan Listrik Dua Lapis menurut Stern ...11
Gambar 2.7. Fenomena Elektrokinetik ...13
Gambar 2.8. Struktur Lapisan Tanah lereng di London ... 15
Gambar 2.9. Posisi Penempatan Elektroda ...15
Gambar 2.10. Kriteria Kegagalan Mohr-Couloumb ...16
Gambar 2.11. Konsep Mempercepat Penurunan dengan Preloading ...18
Gambar 3.1. Model Alat Uji Elektroosmosis ...21
Gambar 3.2. Dasar Penentuan Tebal Preloading ...22
Gambar 3.3. Gambar Detail Preloading ...22
Gambar 3.4. Titik Pengambilan Sampel Uji Direct Shear ...24
Gambar 3.5. Proses Pengujian Utama...25
Gambar 3.6. Diagram Alir Penelitian ...26
Gambar 4.1. Kurva Distribusi Ukuran Butiran ...27
Gambar 4.2. Grafik Klasifikasi Tanah ...28
Gambar 4.3. Hubungan antara besarnya beda potensial dengan nilai kohesi (c) pada posisi anoda...29
Gambar 4.4. Hubungan antara besarnya beda potensial dengan nilai kohesi (c) pada posisi katoda ...30
xii
Gambar 4.5. Hubungan antara besarnya beda potensial dengan sudut geser dalam
(ø) pada posisi anoda ...33
Gambar 4.6. Hubungan antara besarnya beda potensial dengan sudut geser dalam
(ø) pada posisi katoda ...34
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
A : luas bidang sampel tanah, 篰ƅ
ASTM : American Society for Testing and Materials
xiii
篰 : kohesi, Ƽ/篰ƅ
CH : lempung tak organik dengan plastisitas tinggi
CL : lempung tak organik dengan plastisitas rendah
DC : arus listrik searah
DIA : diameter, mm
E : bada potensial
: specific gravity/berat jenis
MH : lanau dengan plastisitas tinggi
ML : lanau dengan plastisitas rendah
OH : lempung organik dengan plastisitas tinggi
OL : lanau organik dengan plastisitas rendah
: beban permanen
: beban horisontal, kg
: beban tambahan/preloading
: beban normal, kg
PVD : Pre-Fabricated Vertical Drains
S : derajat kejenuhan, %
: berat butiran padat, gr
σ : tegangan normal tanah, Ƽ/篰ƅ
Lampiran A Hasil Pengujian dan Perhitungan Uji Klasifikasi Tanah
Lampiran B Hasil Pengujian dan Perhitungan Direct Shear Test
xiv Lampiran C Hasil pengujian Kadar Air
Lampiran D Dokumentasi
Lampiran E Form Skripsi
DAFTAR PUSTAKA
39
xv
Alwan, I., dan Indarto. 2009. Pengaruh Variasi Kadar Air Terhadap Daya
Dukung Pondasi Tiang Type Friction Pile pada Tanah Ekspansif. Paper
ITS Master. Institut Teknologi Surabaya. Surabaya.
Dunn, I.S., Anderson, L.R., Kiefer, F.W. 1980. Dasar-Dasar Analisis Geoteknik.
Semarang: IKIP Semarang Press
Fourie, A.B. Johns, D.G. Jones, C.J.F.P. 2007. Dewatering of Mine Tailings using
Electrokinetic Geosynthetics. Can. Geotech. J. Canada: NRC Research
Press
Hardiyatmo, H.C. 2006. Mekanika Tanah I. edisi keempat. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Hardiyatmo, H.C. 2007. Mekanika Tanah II. edisi keempat. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Hidayati, A., dan Ardana, M. 2008. Kombinasi Preloading dan Penggunaan Pre-Fabricated Vertical Drains untuk Mempercepat Konsolidasi Tanah
Lempung Lunak. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil. Vol.12 (Juli). hal. 187-195
Jones, Colin, J.F.P. Lamont-Black, J. Glendinning, S. 2010. Electrokinetic
Geosynthetics in hydraulic applications. Elsevier Ltd
Jones, C.J.F.P. Glendinning, S., and Huntley, D.T. Lamont-Black, J. 2006. Soil Consolidation and Strengthening using Electrokinetic Geosynthetics –
Concepts and Analysis. Rotterdam: Millpress.
Lamont-Black, J. And Weltman, A. 2010. Electrokinetic Strengthening and
Repair of Slopes. Technical Note Ground Engineering April 2010
Mitchell, J.K. and Soga, K. 2005. Fundamentals of Soil Behavior. Third Edition. New Jersey: John Wiley & Sons inc.
Mosavat, N., Erwin Oh, Chai, G. 2012. A Review of Electrokinetic Treatment Technique for Improving the Engineering Characteristics of Low
Permeable Problematic Soils. International Journal of Geomate. Japan
Siong, I., dan Agustino, A. 2004. Pengaruh Elektroosmosis Terhadap Penurunan
Tanah. Skripsi Sarjana. Universitas Kristen Petra. Surabaya.
Stramatopoulos, Aris C. and Kotzias, Panaghiotis C. 1985. Soil Improvement by
Preloading. USA: John Willey & Sons Inc.
Terzaghi, Karl, Peck, Ralph, B. Mesri, G.1996. Soil Mechanics In Engineering
Practice. Third Edition. New York : John Willey & Sons Inc.
40
xvi
Tjandra, D. dan Gogot, S.B. 2009. Pengaruh Elektrokinetik Terhadap
Peningkatan Daya Dukung Tanah Lempung Lunak. Full Paper-PIT XIII
HATTI.
Wesley, L. D. 1977. Mekanika Tanah. Cetakan keenam. Jakarta: Penerbit PU
Wibowo, B. 2003. Uji Model Elektroosmosis pada Tanah Lempung, Skripsi Sarjana. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.
